新能源集控中心建设探讨

洪金海

新能源集控中心建设探讨

洪金海

（华能澜沧江新能源有限公司，云南 昆明 650214）

新能源集控中心监控系统是为了实现集控中心对分散的风电场、光伏电站及中小水电站进行远方监视与控制，目的是为了提升风电场、光伏电站及中小水电站的综合管理水平，实现新能源电站无人值班（少人值守）生产管理模式，提升新能源电站运行管理水平，降低新能源电站运行维护管理成本。

新能源集控；远程监控；诊断分析

1　引言

2015年国务院政府工作报告提出要制定“互联网+”行动计划，能源互联网概念也逐渐火热，创新和融合成为一大主题，新能源设备及电站运维走向“互联网+”时代成为未来发展趋势。目前国内大型风电基地、光伏基地以及梯级流域水电站已建立多个风电集控站、光伏集控站、水电集控站，实现对多个风电场、光伏电站或水电站的远程监控功能，新能源场站（风电、光伏、中小水电）集中控制是发展趋势，也是能源互联网的组成部分。

新能源电站厂址分散，建设新能源集控中心（以下简称“新能源集控”），对多个新能源场站进行集中控制运行、远程生产监控、综合数据分析与诊断和统一运维管理，实现风电场、光伏电站及中小水电站无人值班（少人值守）生产管理模式，在同一平台下对不同控制系统的风机、光伏、中小水电及升压站系统进行集中监控与诊断，将运行生产数据实时传送至新能源集控中心进行集中处理，合理优化资源配置，提高生产运行管理效率及水平。

2　建设的必要性

新能源电站厂址分散、地处偏僻，单个场站规模较小，不利于统一管理。

（1）优化人力资源配置的需要。建立新能源集控后，新能源电站实现无人值班（少人值守）运行管理模式，可减少新能源电站运行值班人员，重点提高新能源集控值班人员运行技能水平与故障分析、处理能力。

（2）系统资源整合的需要。不同厂家的风机主控系统选择不一样，即便是同一厂家的风机，也有可能出现不同种类的主控系统，因此，多期风电场会出现升压站一套监控系统、风机多套监控系统以及多套视频监控系统的局面；光伏逆变器控制系统与升压站控制系统也有可能是不同的厂家。建立新能源集控，就是将所有新能源电站的监控系统整合为一套监控系统，实现对所有接入的新能源电站进行实时监控。

（3）管理效能提升的需要。建立新能源集控后，可结合各新能源电站的特性，合理安排运行方式，最大限度的提高发电量；通过建立Web发布平台及移动互联网平台，可实时准确查看生产信息。另外，南方电网2012年开始实施水电机组并网运行与辅助服务考核，风电并网运行与辅助服务考核工程已启动，云南地区预计2016年实施，建立新能源集控，便于统一管理辅助服务考核与申诉工作，优化新能源电站控制方式，减少辅助服务考核分摊费用。

3　建设目标

建设新能源集控，逐步将各新能源电站数据信息接入新能源集控，各新能源电站实现无人值班（少人值守）运行模式，解放新能源电站运行值班人员；实现新能源集控对接入新能源电站的远程集中监控、综合数据分析与诊断和统一运维管理，提高新能源集控值班员的运行技能水平与故障分析、处理能力，培养新能源集控专业技术人员故障诊断分析能力；新能源集控主要生产数据送至水电集控中心，提高数据报送准确率，实现生产数据统一管理，按照规定报表格式自动导出数据，实现报表的自动管理功能；通过建立Web发布平台及移动互联网平台，实时准确查看生产数据，并指导生产运行工作；通过对各新能源电站的数据进行对比分析，优化控制功能，最大限度增发电量，减少辅助服务考核费用分摊；建立故障诊断专家数据库，提出故障原因及处理建议，在生产运行过程中不断完善故障诊断专家数据库；建立视频监控系统，将新能源电站不同厂家的视频监控系统接入，在新能源集控随时可查看新能源电站现场情况，并实现视频跟踪功能；通过对新能源电站的统一管理，减少新能源电站运行管理工作及人员、设备终端；在新能源集控建设过程中，除满足现有新能源电站接入需要，还需预留后期新能源电站的接口功能等。

图1　新能源集控系统架构

4　建设方案

新能源集控分为两层构架，实现对各风电场、光伏电站、中小水电站（以下简称“各电站”）的集中监控和管理，第一层为新能源集控主站，第二层为新能源子站，由风电场子站群、光伏电站子站群、中小水电子站群3大子站群组成。

新能源集控以工业实时数据库、历史数据库、SCADA系统平台为基础，通过采集各子站通信管理终端等提供的信息，完成对接入新能源电站升压站监控、机组（太阳能方阵）监控、电能计量、功率预测等监控应用功能。

4.1系统网络构架

新能源集控子站数据通过租用电力调度数据网（或运营商网络）上送新能源集控主站，主站分为安全Ⅰ区、安全Ⅱ区、安全Ⅲ区。新能源集控系统网络构架如图1所示。

新能源集控计算机网络结构采用分布式开放局域网交换技术，双重化冗余配置，由100/1000M后台局域网交换机及100M采集网交换机的3层结构组成，系统的骨干网采用千兆网，采集网络采用百兆网。整个网络采用冗余双以太网结构，网络传输协议基于TCP/IP实现。建立新能源集控后，为确保调度端数据的准确、实时性，调度端数据仍从新能源电站直接上送。

4.2新能源集控建设

新能源集控建设分为主站建设、子站建设及通道建设，由通讯通道实现主站与子站的数据连接，并完成主站遥信、遥测、遥控、遥调等功能。

4.2.1主站建设

新能源集控主要分为采集子系统、运行监控子系统、高级应用子系统、功率预测子系统、Web发布子系统等。

采集子系统完成各子站中升压站、风机（光伏组件、水电机组）、电度计量、功率预测等子系统的生产运行数据，支持的数据类型包括模拟量、开关量、电度量、事件顺序记录以及保护装置的动作信息、告警信息和复归信号等。

运行监视子系统作为主站的主要人机界面，用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询、设备状态和参数的查询等，运行值班人员可通过操作员站对全部电气设备进行运行监测控制，操作员站采用双屏显示，一个操作员工作站配置两台显示器；建立故障诊断专家数据库，提出故障原因及处理建议，在生产运行过程中不断完善故障诊断专家数据库。

高级应用子系统用于对新能源子站数据的历史统计查询、风电（光伏、水电）统计分析及弃风（光、水）量统计分析等发电业务生产指标进行分析，通过对各新能源电站的数据进行对比分析，优化控制功能，最大限度增发电量，减少辅助服务考核费用分摊。

功率预测子系统实现监控系统的功率预测相关数据集成功能，系统接收各新能源子站已有的功率预测、AGC/AVC子系统上传的数据，在人机界面上统一集成展示，并提供查询，并为云南电网即将实施的风电“并网运行及辅助服务管理实施细则”管理工作提供支持，分析考核与补偿的具体原因，及时做好考核申诉工作，并对设备控制方式进行优化，避免考核，增加补偿。

Web发布子系统配置Web服务器，实现对系统数据的网络发布，可通过浏览器查看实时生产数据，亦可通过移动互联网终端（如手机）查看简要生产数据信息。

新能源集控主要生产数据送至水电集控中心，提高数据报送准确率，实现生产数据统一管理，按照规定报表格式自动生成各类统计报表，实现报表的自动管理功能，减少生产劳动力。

视频监控系统将各子站的视频监控数据接入，实现对各子站内视频系统的实时监视和控制，在新能源集控随时可查看各子站现场情况，并实现视频跟踪功能。新能源集控还需设置可靠的交直流供电系统、程控调度电话系统等。

4.2.2子站建设

每个子站数据网关服务器及通讯规约转换装置，用于收集新能源电站升压站、风机（光伏组件、水电机组）、功率预测、AGC/AVC等子系统数据通过电站通信系统上送新能源集控。考虑部分系统通讯规约不一致，无法实现直接通讯，子站增设通讯规约转换装置，实现不同系统之间的通讯规约转换。

数据网关服务器直接接入子站已有的远动系统、风机（光伏组件）相关设备及功率预测、AGC等子系统，对内支持接入常用通讯规约，对外支持转发至上级新能源集控。

4.2.3通道建设

主通道采用电网公司电站至省、地调已建成的光缆通道。

备用通道租赁运营商公用网专用带宽，作为监控系统的备用通道，同时用于传输保信子站数据、视频流信号等。

新能源集控可利用电网公司已有的2M程控电话通道实现新能源集控主站对子站的程控电话通信功能。

租用电网公司通道牵涉相应省、地调现有通信设备，影响其通信结构，部分设备转接也需在变电站（供电局）进行，因此必须省调通信管理部门设计、审查，同意该方案后方可实施。

4.3实施步骤

新能源电站多且地理位置分散，建设需分步实施，首先研究新能源集控构架及功能，确立初步实施方案，再根据方案进行深入扩展并实施；第二步分步开发风电、光伏及中小水电模块，逐步实现各子站的接入及调试；整体功能调试及改进。项目开发过程中，需考虑后期新能源电站接入对系统的影响，提前预留接口；项目实施过程中，应做好与调度的对接，实现调度关系的转移。

5　建设意义

新能源集控建成后，各子站运行值班人员将逐步解放，运行工作转移至新能源集控中心，现场仅保留部分维护人员，有利于优化人力资源配置，节省人力，人员分工更加专一，有利于提高运行、维护技能水平。新能源集控中心运行值班人员可通过对同类新能源子站运行数据进行分析，优化子站控制方式，合理安排子站运行方式，最大限度提高发电量，子站维护人员作为现场On-Call人员，随时接受新能源集控中心运行人员的指令，及时开展维护消缺工作。

新能源集控将不同厂家的监控系统进行整合，有利于实现对子站的集中监控、综合数据分析与诊断和统一运维管理，提高运行技能水平与故障分析、处理能力，通过建立Web发布平台及移动互联网平台，使各个层次的人员通过不同的界面了解整个公司的实时生产数据。南方区域将在2016年实施风电“两个细则”考核，新能源集控建设过程中提前考虑后期发展的需要，为“两个细则”考核的实施提供技术支持，分析考核原因，及时进行整改与申诉，最大限度减小考核费用分摊，增加公司收益。

6　结语

新能源集控可实现对不同厂家的风机、光伏组件、水电机组及升压站设备等进行统一监控，对不同厂家的视频监控系统进行整合，有利于提高故障诊断分析能力，提升新能源电站运行管理水平，降低新能源电站运行维护管理成本。

[1]陈丙文，肖立家，宋艳君.风电场群远程集中监控系统设计探讨[J].山东电力技术，2011（3）：23-25.

[2]李明辉，石敏，樊立云，等.风电场远程监控系统的开发应用[C]//全国电力企业信息化大会，2011.

TM73

A

1672-5387（2016）08-0017-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.005

2016-06-29

洪金海（1986-），男，工程师，研究方向：水电及新能源项目机电设备管理及生产运行、监控自动化等。