风电场数字化升压站的设计研究及应用

汪鹏

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.19.032

摘 要：随着我国经济转型升级，对环保要求的提高推动了新能源在电力系统中的比重和地位的提升，从而带动了风电产业的快速发展，数字化技术在风电场升压站的应用已成为提高我国风电自动化水平发展的重要因素。该文介绍了基于IEC61850标准上的风电场数字化升压站的解决方案，对风电场数字化升压站的结构、形式、特点等进行了分析和探讨。同时以笔者完成的云南省白鹤厂风电场110 kV数字化升压站工程设计实例给出了风电场数字化升压站一体化监控技术在实际应用中的设计方案。

关键词：风电场 数字化升压站 IEC61850

中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（a）-0032-02

我国风力发电产业经过10年的发展，总装机容量已超越美国，成为世界第一风电大国。目前我国风电场自动化运行水平不高是造成弃风的主要原因之一，而弃风是影响风电场经济效益的重要因素。我国风力发电场通常采用的是不同生产厂家的设备及不同技术水平的风力发电机组和风电场升压站电气一、二次设备。由于各设备制造厂商各自支持不同的通讯介质和通讯协议，造成了彼此间信息交换困难，从而阻碍了风电场自动化水平的发展。

该文主要针对风电场数字化升压站技术，以IEC 61400-25/IEC61850标准为基础，对风电场数字化升压站进行分析和研究，给出了相应的在实际应用上的设计方案。同时结合笔者完成的云南省大理州祥云县白鹤厂风电场（以下简称云南省白鹤厂风电场）110 kV数字化升压站初步设计，揭示风电场数字化升压站一体化监控技术的应用特点。

1 风电场数字化升压站

数字化升压站是风电场自动化技术的发展方向，是一个不断发展的过程，就目前技术发展现状而言，数字化升压站是由智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信协议基础上分层构建，能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。与传统的升压站综合自动化系统相比，数字化升压站的间隔层设备、站控层设备及网络设备的接口和通信方式发生了改变，过程层设备主要有以下两方面变化：（1）传统升压站的电磁式电流、电压互感器变为电子式互感器；（2）传统升压站的各电磁式电流、电压互感器、操作机构箱与二次测控保护装置采用控制电缆连接的方式变为数字化升压站的各电子式互感器、智能终端、合并单元与二次测控保护装置采用光缆连接。

2 云南省白鹤厂风电场110 kV数字化升压站设计方案

基于上述在IEC 61400-25/IEC61850标准上对风电场数字化升压站进行的分析和研究，笔者在实践中完成了相应的在实际应用上的云南省白鹤厂风电场110 kV数字化升压站设计方案。

2.1 升压站计算机监控系统

该工程升压站为数字化变电站，分为站控层、间隔层、过程层构建，采用IEC61850数据建模和通信服务协议，过程层采用电子式互感器等具有数字化接口的智能一次设备，以网络通信平台为基础，实现升压站监测信号、控制命令、保护跳闸命令的数字化采集、传输、处理和数据共享，实现网络化二次功能、程序化操作、智能化等功能。

（1）监控系统结构。

该工程数字化升压站分别为站控层、间隔层、过程层，每层均由相应的设备及网络设备构成。站控层与间隔层采用冗余以太网架构的网络组网方式，传输速率不低于100 Mbps。110 kV出线侧及主变各侧采用GOOSE与SV合并组网共享双网。35 kV侧GOOSE与SV合并组网共享单网。

（2）控制和操作。

控制范围：升压站内所有主变压器有载调压开关档位、各侧断路器、电动隔离开关、电动接地开关。

控制方式：手动控制和自动控制两种方式，操作遵守唯一性原则。手动控制包括下列各级控制，控制级别由低至高的顺序为：

①由电网公司调度中心远方控制；

②由风电场升压站监控后台控制；

③由保护测控屏上的控制按钮和把手控制，通过测控装置发出控制指令；

④由各一次开关类设备上的就地手动开关一对一控制。

2.2 白鹤厂风电场数字化升压站工程技术特点总结

（1）风电场数字化升压站技术在云南省风电场首次应用。

（2）风电场数字化升压站按照风电场所接入的南方电网公司颁布的数字化变电站技术规范企业标准进行设计，为云南省风电场按照南方电网公司技术规范投运和统一调度提供了可靠的保障。

（3）风电场数字化升压站技术的应用使各设备间的信息和数据得以共享互通，实现了相互操作，使生产运行更加可靠，降低了因监控系统引起的故障，保障了发电量和经济效益。

（4）为工程后期实现风电场监控系统与升压站监控系统两大监控系统的无缝合并提供了基础和平台。

3 结语

数字化升压站因为其采用IEC 61850标准内含的各方面具有的技术进步因素，并具有其国际标准的权威性，加上我国电力系统配套的相应规范的适用性，已经在技术上明显优于目前仍在我国广泛使用的IEC60870-5-103规约，是风电场自动化技术的发展方向和必然趋势。云南省白鹤厂风电场110 kV升压站数字化方案的应用目前是国内已知最先进的技术方案，一旦此风电场数字化升压站投入实际运行，其采用的设计思想及技术方案即具有示范及推广意义。同时，减少了升压站在风电场寿命周期内的总体成本，包括初期建设成本和运行维护成本。因此，风电场数字化升压站将会成为我国未来风电场升压站设计和建设的主要代表和发展方向。

参考文献

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