风力发电监控与运维一体化系统设计

崔盛淼

摘要：中国在近年来能源产量不断提高，当前已经成为世界上的能源生产大国，同时也是能源消费大国。我国近年来社会经济发展速度不断加快，对能源开发高度重视，提高能源储备，使人民对于能源逐渐增加需求得以满足。中国在不断加大能源开采力度的过程中，没有采取相应的控制措施与科学有效的精细化管理，导致生态环境遭到摇篮中破坏，造成了不良后果，于是更加重视清洁能源的开发和利用。

关键词：风力发电;监督控制;运行维护;一体化;系统设计;有效方法

引言：

当分布式发电系统应用的过程中，所存在的优势是非常明显的，主要表现为分散性、多样性、灵活性，而是作为清洁型能源存在的。当前，该发电系统已经发展得非常成熟，使得该系统已广泛应用，与大电网系统之间建立连接，由于分布式发电本身所具备的一个特点是，并不存在非常强的连续性，所以，考虑到电网运行安全，与传统电网相比较，其结构是集中式的，具有密集性特性，而且是强网架。分布式发电系统不会对电网本身产生非常强的依赖性，如果电网在运行的过程中产生故障，分布式发电过程中可以脱离，处于独立运行状态，对分布式发电系统起到重要的支撐作用。在如此重要负荷下进行电源供应，能够有力支撑电网结构，使其运行更加灵活，而且呈现出多样化方向发展态势。中国的风力资源非常丰富，但是存在一个问题，就是分布缺乏均匀性，在三北地区和海上有丰富的风资源，其他地区则缺少这方面的资源，尤其是内陆平原地区，风资源严重匮乏。所以，对风力发电系统起到一定的限制作用。

一、主要技术

（一）集中监督控制系统技术

1.智能化告警技术

当分布式新能源电站运行的过程中，当处于集约化监督控制模式下，很多告警信息产生并被系统收集，这对于监盘人员而言，工作内容多而且压力大，通常会存在抓不住事故重点，不能有效分析问题并在第一时间处理。所以，当前需要做的是，在现有功能基础上对智能化的告警数据进行统计，对各种类型的设备运行信息进行分析，明确其重要性，对信号划分为不同类型，同时划分为不同层次，具有针对性地实施处理并显示，针对所获得的信息应用智能技术进行分析，加工处理并从综合的角度合理应用，帮助运行人员对于故障及时准确地分析，并针对性地处理，使得分布式新能源电站在运行的过程中应用智能技术。

该系统所发挥的智能告警功能是基于事件推理专家库实施的，主要的目的是对每个告警信息都能够实时提供，并在判断的时候保证准确性，采用相应的处理方案，协助值班人员据此可以及时发现异常，并了解其产生的原因，并快速到现场对事故进行处理，确保设备处于安全运行状态，保证系统更好地发挥作用。

2.故障诊断技术

分布式新能源电站中设备较多且杂，当这些设备运行时，难免会出现各种类型的故障。此时可以将分布式新能源电站监督控制系统充分利用起来，将设备运行中所产生的信息收集起来，采用智能算法对站内一次设备及二次设备运行状态进行诊断，并进行针对性地的技术改进，从而发现设备运行中的缺陷，将相应的计划制定出来，在对设备进行维修时进行消缺，这样可以将停工期缩短，避免费用大量消耗。采用该技术还可有一个重要的功能，就是对设备故障实施预警，结合使用分布式新能源电站功率控制系统，就可以应用智能技术自动调整现发电出力，并根据实际需要合理分配，由此可以降低设备故障故障率，避免产生频繁停机现象，不会对电网造成负面影响。

在实施故障诊断的过程中，要做好定期巡视工作并强化检查。检查监督控制设备指示灯和监督控制设备开关，还要检测监督控制设备是否能正常工作，对于所获得的情况详细记录，据此确定系统的各项设备是否正常，是否有噪声出现或者不正常发热以及冒烟的状况。对各种设备的电源进行检查，包括保护装置以及检测控制装置等等都是检查的主要对象，还要明确指示灯的显示是否正常，监督控制设备设备是否有效连接，发现有卡住的现象或者出现倾斜的问题，都要及时处理并详细记录。

对于系统的设备做好定期校验工作以保证设备准确可靠运行。系统设备的各项指标正常才能保护好发电系统。当该装置运行超过一年的时间，就要实施校验检查，重点判断其性能。根据校验的结果判断存在安全问题，就需要修改参数，同时改动二次回路接线及定值区数值调整。

3.无线移动监视技术

随着智能移动设备快速发展，4G无线网络以及5G无线网络覆盖范围的扩大，使用移动智能终端设备监控和查看运营信息已迫在眉睫。开发移动智能终端设备（智能采集、平板电脑）的无线移动监控功能软件，可以对分布式发电设施采用无线移动技术进行监督控制。

二、系统设计

（一）设计步骤

风力发电监控与运维一体化系统的设计过程中应用智能技术，可以采用如下的设计步骤：

其一，对于设计项目要全面理解。在设计所有的风力发电设备之前，对于连接设备的风力发电设备从多个角度综合理解并全面分析，了解风力发电设备所发挥的功能、设计过程中需要遵循的标准，需要采用的设计元件以及各项技术指标等等，都要熟练掌握。要注重分析处理信号的特点，还要掌握被控制转换对象的特点，系统分析其参数，并对分析所获得的结果做好统计工作。当进入到设计环节，要明确设计要求，对系统实施高层次的抽象描述，之后进行设计分析并加以验证，如果没有通过验证，就要从头开始重新操作，验证通过之后，进行物理设计实现，然后进入到样机环节，物理设计实现和样机环节没有通过的情况之下，都要回到系统高层次抽象描述环节进行重新操作。样机环节通过之后，就可以定型制造风电设备。

其二，将相应的设计方案制定出来。通过分析系统的总体功能，将风力发电设备设计原理框图制定出来，然后将设计方案细化，划分为多个环节。分析各个环节之间所存在的关联性，将所采用的信号交流方式确定下来，明确风力发电设备运行的时序。采用这种方式，风力发电设备设计更加简单化，风力发电设备设计的原理也能够清晰表达。

其三，使用智能软件对单元风力发电设备模拟操作。将总体设计方案确定下来之后，要正确选择元器件。通过运行智能软件绘制风力发电设备的每个环节，之后进行模拟操作，实施智能检验，这样可以对设计方案是否可行作出判断。在进行风力发电设备设计的过程中所使用的元器件多种多样，包括中央处理器、TTL等等，电能供应中采用不同电源，合理设计风力发电设备之间的电能转换过程，对于所采用的转换方式以及转换的流程都要确定下来，使用程序图表达，对于相关内容准确表达，保证电平正确转换。

在设计智能化风力发电设备的过程中，选择智能软件的时候要考虑到设计风力发电设备所属类型。风电企业开发出多种类型的智能软件，而且各有侧重点。通常而言，进行风力发电设备监控设计的过程中，如果对基础风力发电设备进行智能操作，可以用于智能模拟操作。如果控制风力发电设备比较复杂。设计通信工程风力发电设备时，设计智能模拟操作过程中，根据实际需要使用各种智能风力发电设备软件，可以检验各个环节设计方案所能够发挥的性能，模拟运行原理以及运行流程，以智能分析风力发电设备设计方案，同时对参数进行分析，如果设计方案存在不足，可以自动修改，由此起到优化设计方案的作用。通过合理应用EDA技术，使得设计过程更加简单，而且操作便捷，减少工作量，设计工作时间缩短，在设计中不断创新思维，使设计者的动手能力大大增强。

其四，分析设计方案。在对风力发电设备采用智能模拟方式进行操作，需要着重分析风力发电设备应用性。针对各个单元采用智能模拟方法进行操作，在此过程中需要检验一部分性能，确保各个环节都不会有问题存在。但是，经过组合而形成一个整体之后，各个环节之间很有可能出现搭配不合理问题，使得整个系统运行的过程中不能很好地发挥性能，不能实现预期目标。所以，智能模拟操作各个环节中，需要从多个角度分析各个环节风力发电设备，明确信号输入与输出之间的关系，以及各个环节接口的极性和时序等等，从而明确风力发电设备设计中的矛盾冲突，经过不断修改之后，将最完美的设计方案提供出来。

其五，将各个设计环节进行组合。检验各个环节风力发电设备设计情况，还要明确风力发电设备之间设计方案的合理性，采用模拟智能的方法展开模拟操作，从而对设计加以验证，明确其是否可行。在设计风力发电设备元件时严格按照设计要求进行，经过反复模拟操作，明确不同环节设计方案之间所存在的关联性，让设计人员对于设计风力发电设备所采用方式熟练掌握。在实施电子智能模拟操作的时候，应用元件都比较理想，而且在连接上也采用理想工艺，落实到实际风力发电设备中，由于各种因素的影响，导致其性能不能保持稳定。所以，在安装风力发电设备实体的时候，要积极调试其性能并不断优化，以更好地发挥其功能。

（二）实际应用

1、在智能模拟操作中的应用

风力发电监控与运维一体化系统主要用于电子信息工程和通信工程，应用EDA技术，要对通信基础知识充分掌握，能够对风力发电监控与运维一体化系统的基本功能以及运行原理全面了解，使用模拟操作仪器进行示范操作，将线路的运行状态充分展示出来。如果采用传统的模拟操作仪器，由于没有较高的精确度，使得模拟操作准确度受到影响，所获得的模拟操作结果不够理想。应用模拟技术可以改变操作条件，模拟操作结果有较高的精准度。

在进行智能模拟操作的过程中应用EDA技术，确保设计更加科学，而且实现标准化。如果采用传统设计方法，需要先进行整体设计，然后进入到模拟操作环节，经过检验之后各项指标合格，就可以进行大批量生产，如果质量不合格，就要对样机进行重新设计并制作，这样导致可靠性不是很高，而且人力成本和物力成本是消耗化量大 。采用模擬智能软件进行设计，很多的技术难关都能够克服，在设计制作之前要对原理实施模拟智能，并进行虚拟联机，制作工作不再繁琐，得以简化，由此节约了成本，同时智能系统提供的设计标准更加准确，保证设计的科学性，基于此展开设计，可以获得更加可靠的结果。

2、在风电设备中的应用

风电设备中对EDA技术合理应用是非常必要的。现在人们的生活质量已经明显改善，对风电设备有了更高的质量要求，抗干扰性需要进一步提高，使数字技术不断升级，包括模拟信道、话音以及加密技术都采用数字化操作方式，技术要求也越来越高。对于这些要求要充分满足，就要调整电子线路，合理应用高速电子风力发电设备，还要结合使用风力发电设备，这样的风力发电设备设计比较繁琐。如果按照传统设计方式，主要是采用拼接的方法，只要经验丰富，操作就非常容易，对于设计方案加以验证，不足之处进行修改之后再验证，就可以完成操作，消耗的时间比较多，成本也会增加，特别是没有详细分析精密仪器，导致可靠性不高。应用EDA工具可以规避这些不足，设计的速度更快，而且准确率更高，确保风电设备风力发电设备有很高的准确度。

3.将技术质量验收规范制定出来。前期技术管理任务分解时，要充分考虑到风电工程项目管理的实际要求及质量要求，将相应的质量验收规范制定出来。对于工程质量标准要明确，控制好质量验收中的每一个细节，确保质量验收工作的实施符合质量检验专项规范，保证质量验收的完整性，且发挥其应有的价值。

结束语：

通过上面的研究可以明确，风电工程规模大，工程量也非常大，而且通常工期都非常短，工程环境条件都比较复杂。如果使用的设备比较落后，工程运行中术缺乏先进性，就不能很好地发挥其作用。由于风电工程存在特殊性，就会导致语运行的过程中监督管理难度大。要保证风电工程处于良性运行状态，就要充分考虑到风电系统所具备的特点，明确了风电系统运行的过程中所发挥作用以及存在的不足之处。 根据风力发电的实际需要将监督控制与运行维护一体化系统设计出来，将其优势发挥出来，能够对风力发电有效控制。应用科学的方法对该系统进行设计，有效降低项目安全风险;提高风电管理能力，加强风里发现系统的控制能力。采用这种方式强化风电工程管理，能够使我国能源匮乏的问题得到解决，还可以达到节约能源，减少污染物排放的效果。

参考文献

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