基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统设计

上海中广核工程科技有限公司 张 毅

1 引言

随着智能电网建设得愈加成熟，其所体现出的作用也是愈加的明显，通过智能电网能够根据用户的用电需求将电力能源进行合理的分配传输，在保证满足用户电力能源需求的同时尽可能地降低电力能源传输过程中的损耗，而且智能电网还能够对电力设备运行情况进行实时监测，降低其出现故障的可能性，从而以此来达到保证电网运行安全性和稳定性的目的。基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统则是在智能电网中应用较为普遍的一种监测管理系统，通过该系统能够有效地对智能电网中电力设备运行情况进行监测和管理，确保风力发电设备所产生的电能在智能电网中能够得到有效利用，大幅度地提高电力能源的利用率，并以此为基础来推动整个电网运行稳定性和运行效率的提升。

2 基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统

2.1 设计思路

基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统主要能够起到对风力发电设备的运行情况进行及时监测以及电网电力能源合理分配输送的作用。该系统主要能够分为硬件设计部分和软件设计部分组成，其硬件设计部分包括了风力发电设备、传感器、控制器以及蓄电池、逆变器等硬件组成；软件设计部分则包括了数据采集模块、中心控制平台、云服务平台以及外端连接模块等子系统；硬件设备与软件系统之间的相互配合共同实现了基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统的功能作用[1]。该系统在电网中的应用能够实时监测到风力发电设备的运行情况和电网中电力能源的输送情况，在保证电网以及电力设备运行稳定的同时提升其运行效率，从根本上有利于推动电力行业更加快速地发展。

2.2 系统硬件设计

2.2.1 风力发电设备

风力发电设备指的是利用风能产生电能的设备，其在智能电网中所占据的应用比例也是越来越大，通过风力发电设备能够为智能电网的运行提供充足的电力能源。智能电网电力节能监测与管理系统则也能够对风力发电设备的运行情况进行实时监测，其通过传感器收集到风力发电设备的运行数据，并根据数据的变化来判断风力发电设备的运行情况，提前进行设备故障预警，降低风力发电设备故障发生的可能性[2]。

2.2.2 传感器

传感器在基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统主要起到收集监测设备运行数据的作用，传感器能够分为众多不同的类型，将传感器安装到风力发电设备中，其能够收集到风力发电设备的运行参数，并将这些数据利用无线传输技术快速传输到智能电网电力节能监测与管理系统的中心控制平台中，以此来实现对目标设备进行监测和管理的目的。

2.2.3 蓄电池、逆变器

蓄电池和逆变器是风力发电系统的重要组成部分，逆变器能够将风力发电设备收集到的风能全部转化为电力能源，并将所转化的电能输送到蓄电池中进行存储。智能电网电力节能监测与管理系统则能够对逆变器的能源转化情况和蓄电池的能源存储情况进行监测，并根据实际应用需求对逆变器运行参数进行远程调整，在保证能源转化质量和效率的同时降低设备运行过程中造成的能源损耗。风力发电系统设备组成如图1所示。

图1 风力发电系统设备组成

2.3 系统软件设计

2.3.1 数据采集模块

数据采集模块是基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统的基础模块之一，也是系统监测作用发挥的根本所在。数据采集模块主要是通过电光互感器、电子互感器、智能传感器等传感器来对风力发电设备运行过程中产生的电压、电流等相关状态参数完整收集，而后再将这些数据传输到中心控制平台进行数据分析处理，通过数据处理结果来判定现阶段风力发电设备的运行状态是否正常。数据采集模块能够直接影响到风力发电设备运行状态的监测结果，如若数据采集模块存在问题的话，所采集到的风力发电设备运行数据信息与实际信息之间将会出现一定的差别，在进行数据信息分析的时候也无法保证分析结果的可靠性，最终可能会因为数据采集不够精准而导致判断错误的现象发生，从而对风力发电设备的正常运行造成影响。因此需要做好数据采集模块的设计工作，这样才能够更好地保证数据采集结果的精准性和可靠性，从而为智能电网电力节能监测与管理工作的顺利开展奠定下坚实良好的基础[3]。

2.3.2 中心控制平台

中心控制平台是基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统的关键所在，工作人员不仅能够通过中心控制平台及时掌握风力发电设备的实际运行状态，而且其还能够利用中心控制平台来对风力发电设备运行参数进行远程调试，从而以此来使得风力发电设备处于最佳运行状态。同时中心控制平台还能够起到分析风力发电设备运行状态参数数据的作用，当智能电网电力节能监测与管理系统内的数据采集模块将风力发电设备运行状态参数数据全部采集完毕并传输到中心控制平台之后，中心控制平台便能够自动将所有的数据进行分析，并比对风力发电设备以往正常运行状态的参数数据，从而给出最终的数据分析、比对结果，如若数据分析、比对结果存在异常的话，则意味着风力发电设备存在运行故障隐患，维修人员便需要立即停止风力发电设备运行，并对其进行及时检测维修，以此来避免风力发电设备故障造成其他更为严重的影响[4]。智能电网电力节能监测与管理系统如图2所示。

图2 智能电网电力节能监测与管理系统

2.3.3 云服务平台

智能电网电力节能监测与管理系统与云服务平台之间也有着较为紧密的联系，云服务平台主要是通过虚拟化技术来实现的，通过虚拟化技术来为云计算服务提供基础架构层面的支撑。中心控制平台所接收到的风力发电设备运行参数数据会全部存储到云服务平台中，通过云端服务器来记录风力发电设备的运行历史，这样所有的数据便能够得到有效的保存，当风力发电设备出现运行故障或者其他问题的时候，工作人员便能够通过查询风力发电设备的历史运行数据，并根据风力发电设备历史运行数据的变动情况来判断其故障具体情况。

2.3.4 外端连接模块

外端连接模块相当于是智能电网电力节能监测与管理系统中的应用层，系统其他模块的相互配合主要是实现对风力发电设备的运行状态参数监测与管理，而外端连接模块则能够将风力发电设备监测数据传输到其他的外界操控设备中。其中最为常用的外端连接操控设备是手机App、Web 网络应用和客户端等，基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统也有着专属的网站界面，用户通过正确的账号、密码便能够实现系统界面的登录，而后便能够根据自身的权限来对风力发电设备的运行监测数据进行查询。外端连接模块使得查询风力发电设备运行监测数据的方式增多，这将进一步提升风力发电设备运行监测的效率，工作人员如若在进行其他工作无法处于监控中心大屏附近的时候，便能够通过手机App 或者登录系统界面等方式来随时随地地对风力发电设备的运行监测数据进行查看[5]。

3 智能电网电力节能监测与管理系统的功能与特点

3.1 远程集中监控

基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统能够起到对风力发电设备进行远程监控的作用，其通过数据采集模块能够及时收集到风力发电设备运行的状态参数等信息数据，而远程监控模块则能够对风力发电设备的运行环境进行监控，风力发电设备所处的运行环境对于其运行效果也有着较大的影响，通过远程监控模块一方面能够确保风力发电设备处于安全运行环境中，另一方面则能够对风力发电设备与电网其他电气设备之间的连接进行监控。远程监控模块主要由摄像头等前端监控设备和远程监控子系统组成，其所监控到的画面能够直观地展现到监控中心大屏上，而且监控中心大屏上还会将所监测到的风力发电设备的运行参数数据也展现出来，工作人员通过观看监控中心大屏便能够及时对风力发电设备的实际运行状态进行掌握，而且在进行风力发电设备故障维修的时候，维修人员也能够根据监控录像和风力发电设备运行参数来快速分析故障问题所在。

3.2 降低能源损耗

将基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统应用到智能电网中，其能够对风力发电设备的运行情况进行全面、实时监测，不管是电力能源的转化效率还是风力发电设备的运行稳定性等均能够被系统监测到，工作人员利用系统便能够对相关设备进行远程操控，确保所有的设备都处于较为稳定的运行状态。同时智能电网电力节能监测与管理系统还能够对电力能源的输送情况进行监测，一方面保证风力发电设备的电力能源转化效率满足应用需求，另一方面则能够尽可能地降低电力能源传输过程中的损耗，以此来保证电网运行的安全性和稳定性。

4 结语

基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统所能够起到的实时监测与管理作用对于电网的发展有着极其重要的意义，但是该系统的一些技术还是存在着问题的，其中最为明显的便是设备的故障维修问题，其能够及时监测到风力发电设备故障情况，却无法通过提前远程自动操控来避免设备出现故障。因此在未来的不断发展过程中仍应当不断加强对基于风力发电技术的智能电网电力节能监测与管理系统的研发，这样才能够更好地推动整个电力行业的发展。