风电场集控运行技术

风电场集控运行技术

当前风力发电主要有三种运行方式。第一种就是将风力发电并入常规电网中，向大电网供电，一个风电场安装几十台甚至上百台风力发电机，提高风力发电的运行效率。第二种是独立运行方式，通过一台风力发电机向一户或多户提供电能，风力发电机还装有蓄电池装置，可以在无风天气下正常供电。第三种是风力发电与其他发电形式相结合，向整个村庄实施供电。为了能够进一步转变传统风电分散管理模式，最主要的就是确保风力发电场集中控制运行，保证风电机组安全接入电网，确保风电能源稳定可持续。

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1 风电场集控与运行调度技术

我国风力资源分布不均衡，在风力发电场建设过程中存在布局分散的问题，不同风电场设备、环境、发电出力状况千差万别，无法进行合理的宏观调控。各个风电场之间的距离非常远，每一个风电场内的风机数量非常多，各个设备供应商也存在许多差异，导致整个风力发电维护管理存在许多困难。风力发电场如果统一配备维修管理人员，不仅需要投入大量的人力、财力，而且也不利于运维人员的正常生活。

风电场自身存在比较大的不确定性，接入大电网后很容易对整个电网的质量造成影响。由于受到电网架构的限制，导致风电负荷送出困难。针对这些问题，风电场必须积极运用集控与调度系统，实现风电场的现场无人值守，确保整个变电站实现变电站运行质量全面提高。

2 风电场集控运行系统的构成

从目前来看风力发电场的集控系统主要包括变电站集控、风电集控和运行数据集中分析三个组成部分。

（1）变电站集控系统。

变电站集中监控软件必须要同时满足安全性和兼容性，保证对整个风力变电站的实际运行状况进行全面的分析与处理。由于变电站监控后台受到安全运行监视系统和集中操作系统的控制，必须具备数据分析与处理功能、画面显示功能、遥控操作功能、闭锁功能、事件顺序记录功能及事故分析功能，还需要具备一定的计算能力和报表打印功能。

根据国家能源局二次系统安全防护的规定，升压站数据传输与设备控制必须运行安全，必须利用电力专线或数据专线为不同变电场开通专门的线路传输信息，确保整个信息交互的安全性，而且也可以减少对大电网的影响。

（2）风机监控系统。

风机监控系统最主要的设计目的就是对不同风机设备进行全面监测，为此在网络选择时应该采取不同的网络拓扑结构。风机通过监控客户端支持VPN接入，确保整个风机设备通过一台主机进行全面监测。由于VPN连接很容易受到互联网宽带质量的影响，经常会出现断线、延迟等问题，造成风机集控系统的稳定性不高。为此必须增加专线连接，通过多IP绑定的方式，有效弥补风机服务器IP地址在不同网段而无法进行同时监控的缺陷。

风机监控系统还能够对整个风电场的所有设备运行状态进行实时分析，确保与现场监控起到同样的效果。

（3）风电场运行数据分析和优化。

通过对风机监控系统所收集到的風机设备运行数据信息进行分析与处理，可以及时发现隐藏的故障。风电场运行数据分析和优化系统能够与风机监控系统的服务器端口连接，确保对所有风机运行数据快速存储与整合，从而形成风机在线监管平台。风电场运行数据分析和优化具备可靠性数据分析、故障统计和趋势分析等功能，运行数据包括数据采集和中央数据存储分析两部分，其中数据采集前端必须在各个分场中布置，确保对风机的通信系统进行控制。

不同的风机在实时运行的过程中，需要将收集到的数据信息通过安全加密的形式传输给中央监控系统数据库，确保数据的隐私性、安全性得到保障。中央监控系统则根据接收到的数据信息，构建完整的风机运行数据库，利用集控中心，对风场的所有风机设备运行状态实时显示。

3 风电场集控与调度中心的具体运行

在风力发电集控与调度系统建设的过程中，生产部门必须要制定完整的集控运行管理规章制度，确保整个风力发电集控与调度中心稳定运行。

现场两票执行流程能够有效解决风电场人员和集控中心人员的职能与定位，确保整个风力发电场无人值班的正确运行。在集控中心投运初期能够实现职能的快速转化，以少人值守模式进行运行与维护。整个集控中心不仅肩负着风力发电，而且整个集控系统运行稳定，能够实现所有设计的相关功能，在统一管理和调度过程中取得非常良好的效果。

集控调度系统应该具备长时间稳定运行的能力，即具有较长时间的连续工作能力，并且在长时间连续工作过程中不应该出现服务性能明显下降的情况。

根据集控调度系统的实际应用环境和运维情况综合分析，必须保证该信息管理系统在各种状况下能够为用户提供顺畅的使用体验，系统应该至少保证在100人同时上线时不会出现响应明显变慢或者拒绝服务的情况。在承载一定并发访问数量的条件下，系统应保证用户的操作和请求在1 s内响应，用户的最长等待时

间不超过3 s，特殊计算量较大的统计分析结果响应时间不超过15 s。如果不具备多并发条件下快速响应用户请求的能力，该系统就将是一个用户体验度差的系统，不具有开发前景。

4 风电场集控调度系统未来发展趋势

随着我国风电产业的快速发展，在未来风电场集控与调度系统也必然成为风电场建设的重要组成部分。从目前来看由于集控系统能够利用大型实时数据库，将多个风电场和不同类型的风机运行数据进行集中存储与分析，确保对风机实现实时运行记录，而且还能够自动生成相关的数据报表，不仅可以有效减少人工操作带来的问题，还可以提高整个风力发电系统与电网调度的结合与互补。

集控系统可以为集控中心生产调度中心提供一体化支持，通过集控中心能够代替现场运维人员实现风力发电少人值守运行，提高整个风力发电系统运行的安全性和稳定性，也可以有效减少风力发电企业的经济投入，在区域性风电公司运行监控中发挥非常重要的作用。

生产调度中心可以对所有的风电场风机设备运行状况进行分析，帮助生产调度人员对存在异常状态的机械设备进行快速处理，确保整个风力发电生产调度管理水平的全面提高。在系统安全方面，风力发电集控系统通过利用微片电路的方式可以有效减少外部黑客、木马、病毒程序的攻击，而且还能够通过账号管理的方式执行不同的功能，符合电力系统发展的要求。

参考文献

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[2]雷鸣雳，李珩，何厉，等.国网陕西电力培训中心：危地马拉JAGUAR电场2×150 MW机组集控运行值班员培训[J].中国电力教育，2018（9）：41-43.