1、風電場集中控制系統(tǒng),北京岳能科技 朱永峰 2011年03月14日,目 錄,一、風電概述:風資源,風能資源具有可再生、永不枯竭、無污染等特點，綜合社會效益高 中國10m高度層的風能資源總儲量為32.26億kW，其中實際可開發(fā)利用的風能資源為2.53億kW 中國總裝機容量從2008年的1210萬千瓦增長到2009年的2510萬千瓦，年增長率為107.4%，是世界上發(fā)展最快的國家 按照“十二五”規(guī)劃，2015年和2020年中國風電總裝機容量分別為1億千瓦和1.8億千瓦。 內蒙古風能總儲量10.1億千瓦，可開發(fā)利用的風能量為1.01億kW，占全國可開發(fā)利用風能儲量的40%?？傃b機容量2010年5月底為

2、813.63萬千瓦，居全國首位，同比增長96.30% 。,一、風電概述:風電并網,實現靈活的無功、有功功率控制，這對于規(guī)模越來越大的風電場來說，保證電網及風電的安全穩(wěn)定運行極為重要。,風電功率的波動對電壓有較大影響，需要對風電場的無功電壓實現有效控制；,大規(guī)模的風電波動對電網調度運行有不利的影響，需要開展風電功率預測技術的研究，開發(fā)風電功率預測系統(tǒng)，使風電對電網而言是可觀可測的，以降低風電運行對電力系統(tǒng)調度運行的壓力；,風電公司迫切需要能夠對相關無功補償設備進行統(tǒng)一管理，并結合符合預測，對風場進行無功、有功功率的有效控制，以滿足并網要求。,我國風能資源豐富地區(qū)一般距離負荷中心較遠，電網網架結構

3、比較薄弱，當地電網的輸電能力限制了風電的外送，在開發(fā)大規(guī)模風電的形勢下，需要建設配套的風電送出工程并加強電網建設；,風電概述:風電場運營,風場偏僻、分布分散、環(huán)境惡劣，使得維護不便，現場工作人員工作的積極性不高,一個公司建設多個風電場，不僅風機數量眾多，而且風機的廠家、類型不盡相同，導致控制系統(tǒng)、運行系統(tǒng)等各不相同。所以不能同時掌握每個風場的運行情況，也無法對不同的風機進行分析對比，且運營維護成本較高，對操作人員要求也較高。,迫切需要對公司所轄風電場進行整合，將各個風電場所有相關設備進行集中統(tǒng)一管理，以實現風電場“少人值守、無人值守”、“區(qū)域統(tǒng)籌維護”，并對各風場的運行情況進行統(tǒng)計分析，以優(yōu)化

4、運行、降低成本、指導后繼采購。,風電概述:集控系統(tǒng)意義,能夠有效整合負荷預測，配合相關設備，實現對無功電壓、無功功率、有功功率的有效控制，滿足風電場并網要求。,實現風電場“少人值守、無人值守”、“區(qū)域統(tǒng)籌維護”，對各風場的運行情況進行統(tǒng)計分析，以優(yōu)化運行、降低成本、指導后繼采購,風電概述:系統(tǒng)結構,體系結構: 網絡和硬件結構,系統(tǒng)特點:平臺技術,全分布式多服務器冗余網絡構架 分層全開放系統(tǒng)設計 系統(tǒng)平臺一體化 豐富的通信規(guī)約庫及規(guī)約解釋功能 系統(tǒng)先進圖形顯示技術 強大的計算引擎 安全的控制策略 強大的報警引擎 統(tǒng)一的數據平臺,系統(tǒng)特點:分布式網絡,系統(tǒng)各個組成部分都支持雙機冗余功能。當發(fā)生故障

5、時能快速在冗余機之間進行無擾切換。冗余機之間具備專用的冗余探測通道（如專用的網卡或者串口等）。,基于分布式處理的柔性結構，能夠適應從簡單的單機工程，到數百節(jié)點的網絡環(huán)境，從數百IO點到百萬IO點的解決方案,柔性網絡架構分為三層，從上到下分別是數據采集層、應用服務層以及數據展示層，三層網絡各司其職，互不影響，以確保系統(tǒng)的效率及穩(wěn)定性。,采用對通信信息加密（加密裝置）、傳輸方向控制（隔離裝置），等確保通信的可靠和安全。,系統(tǒng)特點: 分層全開放,數據采集層、應用服務層以及數據展示層,三層各司其職，互不影響。,數據采集層：提供符合各種標準的通訊規(guī)約庫，支持通訊規(guī)約、通訊接口的動態(tài)加載，在線部署。能夠對

6、相關數據進行優(yōu)先級劃分，確保最重要的數據能夠準確、及時的傳輸。,應用服務層：提供標準的二次開發(fā)包，支持用戶功能層的開放。用戶可以利用系統(tǒng)提供的工具進行遷移、集成和二次開發(fā)而且系統(tǒng)健壯性不會受到任何影響。,數據展示層：提供各種數據展示基礎工具，支持數據展示的動態(tài)部署。,系統(tǒng)特點: 系統(tǒng)平臺一體化,數據庫、SCADA、計算報警引擎、動態(tài)畫面展示等做為AP系列產品的各個部分，是一個有機整體，能夠實現整個系統(tǒng)平臺的一體化。,依賴于開放的、擁有自主知識產權的SCADA平臺，實現真正意義的整合 對單個風電場而言，監(jiān)控系統(tǒng)不再區(qū)分風機監(jiān)控系統(tǒng)、綜自系統(tǒng)、故障子站等，將一個風電場的具備條件的數據都進行了整合統(tǒng)

7、一，納入了一個一體化平臺；就集團而言，所屬風電場的所有監(jiān)控都可以在一套系統(tǒng)中實現?；谄脚_接口的開放性，這種整合是可以根據需要擴展的。,系統(tǒng)特點:豐富的規(guī)約庫,除了支持1500多個廠家3000余鐘設備驅動外，系統(tǒng)還支持各種通訊規(guī)約，也包括樓宇、電力等行業(yè)標準規(guī)約。,各通訊規(guī)約均以動態(tài)鏈接庫的方式進行封裝，通訊規(guī)約間是相互獨立的，不會因為一個規(guī)約的故障而影響其它規(guī)約的使用。,目前常用的電力規(guī)約，本系統(tǒng)已經包含在內，如CDT規(guī)約、IEC101規(guī)約、IEC103規(guī)約、IEC104規(guī)約等。對于新增的規(guī)約，一旦封裝成標準動態(tài)鏈接庫文件后，可使用系統(tǒng)自帶的驅動安裝工具實現自動添加。,系統(tǒng)特點: 先進的圖形

8、技術,支持大畫面的設計，支持大畫面達到30000*30000分辨率。支持在開發(fā)環(huán)境中進行畫面的無極縮放，并且縮放比例不失真，方便工程開發(fā)人員的畫面開發(fā)組態(tài)。,軟件提供方便的畫圖工具和豐富的動畫連接。具有專門的內嵌動畫鏈接和邏輯控制的精靈圖庫。用戶可對現有精靈圖進行編輯、修改、保存，并且應支持用戶自行開發(fā)精靈圖。,開發(fā)環(huán)境中應使用數據模型和圖形模型。通過數據模型實現快速創(chuàng)建變量和邏輯計算處理。通過圖形模型實現快速組態(tài)帶有動畫和邏輯腳本的圖形對象。,系統(tǒng)特點: 強大的計算引擎,豐富的計算函數,輪詢、定時等靈活的計算模式,大數據量、高性能的計算核心,系統(tǒng)特點:安全的控制策略,采用風場現場、風場主控、

9、集控系統(tǒng)三級控制策略，確?？刂频挠行蜻M行。,集控系統(tǒng)內分層、分級的安全控制策略，嚴控操作權限。,預操作機制確保對相關操作的安全性進行預評估，防止誤操作。,系統(tǒng)特點:強大的報警引擎,強大的報警引擎，根據實時數據，進行數據報警范圍校驗，不漏報、不誤報。,推畫面、音響、語音、文字、打印、自動撥打電話或發(fā)送短信等多種報警手段。,分類、分級報警，能夠迅速查找到特定報警數據，從而有效的利用報警數據，進行設備狀態(tài)監(jiān)測。,系統(tǒng)特點:高性能的數據平臺,依托于岳能的數據庫技術，將不同的數據統(tǒng)一到同一個數據平臺中，充分利用數據挖掘技術，有限的利用海量的數據。,系統(tǒng)功能:技術角度,數據采集與處理,數據展示,控制與調節(jié)

10、,報警、故障、事件回放,統(tǒng)計分析,優(yōu)化運行,系統(tǒng)功能:業(yè)務角度,變壓站監(jiān)控,風機監(jiān)控,氣象站信息采集與分析,報警、故障,統(tǒng)計分析,電力調度,設備管理（設備狀態(tài)監(jiān)測）,系統(tǒng)功能:變壓站（一）,主要包括：主接線圖、各PT分圖、各分支線路圖、實時圖表曲線、歷史圖表曲線、統(tǒng)計報表、保護設備信息及保護信號、故障報警、五防、預操作,系統(tǒng)功能:變壓站（二）,系統(tǒng)功能:變壓站（三）,系統(tǒng)功能:變壓站（四）,系統(tǒng)功能:風場地理分布圖,主要風場地理分布圖、風場立體圖、風場矩陣圖、風機監(jiān)控圖、實時圖表曲線、歷史圖表曲線、故障報警、數據動態(tài)分析展示,系統(tǒng)功能:風機分組矩陣圖,系統(tǒng)功能:風場風機立體圖,系統(tǒng)功能:風機監(jiān)

11、控明細圖,系統(tǒng)功能:功率曲線,系統(tǒng)功能:功率散點圖,系統(tǒng)功能: 同品牌風機功率對比,系統(tǒng)功能: 不同品牌風機功率對比,系統(tǒng)功能:風機故障統(tǒng)計,系統(tǒng)功能:氣象站,氣象站 接入氣象站數據，展示實時氣象信息，繪制實時曲線，輔助風電場監(jiān)控。,氣象預測 基于歷史曲線，形成氣象預測數據,系統(tǒng)功能:風能數據展示 玫瑰圖,“風玫瑰”圖也叫風向頻率玫瑰圖，它是根據某一地區(qū)多年平均統(tǒng)計的各個方風向和風速的百分數值，并按一定比例繪制，一般多用八個或十六個羅盤方位表示，玫瑰圖上所表示風的吹向（即風的來向），是指從外面吹向地區(qū)中心的方向。分風向玫瑰圖和風速玫瑰圖兩種類型。,系統(tǒng)功能:故障報警,將風機、箱變、升壓站、35

12、KV線路等風場所有設備的故障報警整合至統(tǒng)一的故障報警平臺，形成完整的故障報警數據。,系統(tǒng)具有強大的故障報警系統(tǒng)，能夠對實時、歷史的報警和事件進行顯示、存儲、查詢等操作，并能夠及時通過多種形式通知操作人員，幫助用戶進行故障監(jiān)控和決策制定。支持多種故障報警查詢條件，以便對按照需要查詢故障報警信息，對相關信息做出全面的比較與分析，以更好的解除故障和報警。,系統(tǒng)功能:數據分析,依托于岳能的數據庫技術，將風機、升壓站、箱變、振動數據、電計量數據、等數據，完整的統(tǒng)一于一個數據平臺,利用圖形平臺，對數據分析結果進行各種形式的、動態(tài)的展示。如曲線、棒圖、餅圖、儀表盤、玫瑰圖等。,利用強大的數據計算引擎，對相關

13、數據從各個角度進行計算統(tǒng)計分析。比如同種風頻下，各類風機的功率、發(fā)電量對比。,系統(tǒng)功能:電力調度,根據電力調度的要求，采用最優(yōu)控制策略，實現功率調節(jié)。,根據電網對于電壓的要求，配合其它系統(tǒng)，如無功補償設備，有效的控制電網電壓。,配合負荷預測系統(tǒng)，實現對功率的有效控制。,系統(tǒng)功能: 設備管理之巡點檢,結合區(qū)域內風電場巡點檢制，制定最優(yōu)巡點檢路線以及巡點檢計劃。,將巡點檢數據上傳到統(tǒng)一的設備管理平臺，以做為設備狀態(tài)監(jiān)測的重要基礎數據,實現電子巡點檢，有效的避免漏檢、點檢人員不到位等情況，同時減輕點檢人員工作量。,系統(tǒng)功能:設備管理,以統(tǒng)一的設備體系數據為基礎，整合了監(jiān)控系統(tǒng)中的實時運行數據、故障報

14、警數據以及故障報警處理數據、巡點檢數據，以此做為設備狀態(tài)監(jiān)測的基本數據。,制定設備的購置、運行、維護操作、改進等標準化技術規(guī)范，以對風電場實施規(guī)范化管理；,統(tǒng)一的設備體系數據。,記錄設備的備品備件，以便保持安全庫存；記錄每次維護或檢修記錄，并統(tǒng)計每次維護檢修的成本，以便根據歷史數據，不斷的改進維護和檢修手段，優(yōu)化設備運行，降低維護檢修成本；根據設備維護和檢修記錄以及設備狀態(tài)監(jiān)測數據，制定周期性維護檢修計劃，以保障設備的安全穩(wěn)定運行。到期時，系統(tǒng)自動提醒。,輔助決策,以數據平臺的歷史數據和分析為基礎，對SCADA中的相關參數進行設定和制定相關控制模型；如均差報警、啟停機策略、功率限制,以SCADA中的監(jiān)測數據為基礎，不斷補充入數據平臺，以數據平臺的統(tǒng)計分析所依賴的基礎性數據更完整,以SCADA在實際運行過程中的經驗為基礎，不斷的修正數據平臺中的統(tǒng)計方式。,以生產過程性數據為基礎，在關系庫中構建基于關系型數據的設備數據庫，以便對設備進行綜合狀態(tài)監(jiān)控，為設備全生命周期管理提供數據支撐,系統(tǒng)意義,集控系統(tǒng)通過安全可靠的風電場通信與信號系統(tǒng)，具有對所監(jiān)控的風電機組群實施遠程運行優(yōu)化與控制功能，保證了大規(guī)模風電機組群并網后的電能質量，以及電網的穩(wěn)定、安全和