贛西多山地區(qū)分布式風力發(fā)電機群遠程監(jiān)控系統(tǒng)方案

作者　劉亞楠 范義 鄧淼 江西省電力設計院(江西 南昌 330096)

劉亞楠(1989-)，女，碩士，中級工程師，研究方向：風電場電氣。

摘要：江西風電場常建立在海拔高、環(huán)境惡劣的山上，且風電場內(nèi)風機分布面積廣，數(shù)量多。在山上設置無人值守站，山下設置控制中心，不僅可以降低集電線路造價，還方便后期的運營維護。本文以江西新干七琴城上風電場為例，對風電場遠程監(jiān)控系統(tǒng)、系統(tǒng)遠動及通信方式進行了簡要的分析及敘述。

引言

　　江西新干七琴城上風電場共裝設72臺單機容量為2MW的風力發(fā)電機組，其中七琴區(qū)域33臺，城上區(qū)域39臺。七琴及城上區(qū)域分別在山上建設一座無人值守升壓站。在七琴及城上山下中間區(qū)域新建一座控制中心，控制中心內(nèi)設集中控制室、380V配電間、直流及UPS配電間及柴油機房。

　　七琴220kV及城上110kV升壓站采用一套綜合自動化系統(tǒng)，無人值班的運行方式。七琴和城上風電場分別在各自的升壓站內(nèi)設置繼電器室，在山下集中控制室內(nèi)對七琴和城上風電場升壓站、風力發(fā)電機組及集電線路設備進行遙測、遙控、遙信，也可就地對單臺風力發(fā)電機組和箱變進行控制，信號由七琴升壓站通過光纜傳輸至城上升壓站，再通過光纜傳輸至山下控制中心。

1 監(jiān)控系統(tǒng)

1.1 風電場監(jiān)控系統(tǒng)

　　風電機組的主要控制方式為集控室控制。集中控制室設風電場監(jiān)控主機，監(jiān)控主機通過光纖連接到就地控制系統(tǒng)，對風場內(nèi)各風力發(fā)電機進行集中監(jiān)控和管理，也可通過通信網(wǎng)絡將風電場風電機組的遙測、遙信量上傳到風電場的上級調(diào)度部門。

1.2 升壓站監(jiān)控系統(tǒng)

1.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)組成

　　升壓站采用綜合自動化系統(tǒng)，采用分層分布式結構，設置全站控制級和就地控制級二層結構，二層之間通過網(wǎng)絡互聯(lián)。間隔層按照電氣間隔單元劃分，在站控層及網(wǎng)絡失效的情況下，間隔層仍能獨立完成間隔層的監(jiān)測和斷路器控制功能。計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過Moden與調(diào)度中心通訊。全站控制級設備主要由主機/操作員站、工程師站、遠動主站、通訊網(wǎng)絡GPS時鐘等組成，就地控制級設備主要由測控設備和保護設備組成。微機防誤閉鎖裝置可獨立設置，也可作為站控層的一個設備。

1.2.2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構

　　站控層網(wǎng)絡為雙網(wǎng)，網(wǎng)絡傳輸速率為10/100Mb/s，通訊介質(zhì)為五類雙絞線。站控層為全所設備監(jiān)視、測量、控制、管理的中心，物理連接通過雙絞線或光纖與間隔層相連。它負責站控層各個工作站之間和來自間隔層的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問請求。其網(wǎng)絡協(xié)議符合國際標準化組織OSI模型。具有良好的開放性。站控層網(wǎng)絡按雙網(wǎng)配置，網(wǎng)絡配置規(guī)模滿足工程要求。間隔層至站控層網(wǎng)絡通訊介質(zhì)采用五類雙絞線連接。站控層、間隔層網(wǎng)絡必須安全可靠，具有足夠的抗電磁干擾能力。且具有基本的管理能力，對網(wǎng)絡的工作狀態(tài)能自動選擇、協(xié)調(diào)以及監(jiān)測。

2 系統(tǒng)遠動

2.1 調(diào)度關系

　　本風場由省中調(diào)直接調(diào)度管轄，同時本風電場對贛西地區(qū)電網(wǎng)影響較大，贛西地調(diào)需要對新能源電站進行監(jiān)控，本期遠動信息需同向江西省中調(diào)和贛西地調(diào)發(fā)送。

2.2 電能計量系統(tǒng)

　　七琴城上風電場按照1個風電場進行調(diào)度管轄，在七琴及城上升壓站內(nèi)各配置1面電能計量屏(含電能量采集器及電能表)，城上升壓站內(nèi)的電能計量屏將采集到電能量數(shù)據(jù)通過已有的光傳輸裝置送往七琴升壓站的電能計量屏內(nèi)的電能量采集器，再通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)送往江西省調(diào)及贛西地調(diào)電能量主站系統(tǒng)。

2.3 電能質(zhì)量監(jiān)測分析系統(tǒng)

　　將七琴220kV升壓站主變高壓側、城上110kV升壓站主變高壓側設置為電能質(zhì)量監(jiān)測分析點，全站共配置1套電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。在七琴及城上升壓站內(nèi)各配置1面電能質(zhì)量監(jiān)測主屏。主屏利用站內(nèi)2M獨立通道將七琴、城上升壓站內(nèi)的電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)送往江西省電力科學研究院電能質(zhì)量監(jiān)測主站系統(tǒng)。

　　在七琴220kV升壓站內(nèi)配置兩套調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設備，江西省調(diào)一套，贛西地區(qū)調(diào)一套。

2.4 同步相量測量單元(PMU)

　　在七琴升壓站內(nèi)配置1面PMU主屏，在城上升壓站內(nèi)配置1面PMU采集分屏，城上升壓站內(nèi)的PMU采集屏將采集到PMU數(shù)據(jù)通過已有的光傳輸裝置送往七琴升壓站的PMU主屏，PMU主屏接入七琴升壓站內(nèi)的江西省調(diào)數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設備，然后送往江西省調(diào)WAMS主站系統(tǒng)。

2.5 AGC/AVC控制系統(tǒng)

　　七琴城上風電場僅配置1套升壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，在七琴升壓站內(nèi)配置2臺計算機監(jiān)控系統(tǒng)站控層主交換機，在城上升壓站內(nèi)配置2臺計算機監(jiān)控系統(tǒng)站控層主交換機，城上升壓站及七琴升壓站之間的站控層主交換機通過光纖直連，組成1個站控層網(wǎng)絡。

2.6 風功率預測系統(tǒng)

　　風電場內(nèi)配置1套風功率預測系統(tǒng)，考慮在七琴區(qū)域配置1臺氣象數(shù)據(jù)采集塔，在城上區(qū)域配置1臺氣象數(shù)據(jù)采集塔。主要采集和預測風電場七琴片區(qū)的風功率。風電場城上片區(qū)僅配置1套測風塔及相應采集設備，將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)通過已有的光傳輸設備送至七琴升壓站的風功率預測系統(tǒng)中，然后統(tǒng)一將兩個片區(qū)的風功率預測數(shù)據(jù)送往江西中調(diào)風功率預測主站。

3 系統(tǒng)通信

3.1 七琴及城上升壓站

3.1.1 系統(tǒng)通信

　　本工程隨七琴升壓站～五老峰升壓站1回220kV線路架設2根24芯OPGW光纜，隨城上升壓站～七琴升壓站1回110kV線路架設2根24芯OPGW光纜。

　　省網(wǎng)及地區(qū)網(wǎng)：在七琴升壓站配置省網(wǎng)及地網(wǎng)SDH 622M光傳輸設備各一套，在對側變電站省網(wǎng)及地網(wǎng)設備分別新增2塊SDH 622M光板，經(jīng)本工程新建OPGW光纜建設七琴升壓站～五老峰風電場跳纖～溧江變的SDH 622M光纖通信電路(利用2根光纜，分別開通1個1+0電路)，將七琴城上風電場接入省網(wǎng)光纖網(wǎng)絡及贛西地區(qū)光纖網(wǎng)絡。

　　在城上升壓站配置1套SDH 155M光傳輸設備和1套SDH 622M光傳輸設備，將城上升壓站的電能計量、視頻監(jiān)控等信息傳送至七琴升壓站和山下集中控制中心。

　　配置七琴升壓站與江西省調(diào)，七琴升壓站與贛西地調(diào)各一對PCM，開通七琴升壓站——江西省調(diào)，七琴升壓站——贛西地調(diào)的PCM話路。

　　在七琴、城上升壓站各配置1套PDH 155M設備，將山上七琴、城上升壓站的場內(nèi)信息送至山下的集控室。

　　七琴城上風電場升壓站安裝1路公網(wǎng)電話，用于至省調(diào)的備用調(diào)度電話通信。

3.1.2 場內(nèi)通信

　　場內(nèi)不設置程控交換機系統(tǒng)，生產(chǎn)辦公樓內(nèi)的行政通信電話由公網(wǎng)運營商提供(配置10門左右)。至調(diào)度端的調(diào)度電話通過PCM放置小號實現(xiàn)，調(diào)度電話帶錄音功能。

　　七琴、城上升壓站各配置4對多頻點的無線尋呼電話，方便風場內(nèi)運行與維修?？紤]七琴、城上升壓站建筑綜合布線各1項。

　　隨場內(nèi)至風電機組的每條35kV集電線路各敷設1根ADSS光纜。

3.2 山下集控室

　　從山下集控室到七琴供電所自建直徑150mm，高10m的電線桿架設48芯ADSS光纜1根。由于山下集控室出站只有至七琴供電所方向1個光纜路由，為滿足通信通道雙路由的要求，集控室需租用運營商纖芯作為第二路由(集控室—租用纖芯至城上山上升壓站)。

　　省網(wǎng)：在山下集控室配置省網(wǎng)SDH 622M光傳輸設備一套，在溧江省網(wǎng)設備、城上升壓站省網(wǎng)設備各新增1塊SDH 622M光板，經(jīng)本工程新建光纜建設山下集控室～七琴供電所~路口變(跳纖)~新干變(跳纖)~~溧江變，山下集控室～城上升壓站各1個SDH 622M(1+0)光纖通信電路，將山下集控室通過城上升壓站、溧江變接入江西省網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)絡。

　　地區(qū)網(wǎng)：在山下集控室配置地區(qū)網(wǎng)SDH 622M光傳輸設備一套，在路口變地區(qū)網(wǎng)設備、城上升壓站地網(wǎng)設備各新增1塊SDH 622M光板，經(jīng)本工程新建光纜建設山下集控室～七琴供電所～路口變，山下集控室～城上升壓站各1個SDH 622M(1+0)光纖通信電路，將山下集控室通過城上升壓站、路口變接入贛州地區(qū)光纖傳輸網(wǎng)絡。

　　集控室利用綜合業(yè)務數(shù)據(jù)設備PDH從山上升壓站PCM引下10路話路至山下集控室。由于集控中心到溧江變光纜線路超過90km，信號衰減較大，需要在集控中心和溧江變配置光放大器一對。

4 結論

　　江西屬于山區(qū)，大部分風電場風機布置在海拔較高的山上，江西新干七琴城上風電場是江西省第一座山上設無人值守站，山下設控制中心的風電場。山下設控制中心可解決運行人員上班遠，生活不方便等問題，同時能實現(xiàn)風電場的運行監(jiān)視、分析、調(diào)整與控制，保證風電場的可靠運行。

　　參考文獻：

　　[1]楊文華.風電場監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢綜述[J].寧夏電力,2011(4):51-56.

　　[2]李光明,紀一鳴.風電場綜合監(jiān)控系統(tǒng)實施與研究[J].吉林電力,2012, 40 (5):12-14.

　　[3]吳光雄.風電場監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化探討[J].風能,2015(2):68-71.

　　[4]張彩強,朱濤,顧雪平.風電場信息的采集與監(jiān)控[J].云南電力技術,2016(8).

　　[5]劉剛,金巖磊.風電場遠程監(jiān)控中心關鍵技術探討[J].電氣技術,2016(3).

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第8期第65頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。