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1、基于基于 WMCSWMCS 的大型风电场群的大型风电场群 r r 远程监控系统协调运行调试研远程监控系统协调运行调试研究究何建军;赵飞;冯磊华;石阳春【期刊名称】【期刊名称】风能【年【年( (卷卷), ),期】期】2016(000)010【总页数】【总页数】4 页(P58-61)【作【作 者】者】何建军;赵飞;冯磊华;石阳春【作者单位】【作者单位】长沙理工大学能源与动力工程学院;长沙理工大学能源与动力工程学院;中电投河南新能源有限公司;长沙理工大学能源与动力工程学院;长沙理工大学能源与动力工程学院【正文语种】【正文语种】中 文目前很多风电场位于比较偏远、交通和生活条件比较艰苦的高山、沙漠等地区
2、，且风电机组数量众多、型号不一、分布较分散，这给风电场的现场运行控制带来了诸多困难，也成为制约风电发展的重要因素之一。为了保证风电场安全稳定运行，并提高其管理效率，开发利用能满足风力发电运行要求、功能完善且性能稳定的风电机组远程监控系统正成为风电技术发展的趋势。基于计算机网络技术的远程实时监控系统不仅可以实现异地控制和大范围的资源共享，也可实现对机组的全方位科学管理，使机组的所有运行状态都处于可控及在控的状态。通过计算机网络实现远程控制，可以对系统功能加以扩展，形成丰富的数据库，为高层基于知识的决策提供支持；可搭建远程监控现场级情况的平台，便于生产管理人员大范围统筹和直接干预现场，实现设备的远
3、程维护。在风电场群远程监控系统建设过程中，风电场群远程监控中心的联动调试是其重要的环节，WMCS 系统既是对设备性能的检验测试，也是对风电场新型联动运行模式的实训，更重要的是对远程监控及时性、准确性、多功能性和安全性等多项指标的综合评估。作者结合建设基于 WMCS 系统的大型风电场群远程监控技术开发和系统建设的工作实践，研究基于 WMCS 系统的风力发电实时远程监控系统调试技术、方案和工作准则，对风电远程监控系统和技术的发展、远程监控中心建设和运行具有重要的意义。WMCS 系统提供基于 B/S 架构的实时监控平台，为远程集中监控用户提供包括实时数据显示、参数预警、远程控制等功能。通过合理的网络
4、架构设计，建立 Web发布系统，还能为公共用户提供 Internet 信息查询服务。其主要功能组成如下：一、界面组成WMCS 系统实时监控平台页面根据风电场的监控特点开发，系统界面可划分为标题菜单区域、导航区域、数据显示区域、风电场基本信息区域、事件（报警）显示区域，如图 1 所示。导航区域：该区域为分风电场、类型、线路、一览等方式实现场级监控系统导航链接，由此可以跳转至风电场任一接入机组、系统的子界面。按类型导航的内容包括风电场、风电机组、测风塔、升压站等。其中风电场子界面以列表、矩阵、线路等动画方式显示风电场所有机组的运行状态、主要运行参数、主要性能参数等信息以及升压站、测风塔子界面；按线
5、路导航是根据风电场实际线路图设计按线路导航菜单；按一览表导航是以一览表的方式排发风电场所有监控子界面菜单。数据显示区域：数据显示区域即子界面显示区域包括风电机组基本信息、当前报警、机组工艺部件子界面系统、测风塔子界面、升压站子界面、用户要求的其它子界面。其中机组工艺部件子系统界面提供实时工艺分类报警指示信息，帮助运行人员及时了解和发现运行机组的各工艺部位情况。风电场信息区域：该区域显示风电场年、月、日总发电量；显示风电场接入、运行、停止、故障、检修、维护、暂停、网络故障等风电机组状态数量。事件（报警）显示区域：该区域以实时列表方式显示整个风电场所有接入设备、系统的事件（报警）内容、报警代码、报
6、警时间、持续时间、确认时间、确认操作等功能。二、实时监视和参数预警实时数据监视主要由数据显示区域、风电场信息区域和事件（报警）显示区域构成，显示的信息可分组、分类覆盖系统内所有设备的全部实时数据和状态信息。通过WMCS 系统计算站，将系统类同类型设备（如风电机组）的相同位置的测量参数（如发电机线圈温度）进行比较，对参数异常的设备进行预警提示。实时监视和参数预警具有以下功能：风电场机组分布列表显示、风电场机组分布矩阵显示、风电场机组分布线路图显示、机组部件显示界面、机组单机整机信息、机组部件中的发电机系统、机组部件中的机舱、机组部件中的电控系统 I/O 检测及机组信息中的温度偏差预警（如图 2
7、所示）等。一、机柜、网络设备、服务器及工作站的调试调试前应完成机柜的固定、网络及安全设备的安装，并确保工作站已放置于操作台，PDU 模块已上架并已正确连通输入电源。各风电场和集控中心机柜、路由器交换机、隔离装置、纵向加密设备、服务器，集控中心操作台工作站等相关设备的检查和调整。具体检查调试内容如表 1 所示。二、UPS 电源及系统上电调试方案（一）调试准备在调试前应确保完成以下工作：UPS 电源已安装完毕并且输入电源已接通、UPS输出电源电缆已放到各设备指定位置、机柜固定完毕、网络及安全设备安装完毕、工作站已放置于操作台、PDU 模块已上架并已正确连通输入电源；检查 UPS 电源安装情况、电压
8、输入输出大小、对各用电设备进行上电测试。（二）调试方案接地检查：控制系统接地点最好为独立接地，也可以接入风电场电气系统。集控中心配电柜旁接地铜排是否安放完毕并与厂内电气专用接地点连通，集控中心 UPS 配电柜、各机柜是否与接地铜排安全连接，监控中心大屏系统、操作台是否与接地铜排安全连接。电压检查：用欧姆表检测 UPS 电源输入、输出电压是否符合限定值，同时测试各用电设备输入电压是否符合 220V 额定值。各用电回路开关出口电阻检查：用万用表检查各开关出口线间电阻和电源对大地电阻。在各分支开关断开时，总开关出口电阻应大于 2M；检查各供电电源电缆对地电阻,对大地电阻应大于 2M。系统授电要求检查
9、：各机柜如有电源开关，则断开所有供电开关；机柜内所有用电设备均应退出供电位置；检查与操作站、服务器（包括网络设备）连接的电源开关出口电阻，确定是否有短路或断路现象；用万用表检查各网络机柜各回路电阻是否短路或断路。本部分调试方案要求风电场群远程集中监控系统硬件平台已搭建完毕，同时可以正常授电，网络系统也已部署正确；相应软件应用均已部署到具体位置，与各风电场侧风电机组数据和电气数据的通信接口已调试完毕并能正确获取实时数据。主要包括通信接口调试、实时监控系统调试、报警系统调试等。一、通信接口调试主要是通过编写与各风电机组、综自设备通信接口驱动程序，将其布置于各风电场侧集中监控系统的采集服务器中，结合
10、厂家提供技术支持以便获取所有电气遥信、遥测、计量和二次保护信号等信息进行检查调试。调试内容主要是检查获取各风电场各风电机组、升压站的实时数据，以及监控中心侧对风电场侧实时数据的获取情况。在风电场侧主要是通过采集服务器人机界面查看获取到的各机组、实时数据是否完整，依据 IEC104 规约获取电气部分实时数据，通过人机界面进行分析；在远程监控中心侧主要是通过人机界面查看各风电场侧实时数据是否完整，并通过系统的 ModBus、OPC 通信方式提供对外扩展接口，对外传输数据。二、实时监控系统调试远程集中监控系统提供基于 B/S 架构的实时监控平台，为用户提供包括实时数据显示、参数预警、远程控制等功能。
11、并通过合理的网络架构设计，建立 Web 发布系统，为公共用户提供 Internet 信息查询服务。调试前应完成集中监控系统所需全部实时数据的获取、前台各个浏览界面的调整以及各数据库访问接口的编译。实时监控系统的调试主要对集中监控系统的实时监控部分功能进行完整调试，主要包括浏览实时数据刷新速度、实时数据对点、导航浏览分配功能及参数预警功能。调试评估系统人机界面各部分功能，实时数据刷新速率、数据完整准确情况。三、报警系统基于 B/S 架构的报警系统可满足用户对各种报警信息的显示、分类、查询、统计等各种应用需求。集中监控系统的报警部分功能的调试主要包括实时报警及确认、报警过滤、历史报警查询、报警统计
12、分析软光字牌及语音报警等功能。（一）实时报警及确认WMCS 系统的实时报警通常以滚动列表的方式嵌入在 WMCView 运行界面的下方提供给用户，如图 3 所示。实时报警窗口提供 1000 条最近时间内报警信息序列，最新生产的报警排列在列表首行。（二）报警过滤报警过滤分两类，区别在于是否产生报警记录。用户可以通过相关条件，将处于检修或调试阶段产生的现场设备或系统报警进行屏蔽，屏蔽后 WMCS 报警系统将不再触发和记录这些报警，但可以作为实时数据在工艺界面进行显示。（三）历史报警查询（四）报警统计分析（五）报警方式集中监控系统提供了一个软光字牌功能，用户只需进行相应的系统配置，以报警模块为基础，辅
13、以不同颜色组合，进行光字报警指示，便可查询相应光字模块的详细内容，方便直观。一、联动调试内容核对实时数据正确无误后，利用风电场群远程集中监控系统远程控制模块功能对所管辖各个风电机组进行启动、停止等操作调试；对风电场升压站的断路器、隔离刀闸、地刀进行拉开、闭合等控制操作调试；对遥控防误各项规则进行测试。二、联动调试规程完成了集控中心侧、风电场侧软硬件设备调试，并完成了与各风电场侧风电机组、升压站的通信，获取了所有所需实时数据后，整个远程监控系统授电完成进入试运行远程联动调试阶段。在进行远程控制操作前必须严格遵守防误规则策略，以确保遥控操作的自身安全：（1）合位开关和刀闸之间的闭锁关系：开关在合位
14、时，开关两侧直接相连的刀闸禁止拉合；（2）刀闸操作顺序闭锁（送电）：开关间隔送电顺序闭锁：先合电源侧刀闸后合负荷侧刀闸，不满足则闭锁操作；（3）刀闸操作序闭锁（停电）：单母线接线的开关间隔停电顺序闭锁：先断线路侧刀闸后断开母线侧刀闸 ；（4）禁止带电合地刀：若接地点处是带电的，应闭锁合上该接地刀闸；若与接地刀闸紧邻的刀闸在合位，则应闭锁合上该接地刀闸；（5）带负荷拉合刀闸：刀闸所连接子系统带电情况下，禁止拉合刀闸 。三、联动调试方案在操作前，确保现场机组没有相关人员进行维护检修操作，并核对机组是否为操作状态调试方案如下：停止（或启动）：与风电场值班人员保持同步在线，实时监视远程操作后机组的状态
15、；点击进入远程监控系统中所控机组监控界面，在机组控制模块直接点击“停止”（或启动）按钮；远程集中监控系统中机组运行状态变为停机状态，该机组功率逐渐减小（或增大），停机过程所需时间取决于当前风速以及机组自身（一般需要若干分钟）；同步观测风电场侧机组自带的监控系统中该机组运行状态，运行状况协同反馈。非计划停机：远程集中监控系统进行远程停机；当远程停机无效时，则风电场侧就地按正常停机按钮停机；当正常停机按钮无效时，使用紧急停机按钮停机；仍然无效时，拉开风电机组主开关或连接此台机组的线路断路器。四、联动调试运行结果经过远程风电场联动调试和初期运行以后，远程监控运行趋于正常，调试取得了圆满成功，图 4
16、为调试完成后的风电场机组远程监控负荷曲线图。由图 4 可以看出机组运行正常，远程监控系统工作稳定可靠，远程监控系统对风电场的监控及时准确，而且方便高效，表明系统联动调试取得了成功。本文结合风电远程集中监控系统建设和调试工作实践，对风电场群远程集中监控系统功能模块进行部署测试，对相关 HMI 界面根据用户需求进行了相应调整，使其技术指标和各项功能符合本工程设计要求；规范并明确调试项目和程序，制定并优化了监控中心风电场联动调试工作方案、协调机制、安全保障和操作规程，确保了系统软硬件设备的最佳工作状态。开展了设备系统调试远程联动调试试运行，调试结果表明调试方案合理可行，远程监控系统运行稳定可靠，为下一步采用辅助专家系统对风电场设备实行故障预警诊断和实现风电机组集群运行优化打下坚实的基础。
