风电场集控运行探索与实践
陈子新
大唐（赤峰）新能源有限公司
摘要：同一家风电公司往往拥有多座风电场，如何对这些地域分散的风电场进行集中有效的生产管理是一个难题。本文提出了风电场集控运行模式并介绍了风电场集控运行系统实现方案及实际运行情况，并对风电集控系统发展趋势进行了探讨。
关键字：风电场；集控；运行
Abstract:A wind power enterprise often has multiple wind farms locating in separated area.The effective and concentrative production management of these wind power stations is a difficult problem.A tealization scheme of the centralized control system of a wind power stations and practical operation were introduced,and the development trend of the wind power centralized control system was discussed. Keywords: wind farm;centralized control;operation
１ 引言
中国大唐集团新能源有限责任公司是一家以风电开发为主，兼顾太阳能发电、生物质发电的新型能源公司，现已建成投运风场达１３２万千瓦，分布在内蒙古和辽宁两省区，其中内蒙古赤峰区域投运容量８７万千瓦，正在建设容量１５万千瓦，总计８个风电场。为了改变了传统风电分散式的运行管理模式，便于电网公司的集中管理和集中调度，保证风电机组群接入电网的安全、稳定运行，新能源公司在赤峰建立了风电场集控与调度中心，对新形势下风电机组并网及运行管理模式进行了探索。
２ 风电场集控与调度系统概述
风电场集控与调度系统的开发，主要解决风电分散管理面临的四个突出问题：一是运营管理方面的问题，所属风电场布局分散，不同风电场的设备、环境、发电出力各不相同，宏观控制难度大；二是运行维护的问题，由于各风电场相距较远，每个风电场内风机数量很多，各种设备供应商也不尽相同，给快速修复故障设备造成一定困难；三是人员管理的问题，每个风电场都配备一套运行维护人员，不仅存在人力资源浪费问题，同时工作人员长期驻守现场，其工作生活都很不方便，不利于吸引人才和队伍的稳定；四是并网问题，风电的不确定性和对电能质量的影响，使得风电接入电网受到影响。赤峰地区所有风场均并入东北电网，由于电网架构原因，风电负荷送出困难，限负荷严重，通过集控系统的开发，可以进行全公司的运行优化，确保负荷的最大送出。
根据集控与调度系统的功能需求，以实现多风电场集中监控运行和现场无人值守
或少人值守为目标，将系统分为变电站集控、风机集控、运行数据集中分析与优化三
个模块进行开发，具体方案如下：
２．１ 变电站集控系统
变电站集中监控采用了南瑞继保公司的ＲＣＳ９００１集控软件，与各变电站监控后台系统做到了很好的结合，同时满足了安全性要求。该系统用于受控变电所安全运行监视和集中操作控制，基主要功能为ＳＣＡＤＡ，包括：数据采集和处理功能、画面显示功能、遥控与操作闭锁功能、事件顺序记录（ＳＯＥ）功能、事故追忆功能、计算功能、报表打印功能等，还可以实现电压管理等。其系统配置见附图１。
根据国家电网公司二次系统安全防护的要求，变电站控制系统运行在安全一区，由于赤峰区域各风电厂均并入东北电网，我们借助东北电网的光纤通信系统，为每个变电站开通了一路２Ｍ专线（Ｅ１线路），用来传 送变电站信息，也确保了在信息交换中的安全。同时，对于不能通过专线接入了风厂，设计采用ＶＰＮ线路加双向隔离装置来实现信息的交换。
图１ 风场变电站集控网络拓扑图
目前本系统已接入六个风电场的信息，实现了风场变电站综自系统的全部功能，并且可以实现各风电场所有电度表（含关口表）的远程上传和全公司自动统计报表，减轻了运行人员的工作量。
由于风电厂地处偏远，无法实现通过公用通信网络与集控中心的数据通信，所以暂时采用单通道通信链路，在安全性上还有待改进。
２．２ 风机监控系统
新能源公司已投运四个风电场共安装四种型号的风机，分别是Ｖｅｓｔａｓ公司的Ｖ５２风机和Ｖ８０风机，华锐的ＦＬ１５００和东汽的ＦＤ７０Ｂ风机。由于不同风机的远程监控系统设计不同，我们采取了不同的网络拓扑结构。Ｖｅｓｔａｓ风机两种机型由于采用了相同的监控客户端，同时风机服务器支持ＶＰＮ接入，所以最早采用了由一台ＣＩＳＣＯ２８００ ＨＳＥＣ／Ｋ９路由器（支持ＶＰＮ）进行配置后与四台风机服务器同时进行动态ＶＰＮ连接，这样可以实现在集控中心一台电脑上同时监控所有Ｖｅｓｔａｓ的风机，在服务器设置好登录权限后还可以进行远程操作和数据报表生成。但ＶＰＮ连接的的缺点是受互联网带宽影响，偶尔出现断线情况，达不到风机集控系统的稳定性要求，所以增加了专线连接，并在监控机通过多ＩＰ绑定技术解决了四台风机服务器ＩＰ地址不在一个网段而无法同时监控的问题，这样风机监控有了两条通信链路，安全性和稳定性大为提高。
华锐风机和东汽风机由于远程监控软件的限制，目前通过专线采用远程桌面连接的方式实现风机与现场的同步监控。详见图２。
目前集控与调度中心可以监控到赤峰区域所有风机运行状态，并具有操作风机的功能，可以实现与现场监控同样的功能。 ２．３ 风电场运行数据分析与优化系统
系统通过完成与多种风机机型监控服务器的数据接口，实现了所有风场风机的运行数据的存储与融合，并以此为平台，开发了多种高级应用功能，如风机可靠性数据统计、故障统计与趋势分析、风机运行状态WEB发布与远传等。
该系统由两部分组成：数据采集前端机和中央数据存贮与分析系统。其中数据采集
前端机部署在各个风场，负责与各个风机控制系统通讯，采集各个风机的实时运行数据，并将采集的数据通过安全加密实时传送到中央监控系统数据库。中央集中监控系统
图2 大唐新能源公司风机集控系统配置图
部署在集控与调度中心。该系统自动接收采集平台自动采集上来的数据，并架构一个全公司的风机运行数据库，通过电脑终端或调度机房大屏幕实时显示风机运行状态，同时对实时上传的各个数据进行统计分析。系统结构如图
３
３ 风电场集控与调度中心运行
新能源公司集控与调度中心于２００９年９月份正式建成投运，生产管理部门为集控运行配套制定了《集控调度中心与风场工作界面》、《集控调度中心运行管理制度》、《集控调度中心运行规程》等配套制度，并对现场两票执行流程进行了相应改动，同时相应地改变风厂人员和集控中心人员了职能和定位，为实现风电厂无人值守运行做好程序和制度上的准备。投运初期，集控中心与风场运行同步值班，并列运行，现已实现运行职能转换的平稳过渡，部分风场正式以少人值守模式运行。现集控中心肩负着“监视分析各风电场设备运行状况，控制和指挥各风电场运维人员检查维护设备，远方启停设备，对风电场内部设备进行调度，负责公司调度联系和生产统计报表”等工作。 目前集控系统运行稳定，实现了设计中的全部功能，尤其在风机运行数据综合分析、风电场负荷统一管理与调度方面取得了较好应用效果。
４ 风电厂集控与调度系统展望
随着我国风电产业的迅猛发展及大型风电公司的形成，多个风电厂的集中监控也必将成为风电厂运行的一种趋势。我们认为，集控系统将向以下几个方面发展：
在技术发展上，集控系统将逐步采用大型实时数据库将多个变电站和多种不同类型风机运行数据进行集中存贮和分析，这样可以实现风机的运行记录、数据比较、缺陷分析和预警功能，并能自动生
成符合要求的数据报表，减轻运行人员的工作量，同时系统可以与电网调度正在推行的风电功率预测和ＡＧＣ系统做到结合和补充。
在功能定位上，集控系统可以发展为集控中心、生产调度中心或集控与调度一体化中心。集控中心的作用是可以代替现场运行人员值班，实现风电场的无人值守运行或少人值守运行，要求系统有很高的安全性和稳定性，通常用于区域性风电公司的运行监控。生产调度中心的作用是可以监控所属风电场运行情况，但不进行直接控制，由生产调度人员将相应调度指令发送给相关风电场或区域集控中心，所以系统的稳定性要求相对低一些，可以通过ＶＰＮ链路来实现。此模式适用于集团公司级的风电生产调度管理。如果同时具有上述两种功能，则成为集控与调度一体化中心，同样要求有较高的安全性和稳定性。
在系统安全方面，风电集控系统将严格遵循电力行业相关信息安全标准，包括国网公司的信息安全标准。目前的进口风机远程监控系统只要通过ＶＰＮ客户端和简单密码即可登录拥有公网ＩＰ的风机监控服务器，进行风机运行监视和控制，这不符合电力系统相关信息安全要求，应该进行改进，将服务器公网ＩＰ地址设置取消，风机监控服务器所有与外部的信息交换通过专用的隔离装置来进行。
参考文献：
［１］王士政，电力系统控制与调度自动化［Ｍ］。中国电力出版社，２００１。
［２］孙晓云，接口与通讯技术原理与应用［Ｍ］。中国电力出版社，２００７。