远程集控平台在广西桂林风电集控中心的应用

文 | 宾世杨，王晓东，杨民

风电场

远程集控平台在广西桂林风电集控中心的应用

文 | 宾世杨，王晓东，杨民

建设集控中心的必要性

国家电投广西桂林风电公司在广西壮族自治区桂林地区投资建设了多个风电场，目前已建成投运的有金紫山电场，其装机容量66×1.5MW、配套1座110kV升压站；兴安源江风电场装机容量66×1.5MW、配套1座110kV升压站。现在桂林市兴安县拥有6个已核准在建风电场（平岭、西坑、道坪、殿堂、石板岭、严关），装机容量为450MW，分别安装了新疆金风科技股份有限公司生产的1.5MW永磁直驱风电机组和明阳风电生产的2.0MW双馈风电机组，配套1座220kV升压站，在灵川、龙胜已经开始前期工作。各风电场地域分散，对其运行维护管理不便，因此，2015年在桂林建设风电场集控中心，目前在开发与使用中。

从业务角度来说，集控中心是桂林公司的数据处理中心，主要用于集中监控风电机组、升压站、箱变等设备数据信息采集和应用。通过运用计算机技术和通信技术，建立远程监视与运行分析、诊断、控制中心。

远程集控平台技术特点

一、软件特点

软件开发工程是以人为主，利用软件开发方法及工具进行的各种活动的有序过程。其中，开发人员的组织管理是软件开发成功的重要因素。基于软件组件的软件开发过程是在设计好系统结构后，利用软件组件的构造或重构的过程。

二、通讯接口要求

（一）安全性要求

数据采集接口应不能影响控制系统的正常运行，接口的通信机制应提供固有的安全性能，保障控制系统本身的安全。

（二）实时性要求

数据采集接口应能够及时地反映过程信息，这种及时反映是从过程分析的角度提出的，过程数据的实时性是这些数据重要价值的体现。如果控制系统中的数据不能以较高的速率传递进入系统数据库，那么这些数据就失去了其自身最重要的价值。因此，接口系统应提供高速的数据采集通道，保障数据的实时性。

（三）可靠性要求

数据采集接口应能够在各种情况下正常工作。其可靠性应与被接口的设备一样，只要被接口的设备在工作，接口系统就应当工作。

（四）易维护性要求

通信接口子系统应易于维护。维护包括状态提示、故障诊断、系统设置、人机接口、系统网络物理连接等方面。

（五）数据时标要求

在风电场进行现场数据采集时，通讯接口程序使用本地数据源时标，即数据带时标传输，由此解决网络中断等异常情况下数据缓存发送时的时标问题。

（六）通讯规约要求

与风电机组SCADA系统数据通信，可使用Modbus、OPC协议；与升压站综合自动化系统数据通信，可使用DL/T 634.5104规约或DL/T634.5101规约；与电能量计量系统的数据通信，可使用DL/T 719-2000规约或者根据电能量计量系统供应商开放的具体规约进行定制开发；与风功率预测系统通信，可使用Modbus协议或者根据风功率预测系统供应商开放的具体规约进行定制开发。通讯采集内容以现场各控制系统厂家（如风电机组、NCS等）提供的实际数据为准。

实现风电场集中管控应用

一、运营商链路设计原则

各风电场至集控中心通信系统方案的选取应根据风电场实际情况，充分利用已有资源，采用风电场附近运营商通信基站的光缆接入到风电场升压站通信系统。形成风电场至集控中心的运营商通信链路，通信系统主要用于传输各风电场至集控中心的数据传输和业务的办理。通信设备的交换机和路由器要求具有极高的可靠性和较短的传输时延，从而提高了传输效率。

二、电力调度专线链路设计原则

110kV岩塘变电站位于桂林市临桂区世纪大道，广西桂林风电集控中心通信机房位于桂林市临桂区仕通路中段，根据集控中心所处的地理位置，从就近接入、节约投资原则考虑，集控中心光缆接入广西电网 110kV 岩塘变电站；为提高运行可靠性，降低光缆损坏对电路中断的风险，在集控中心至110kV岩塘变电站之间敷设2根光缆，每根光缆 24 芯、长度约为1km，形成广西桂林风电集控中心至110kV 岩塘变电站Ⅰ、Ⅱ回光缆路由，通过光缆形成站与站之间的连接，如图1所示。

桂林风电集控中心位于广西桂林市临桂新区，集控中心通信系统通过110kV岩塘变电站接入广西电网桂林地区级光传输网A、网B。

三、 网络布置方案

按照《电力二次系统安全防护总体方案》《电力监控系统安全防护规定》，通信系统按照“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则进行硬件网络的整体设计,远程控制区与下属各风电场现场管理区进行直接通信，实现针对风电场的数据采集功能以及控制指令下发功能，通讯链路使用运营商数据专线，并采用千兆型纵向加密认证网关，实现专线数据传输的数据加密传输需求，同时部署具备防火墙功能的路由器，对远程控制大区与风电场网络之间进行控制。

图1 集控中心光缆路由图

图2 集控系统网络拓扑图

集控中心配置地区级光传输网A和光传输网B设备，建设集控中心至岩塘“1+1”622Mbit/s光纤通信电路；配置广西电网省级调度数据网接入路由器设备，接入广西电网调度数据网；配置广西电网电厂专用综合数据网设备，接入广西电网电厂专用综合数据网；配置双套通信电源设备。

广西桂林集控中心侧公用数据网安全接入区配置1台公网前置采集服务器、1台纵向加密认证装置设备、1台正向物理隔离设备、1台反向物理隔离设备共同构筑公网安全接入区。公网前置采集服务器应独立配置，不得与其他设备共用；公网采集数据应经公网前置采集服务器处理后通过反向物理隔离装置送往控制区。集控中心侧配置公网采集处理软件1套，完成各风电场及升压站数据的统一采集处理，以及与集控中心系统过物理隔离装置通信及数据交互。

桂林集控中心监控系统与广西中调、广西备调和桂林地调实现互联，主要完成集控中心所辖风电场群的总有功、总无功以及风电场群风功率预测数据与以上调度机构的传送，同时接收调度机构下发的发电调度计划或调度命令，根据发电调度要求对风电场群风电机组进行统筹调控。桂林集控中心与广西中调、桂林地调的OS2系统之间通信采用调度数据网和MSTP/FE网络专线通道，与广西备调之间通信采用调度数据网通道，通信规约采用TASE2或IEC104规约。集控中心应进行相应的接入电网系统接口开发，实现与电网系统之间的交互。

四、远程控制功能

远程控制软件要求采用C/S方式进行发布，并需在大屏幕上进行显示，用于集控中心的人员进行现场监视及远程控制操作。远程控制软件要求界面美观、易用、友好，远程控制主要面向运行操作人员，系统不需要过多的分析统计功能，主要功能为满足运行人员的监视、操作需求，除可进行常规生产监视外，还可实现针对故障的闭环处理功能，即发现故障、解决故障、分析故障三步。除此以外，系统还可实现针对调度AGC/AVC指令的分析及风电机组的风电场功率分配功能，以及针对升压站的设备控制功能。生产数据的统计分析功能由远程监测功能实现并发布，出于安全及稳定性考虑，远程控制功能采用C/S架构设计。

各风电场及升压站计算机监控系统接受集控中心的远程监视和控制指令，实现遥测、遥信、遥控、遥调和管理功能。风电场实行“无人值班、少人值守”运行方式，所有调控指令均由集控中心发出，各风电场值守人员只负责维护和巡视工作，在特殊情况下才进行必要的操作。

五、主要应用功能

集控系统将结合广西公司和风电公司长期战略发展规划进行整体规划和实施，并以“监、管、控”三位一体的管控一体化为项目的总体建设目标。项目将按照“统一规划，分步实施”的建设原则分期建设。即总体规划设计搭建100万千瓦容量集控系统(初步为10个风电场)，最终完成所有风电场的接入。

集控系统为了实现对风电场的集中监控，需要信息化建设的整体支撑。根据集中监控业务需求，形成完整的信息化建设蓝图。其中远程监测平台、远程控制平台以及生产管理平台是买方整体信息化规划中的三个主要平台：

1.远程监测平台，实现集控系统对公司下属各风电场生产实时数据的远程采集、存储，采集数据涵盖风电场生产全周期的各个自动化控制系统，包括风电机组SCADA系统、升压站NCS系统、风功率预测系统、电能计量系统、AGC/AVC一次调频系统等。同时以生产数据为基础实现针对风电场的实时监测、统计，以及区域风电场的对标分析统计。

2.远程控制平台，实现集控系统对风电场设备的远程控制，其控制功能将涵盖单个机组及批量机组控制及升压站刀闸等设备，实现“以人为本，减人增效”的建设理念。

3.生产管理平台。此平台是为了实现风电公司下属各风电场的规范化、标准化生产管理，提高企业信息化管理水平。

集控系统三大平台的设计、开发、实施要满足广西公司、集团公司提供数据的要求；满足SIS/MIS等周边其他系统对数据的要求；具有数据的前瞻性和数据接口的可扩展性。

（一）首页监盘

作为数据监视总体情况展示界面，让登录平台的集控中心人员，在第一时间看到公司、风电场等不同维度总览数据，以列表和风电机组矩阵等方式进行展示，方便集控中心人员对公司、风电场等不同维度的运行情况进行直观总体的认识。

总览数据，包括投产/运行容量、安全运行天数、发电指标、减排指标、机组状态等信息以列表方式进行直观展示，并将每个风电场或项目期的各机组运行状态与参数通过机组矩阵的形式进行展示，一旦出现异常，将以不同颜色进行提示，并配以各风电场升压站画面，方便集控中心的人员了解升压站的运行情况。

（二）风电机组监视

平台根据现场实际情况，对机组数据按照系统进行分类，如变桨系统、液压系统、机舱系统等。集控中心的人员可直接点击单个机组，可以进入机组的详细数据页面，界面以剖面图、列表、曲线等方式对机组各重要信息进行展示，方便工作人员详细了解机组重要数据以及事件状态。

（三）数据报警

生产异常报警主要针对参数异常、设备故障等事件进行综合提示及管理，在异常发生时系统将第一时间触发报警，无论当前用户处在哪个页面，系统均会第一时间通知用户发生了异常，同时还将触发集控中心的报警音箱。

报警触发后可基于规则解析引擎的逻辑判断，准确地描述出各类不同异常信息，并将记录其具体分类、报警时间、级别等信息，方便后续统计、追溯报警详细过程。同时报警触发后，可由运行人员手工消除。最终完整的报警信息将可通过报警列表查询功能进行追溯。

总结

目前，系统集控范围是所辖的风电场，可在同一平台下对不同控制系统的风电机组和升压站输配电设备进行统一监控，在集中控制领域处于先进水平。该远程集控中心的应用，不仅极大地降低了风电场运营和维护成本，而且能将各风电场的风电机组、箱变、升压站继保与自动化装置、电能计量和风功率预测信息统一传输至集控中心，进行存储、处理、分析和应用，大幅提高了风电运行管理水平。同时该系统可对风电场运行情况进行监视及对出力变化趋势进行准确预测，并在上述基础上实现对风电场的自动发电控制，最终达到风电运行可控化的目标。

集控方式下的生产运营管理模式对多个风电场生产人员、设备进行统一管理，实现了“管控一体化”。通过对多个风电场的集中管控，最终实现“无人值班、少人值守”运行模式，体现了“以人为本，减人增效，开源节流”的管理理念，劳动用工减少，生产成本降低，同时通过提高设备安全可靠性、设备完好率和可利用率，将大幅提高公司生产管理水平及整体经济效益目标。集控平台同时作为“监视控制中心、数据中心、管理中心”最终实现集控中心对现场设备进行“遥信、遥测、遥控、遥调、遥视”功能。这为国内风电数字化时程的快速推进奠定坚实基础。

（作者单位：国家电投集团广西电力有限公司桂林分公司）

摄影：陈裕法