风电场智能化集中控制的研究与探索

2024-04-23李京雷张绍尉程昊刘晶张赫宁

中国信息化 2024年3期

李京雷张绍尉程昊刘晶张赫宁

随着中国经济水平的快速提高，社会大众工作、生产和日常生活中对电力的需求不断增加，我国风力发电领域也呈跨越式发展态势，发电公司对风电场的管理形式也需逐渐优化和创新。以往的风电场管理不够集中，通常需要逐一去管理某个风电场，管理方面缺乏统一性。鉴于风电场独特的地理环境和风机建设的复杂性，风电运维目前面临检查任务重、检查难度高、监测盲点多等挑战。要想实现风电场运维的智能化、精细化管理，就需要打造智能化管理新模式。通过集中控制管理方式不仅可提升风电场的巡检效率，而且还能够确保风电场的安全稳定运行，促进风电场站的智能化转型。

一、风电场智能化集中控制模式

为了满足风电场智能化集中控制的目标，需要设置集中控制中心。集中控制中心包括3个组成部分：一是场站监控部分；二是智能故障诊断与生产调度部分；三是综合办公部分。

（一）场站监控

为了有效处理风电场站运行管理方面面临的问题，需要设置风电场监控模块。由于风电场建设分散。各类风电场的装备设施以及环境存在差异。所以，管理者需密切跟踪每个风电场的运营状况，且认真分析比较不同风电场的运行情况，以有效获悉整体情况，每个风电场现有的本地监控系统不易满足这一要求。此外，风电场相对偏远，地理环境普遍复杂。临时驻扎在现场的工作人员给他们的生活以及工作均造成不便，影响到工作人员的稳定性。场站控模块的设置能够弥补这方面的不足。本模块包括以风机集控、升压站集中控制、站场安保视频监控，由于升压站集中控制比较成熟，在这里重点阐述风机集控和站场安保视频监控两部分。

1.风机集控

现阶段，大部分风电场都在现场集中控制室部署了对应的监控系统。因为风电场周围气候、环境、风速等条件的差异，使用的风机厂家并不完全一样，配套的风机监测软件也不存在差别。不同厂家的机组，所生产的监控系统不相同，数据接口不一致，兼容性方面也不够理想。所以，部署兼容性好、可操作性强的风电场远程监控系统十分必要，这成为集中控制中心对风电场尽早智能化管理的关键组成部分。高性能的监控装置适宜于风电场的自动化、智能化运行，不仅能够节约运营经费，而且还可以促使风电场发电效率得到进一步提升。为了有效达到这个目标，每个风机监控系统的数据接口应该保持一致，以实现采集服务器的采集功能，最好可以使用OPC接口进行数据采集。OPC技术基于微软的OLE技术，此技术比较开放、高效，且可行性较强，可以将访问接口的部署工作委托给硬件制造商，并借助于OPC服务器向用户给予服务，可以有效处理软件和硬件之间的矛盾，促使系统的可行性得到有效提升。此外，需要构建完善的监控软件系统，将风电场的实时状况进行直接反映，使操作员可以较好地远程控制以及管理风电场情况。

2.场站安防视频监控

考虑到风电场“少人值守、无人值守”的管理方式，再加上风电场设备检查面积大、操作人员工作量大、资料需要实时传输，在监控管理方面的标准比普通的站场高得多，所以需要部署风电场安全运行监控的视频监控系统。远程视觉系统是一类综合利用计算机信息等技术以及其他相关的现代化技术，把风电场的情况以图像、视频等方式向集控中心以及管理中心的新型自动化系统进行远程传输，这使主站能够较好地远程监控管理站内电气设备的工作状态，从而确保站内可靠运转。远程视觉系统是对风电场无人值守以及安全作业的需求而形成的。此外，结合风电场的具体状态，在重点位置、区域需要部署报警系统，这可以促进风电场的安全生产水平得到有效提升。

（二）智能故障诊断与生产调度

智能故障诊断和生产调度部分通常是用于处理现场运维的状况。首先，该系统通过智能计算指导现场操作，在节约人力资源的同时，提升生产效率。其次，由于风电场之间存在一定的距离，并且各风电场都有大量的风机，各类设备供应商也存在差异，在维护和维修方碰上不少棘手问题。所以，若无法对设备的运行异常情况进行事先分析，或者无法及时检测到故障问题或者异常情况，便不能及时协调以及监督维修人员在短时间内对故障问题进行排除，导致设备无法及时恢复正常运行状态，從而对正常发电带来不良影响，并且带来巨大的损失。而通过部署智能故障诊断和生产调度这一功能板块，能够获取生产设备故障情况，并且能够采集以及组织实时数据，从而对机组安全漏洞和存在异常的部分进行科学分析。凭借对风电预测数据以及调度指令等资料的收集以及统计，积极发布与现场具体情况相关的维护、检查规划等，并且科学部署风电场的检查和维修维护工作。通过此部分的分析以及规划各种现场资料，可以为现场检查以及维护人员的操作提供科学指导。具体来说，就是把风电场调度指令、风电预测资料、机组运行状态以及相关资料数据进行相连接。通过科学系统地分析，最终得出现场工作方案。智能故障诊断以及生产调度模块的部署可以尽可能地降低生产以及管理经费，提升设备的可操作性，确保设备的安全性以及风电场发电量，提升风电单位的总体运营能力以及水平，推动风电公司的健康发展。

（三）综合办公模块

综合办公模块用于集成生产运营信息，主要涉及生产运营平台以及调度办公系统（OMS）。为了做到对数据的融合以及分析，通常会设置一个数据分析以及报告系统。具体分析内容包括风扇功率曲线和可用性的统计分析；风电场经济指标、可靠性指标和生产指标的统计；风机故障信息统计分析等。现阶段，所有风机制造商的内置监测系统均可以完成这些任务，但是需一个平台来整合不同的资料以及自动生产资料。通过本部分的部署能够降工作人员的工作强度，提升自动化运行水平，降低差错率，还可以通过比较数据提前识别潜在故障。

二、风电场集控运行管理模式的主要优势

（一）降低工作强度

风电场一般在自然条件复杂的区域建设，那里人烟稀少，风力资源丰富，对于风力发电比较有益。然而，生活、工作条件特别困难。若只安排技术以及维护人员在这些区域工作，对工作人员的压力特别大。要想优化工作环境，就需要积极应用风电场智能化集中控制模式，实现对风电场的智能化管理，降低工作人员劳动强度。

（二）管理方法创新

为了促使集中运行管理水平得到有效提升，风电场集中运行管理系统实现了对若干设备与风机工作情况的集约化监测以及远程控制各种设备。此外，在监测期间还能够生成一系列统计报告。本智能化集控方式的创新性通常反映在两个方面。一方面做到了对风电场操作情况资料的及时采集以及分类管理。在风电场集中运营管理期间，集中运营管理系可以有效管理风电场，它能够自动收集操作期间的方方面面的资料。风机运行期间的薪资资料通常通过集中控制操作系统自动记录以及梳理。在对资料进行分析时，能够随机截取某个时间段的资料，以完成对资料的集约化管理和有效应用。另一方面，管理界面更具创新性。在智能化集中控制体系中，在风电场现场的管理人员可以进入集中控制中心进行管理，降低工作压力，使其管理人员能够在优良的环境中开展管理事项，提升管理效率。

三、风电场智能化集中控制对策

（一）优化风电场的集中控制管理体系

首先，应该建立一个应急预防和控制系统。对于风电场而言，需要充分整合现有电厂的资源，统一管理应急事故处理人员以及应急电源，以保证在发生事故时能够即刻安排人员开展电力操作和供电故障维修工作，且在最短时间内恢复正常运营状态。有必要构建高效高质量的事故应急管理体系。与此同时，要不断优化设备维护保养制度。作为风电场运营期间不可或缺的部分，设备检修十分必要。例如，风机以及其他相关设备的性能会对风电场的管理能力产生不同程度的影响。在集中控制期间，有必要提高电力生产设备的智能化化工作能力。具体来说，在风电场管理期间，不仅要集约化监测以及管理风电场设备，使故障处理能力得到有效增强，而且还需要促使电力生产装置的智能化运行水平得到大幅提升。例如，一些装置能够进行智能化诊断以及具备一定程度的修复能力。当发生故障时，可自动采取应急措施，同时即刻出现警报，使集控中心管理人员可以及时获取报警信息，并进行处理，最大限度地减少故障风险。最后，要建不断健全安全责任管理体系。平时需要强化对风电场员工进行业务培训，例如操作技能、工作守则、安全生产等相关内容均需要强化学习，以提升风电场员工的业务能力和安全责任意识，保障风电场可靠、有序运行。

（二）优化集中控制系统的功能

为了满足风电场智能化集中控制的需要，可以对集控系统的性能进行不断优化。例如，可添加数据分析、风机启停记录报告等功能板块，从而做到有效分析风电场工作期间的各类资料。为了改进数据处理部分，在风电场工作期间，相关信息资料的收集、组织以及分析工作均需要工作人员进行实时开展。此外，集控中心管理工作者可借助于监控系统同时分析多种类型的资料，如分析风电场的日发电量曲线，比较分析不同风电场中相同风机型号的输出。比較分析同一风电场中风机的风资源，从而为风电场的科学管理提供指导。