探究风电场智慧运维管理

探究风电场智慧运维管理

赵斌

（鲁能新能源（集团）有限公司甘肃分公司751500）

摘要：社会的不断发展以及人们对环保的重视程度越来越高，新能源在我国的发展速度也越来越快。其中，风力发电是一种在我国有着较为广泛应用的新能源模式。近年来，随着计算机技术与信息技术的持续发展，对于风力发电行业也产生了深远的影响，智慧风场的提出和实现也为风力发电的未来发展提供了新的发展方向。本文将重点针对风场智慧运维管理展开探讨和分析，就只能风机、智慧变电站等模式展开深入阐述，以期能够为推动行业的智能化发展提供有效参考。

关键词：风电场；智慧运维；大数据

随着科技的不断发展，社会的各行各业都产生了翻天覆地的变化，对于风力发电行业来说同样如此。当前，人类已经进入网络时代，在各种先进信息技术的支持下，相关产业与网络深入融合，已经成为了个产业发展的必由之路。尤其是计算机技术、信息技术的高速发展，使得包括物联网、大数据、云计算等前沿科技与行业的联系越来越密切，智慧风场的提出和实现也为风力发电的未来发展提供了新的发展方向[1]。

一、智慧风场概述

当前，智能化已经在各行各业中激起了巨大的影响，对于风力发电来说，将传统发电设施，应用各种现代化高科技，以数字化交互作为基础，使风场的管理和与运营在一定程度上具有人的智慧，实现数字化设计、自动化监控、智能化运维，进而达到提升风场效率，实现产业效益最大化，这就智慧风场[2]。在各种先进技术的支持下，智慧风场充分运用数据采集、合理建模、算法优化等多种方法，从而以最高效的运维模式，达到提升效率和效益的目的。

智慧风场的实现，需要完整的运行系统，从系统的各部分功能上来看，至少具备以下的几个部分：一是智慧风机，二是智慧变电站，三是区域集中控制中心，四是大数据分析中心。

二、智能风机

智能风机是智慧电场中不可或缺的组成部分，也是实现智慧风场的硬件基础。所谓智能风机，一是风电机组要具备自适应控制策略，二是在数据采集方面具备开放的通讯协议，三是具备多功能智能系统的支持。

（一）自适应控制策略

自适应控制策略，是针对传统风电机组，对其增加大量传感器，然后云集用相关技术使其拥有相应的算法来实现的。在自适应控制策略下，风电机组讷讷够实现以下的多种功能，从而对机组的运行实施有效的优化，保证机组运行效率。

1、实现偏航自适应功能。在自适应控制策略的帮助下，风电机组具备了针对性的算法，从而能够对偏航对风实施有效的调整，进而使机组对风能的应用效率得到有效保障，并且能够保证机组载荷需求[3]。

2、实现变桨自适应功能。在相关算法的帮助下，机组能够自动对桨距角展开分析和设置，从而使其根据不同的条件自动设置为最优状态。

3、实现环境自适应功能。机组通过对外界环境，包括风力状况、气候条件等作出有效检测，然后通过相应算法求出在特定环境条件下的最优功率。

4、实现健康自检功能。通过智能化系统，使机组的故障诊断，从传统的监测模式转变成为智能化预测模式，在算法的支持下，相关功能模块通过对机组各种参数的分析，进而对机组的状态作出预测，保证隐患得到提前消除。

（二）开放通讯协议

机组在完成数据采集的同时，必须具备开放的通讯协议，这样机组采集的数据就能够直接传递于中央监控系统；从而在中央监控系统的控制下，对单台、多台风机实现实时控制，一旦遇到特殊情况，对特定风机，或者全部风场风机发出停止指令、恢复运行指令，或者修改相关参数指令等等。进而实现机组的智能化控制。

（三）其他智能系统

1、预警系统。传统预警模式，必须等到故障出现才能够发出警报。与传统的预警系统不同，智慧预警系统，具备系统的自我学习能力，通过系统的分析和算法处理，针对各种风机事件展开全面的分析，并就相关分析结果向管理人员发出，对可能发生问题的部件或组件，提前预警，从而达到预防事故、降低损失的目的[4]。

2、故障诊断专家系统。该系统能够对过去、现状的设备运行状况和故障状况展开全面的分析，这样在设备运行过程中，对相关信息完成搜索和匹配，一旦设备出现问题，迅速找出与之相同或显示的历史故障，并通过对过去故障原因、故障排除方法的学习，提出相应的故障解决对策。

3、职能场群控制。所谓职能场群控制[5]，就是通过对整个风场的智能化控制，保证风场的最优发电，另外还能够实现场级故障容错。系统实施针对监控数据展开分析和计算，针对各分级状态找出最优策略，同时基于每台风机的产出和在和状态，分析和计算出整个风场的最优策略，同时保证策略的有效实施。

三、智慧变电站

（一）总体设计

智慧变电站，必须首先要实现变电站的自动化系统，从而对变电站的运行状况展开实施监视和保护，同时具备控制变电站相关设备的能力。就智慧变电站自动化系统的整体来看，其结构属于“三层两网”结构，也就是包括了站控层、间隔层、过程层以及相邻两层之间的网络。

1、系统架构

该系统的实现架构，一方面包括了合并单元，另一方面包括智能终端。二者之间以光缆相连，实现数据的采集、传输和控制功能。与传统的电缆相比，使用光缆能够最大程度的降低电磁兼容、两点接地等问题，从而使得系统具备更强的抗干扰性，保障系统中数据传输的稳定性。

2、智慧变电站的作用

首先，通过智慧变电站，能够基于相关基准将电网信息、设备信息实施分层和分类；在结合远程浏览技术，使得对信息的访问更加直接和高效率，基本保证以需求作为方位基准，这让信息处理的效率得到了大幅提升，其价值也得到了更大的体现。在此影响下，数据模型和图形能够以最快的速度进入系统中的各个模块。也就是说，任何一个模型，只要在系统中的某一处给予了维护，就能够在系统的各个模块，实现同步性、一致性的变化。

其次，智慧变电站能够完全依据IEC61850标准，实现对各种数据的收集和传输，这就能够从根本上保证了信息的统一化、标准化。这就保证了全站可以实现信息一体化收集，全面运用；在这样的完全共享机制的作用下，各种模型都能够最及时的向相关应用发出；并且在规定的通信标准的前提下，保证变电站的全面互通。最后，智慧变电站中的全景数据平台，保证了各种应用具备标准化的接口，并且在标准化接口的作用下保证信息全面共享，这也从根本上解决了信息相互矛盾，标准化程度不足的问题。

四、区域集中监控中心

（一）网络层

在智慧风场中，远程集中控制中心都会建立分层分布系统结构，并且具备开放式特性；根据其层次的不同，共包括了生产查询层、控制层、非控制层和接入层。与之相对应，集控中心也包括了四个相关的局域网，生产控制网、生产非控制网、管理信息网和接入网。通过这样的分层控制模式，集中控制中心就能够针对四个不同局域网的数据，实现同时采集和实施检测；然后再系统标准化通信和运行模式的支持下，通过集控中心，来完成对风场的全面监控的目的、集控中心与其所控制和监控的风场，由专线网络连接，并与各风场实现信息通讯，保证对各场运行状况监控的实时性、全面性和真实性，并随时根据其运行状况对风场实现相应控制。一般来说，集控中心针对各风场采集的数据至少包括该风场的模拟量、状态量、电能量，以及风场的继电保护、自动装置、监控装置的相应状态。

（二）智能巡检系统

在该系统的作用下，能够对风电场施工人员的的工作状态和施工行为展开即时的规范；运用GPS技术，能够对巡检线路作出有效的分析和设计，还能够在其帮助下运用机器人、无人机实施巡检作业。

五、集团层面大数据分析

通过将各分区局域网，与集团层面大数据分析系统相连，从而能够调用和分析各不同系统、不同数据流的相关信息；经过对其展开的有效分析，能够有助于管理者对风电场的管理决策的科学化，更能够直接为风电场赋予专家诊断、智慧运维的功能，使得风电场成为具备人的只会的智慧电场。

六、小结

综上所述，智慧风电场是传统风力发电场与现代科技结合的产物，是风力发电行业未来发展的必然方向。智慧风场是以海量传感器作为其信息采集基础，进而具备海量的信息数据，并运用大数据技术、云计算等技术，针对信息展开科学分析，进而对风场的设备状态、运营状态实现全面监控；另外在结合远程集控中心，集团层面大数据分析中心等，实现集中监控和管理、集中检修和维护、生产少人值守等全新功能。这样的智慧风电场，代表着技术的先进和管理的卓越，必将推动整个行业实现更好的发展。

参考文献

[1]朱程.远景“智慧风场管理”:运用物联网技术实现“无人值守”[J].中国信息安全，2016(10)：60-62.

[2]闫豪,李君略.信息化控制技术在风力发电控制系统中的运用[J].电子技术与软件工程，2018(03)：140.

[3]薛莹.基于互联网+、大数据、人工智能方面的风力发电技术探讨[J].南方农机，2018,49(13)：213-214.

[4]陈星亮,马广东,程玮,姜策文,刘鑫,于晶.风力发电控制系统中现代化信息化控制技术的应用策略[J].科学技术创新，2018(30)：39-40.

[5]黄敏,徐菲,刘珺.基于云计算与物联网的风力发电智能监测系统研究[J].可再生能源，2017,35(07)：1032-1037.