基于智能终端的风电场接入省地EMS系统设计

基于智能终端的风电场接入省地EMS系统设计

肖磻飞

（珠海电力设计院有限公司广东珠海519000）

摘要：本文介绍了珠海横琴风电场按照广东电网公司有关文件要求将风电场接入省地调采用基于智能终端的EMS系统，实现风电场的有功控制和风功率预测功能具体实施方案。

关键词：风电场EMS智能终端

Abstract:InthispaperintroducestheZhuhaiHengqinwindfarminaccordancewiththerequirementsoftherelevantdocumentsoftheGuangdongGridCoofwindfarmisregulatedbyEMSsystembasedonintelligentterminal,torealizeactivecontrolandwindpowerpredictionfunctionofwindfarmspecificimplementationplan

Keywords:windfarmEMSintelligentterminal

1概述

近年来，随着我国《可再生能源法》的颁布实施，风电建设进入高速发展阶段，大量风电机组陆续并网，珠海地区具有丰富的海风资源，在横琴风电场建设了21台单机容量为750kW风力发电机组，总装机容量为15.75MW，横琴岛风电场已于2007年投入运行，风电场各电机出口电压为0.69kV，，在各发电机出口处经10.5/0.69kV容量800kVA箱式变压器升压至20kV，再经集电线路汇集，然后通过2回20kV线路接入20kV网球中心开关站

虽然风电场都配套建设了风电场的远程监控系统，但风电场、变电站、地区调度系统，测风塔之间没有实现数据共享，各种功能模块独立工作，不能实现总有功或总无功（电压）控制的地调调管风电场，不能够接收所属调度机构下发的有功/无功（电压）控制曲线或指令，不具备有功和无功（电压）自动控制功能，难以实现功率预测等高级功能，随着系统运行要求的不断提高，是的风电场的独立远程监控系统无法满足电网的运行要求。

为此，广东电网要求将广东电网风电场信息接入省地EMS系统并建设风电场功率预测系统实现总有功或总无功（电压）控制，接收所属调度机构下发的有功/无功（电压）控制曲线或指令，具备有功和无功（电压）自动控制功能，实现功率预测等高级功能。

下面将介绍横琴风电场根据广东电网公司的有关文件要求实现基于综合终端的接入省地EMS系统的设计方案。

2横琴风电场监控系统现状

横琴风电场现在有一套风电场远程监控系统，监控系统由3台服务器和一些交换机及显示器组成，安装在监控室内的控制台上，通过无线AP网络与3组风机通信，第一组有#1~#9，#21共10台风机通过RS-485接入到网络交换机，第二组有#10~#15共6台风机通过RS-485接入到网络交换机，第三组有#16~#20共5台风机通过RS-485接入到网络交换机，风机数据通过各组的网络交换机无线AP传送到风电场监控中心。

下面是现在风电场监控网络结构图：

在横琴风电场监控中心可以看到各机组风机的运行及故障数据，但只是实现了单一的风电场监控功能，对风电场的有功调度还是停留在简单的启停机阶段，对无功补偿则是采取在风电场站端长期自动运行方式，尚未统一接入电压无功调节（AVC自动电压控制）系统，无法充分发挥其调节功能，实现信息有效共享。采用这种运行方式，增加了劳动强度及投资浪费，因此，需要根据现状对传统风电场监控系统进行升级改造，为此争对已建成的风电场监控系统广东电网公司专门下发了18号文要求对已经运行的风电场实现全场功率控制，风功率预测，气象测量等功能。

3风电场接入省地调EMS系统方案

横琴风电场接入省地调EMS系统工程包括两方面的内容，一是将升压站的保护测控数据送到监控中心，另外需要将横琴风电场的监控系统的数据建立通道至省地调EMS系统，具体方案是：在风电场监控中心增加一套升压站计算机监控系统，本期工程在横琴岛风电场监控中心增加一套综合终端实现风电场计算机监控系统与珠海供电局调度系统远动功能，本期工程需增加2台冗余配置的综合终端，实现风电场实时数据采集、通信、有功/无功控制，综合终端按照数据采集通信、有功、无功控制等功能一体化设计。整个风电场的实时数据通过一套综合终端与珠海调度自动化系统通信，完成数据采集、数据处理、数据通信、有功、无功控制等功能，同时综合终端预留风电场风功率预测系统接入功能。

现在风电场监控中心已有的一套风机计算机监控系统需要增加OPC接口接入本期新增加的一套综合终端实现风机数据至珠海调度EMS系统的通信。

根据本期风电场升压站的情况需要在风电场监控中心增加一套升压站保护测控计算机监控系统实现风电场升压站数据采集以及通过综合终端与珠海地调EMS系统的通信。

下面是改造后的网络拓扑结构图：

调度所需的远动信息通过综合终端实时传送至珠海地调，地调将风电场有功功率及无功功率通过DL476-92规约转发到中调EMS。具体远动信息内容满足广电调控自【2013】18号附件2文件《广东电网风电厂信息接入省地EMS技术要求》的信息内容。

综合终端可按照数据采集通信、有功、无功控制等功能一体化设计。整个风电场的实时数据仅通过一套综合终端与珠海地调EMS系统通信，完成数据采集、数据处理、数据通信、有功、无功控制等功能。综合终端按冗余配置，并满足以下技术指标要求：

（1）对时功能

同步对时+校时服务器，每一分钟对时一次（对时频率可调）；

（2）通信接口

专业的通讯接口机12路RJ45口接入、16路DB9针介入和4路DB25介入（可拓展）、可内置专线MODEM；

（3）规约库

支持MODBUS（RTU、ASCII、TCP三种模式）、IEC60870-5-101/104、CDT、DNP3.0、61850、OPCDA2.0(兼容1.0)等；

（4）数据采集容量

采集点：遥信量≥20000、遥测量≥20000、遥脉量≥5000，控制点：遥控量≥2000，遥调点：≥1000。

综合终端接入二次安全防护系统后通过调度数据网通道将采集信息实时传送至调度端。

在风电场监控中心配置一套调度数据网接入层设备，含2台接入层路由器和2台接入层交换机。通过珠海传输网不同路由的2M电路就近接入珠海地区省调度数据网的汇聚层节点大港站和珠海站。

本期横琴风电场监控中心接入广东省调度数据网方案组织示意图为：

整合后的风电场综合监控系统主要在综合综合终端中嵌入风电机组监测、变电站监测、测风监测、风场全场功率控制功能模块,系统通过综合终端能实现风力发电机组监测、升压站监测、测风监测和风场全场功率控制、风力发电机组监测、实时监控风机并提供风机功率曲线、趋势图等。实现变电站监测，具体功能主要有：监视记录风电场全部变电站的线路接线、开关状态、无功补偿设备运行状态、母线电压、关口表上下网电量、功率因数等运行信息；生成详细的风力发电场、整体上下网电量、线损等生产数据日、周、月、季、年度报表；实现测风塔数据监测：监视记录各个测风塔的风速、风向数据,同时将有关数据上传。控制风电机组的启停;有功功率、无功功率的输出等控制。调节变电站SVC(静态无功补偿)的无功输出,给出变压器分接头调节建议；接收上级调度部门AVC、AGC(自动发电量控制)功率控制系统指令,实施全场功率控制。

4.结束语

本文通过对原有相对独立风电场监控系统的整合和升级改造的具体工程的实施实例可以看出新的综合监控系统通过综合终端的应用使监控系统功能大幅度提高,满足上级调度部门对并网风电场的相关运行要求,有效提升了风电场的运行管理水平。

参考文献

[1]王之华，王志新.大型风力发电机组状态监测与控制技术研究[J].机电一体化，2008，14（11）：41-43，50.

[2]王松，李春影.风电场远程数据采集与监控系统的开发节能，2001年第5期.

[3]陈丙文，肖立家.宋艳君.风电场群远程集中监控系统设计探讨[J].山东电力技术,2011年第3期.

作者简介

肖磻飞（1985-），男，本科，通信工程师，研究方向为通信在电力系统中的应用，从事电力工程通信设计工作。