风电场远程集控系统发展技术分析

刘海锋，沈良洁，范小帅

（中国核电工程有限公司河北分公司 河北 石家庄 050000）

摘要：我国风电产业的发展目前正在进行从量变到质变的转换，风电场监控系统的自动化和智能化程度不断提高，当前风电场监控自动化系统功能不断完善，已经开始从监控向远程集控方向转变。运维模式也在向着“无人值班，少人值守”的方向发展。本文结合多年风电场工作经验，对当前我国的风电场远程集控系统的技术发展趋势进行分析，对部分关键点进行了研究并给出了切实可行的技术实现方法，对推动我国风电监控技术的进步具有一定的实际意义。

0.引言

经过了十几年的发展，我国风电产业蓬勃兴起，由于政策的扶持和国内丰富的风资源储备，我国装机容量跃居世界第一。在爆炸式发展过后，全国的风电发展模式已经开始实现从量变到质变的转换，如何更高效地利用风电，进一步提升风电的自动化水平，降低运维成本已渐渐成为当前风电发展的主流趋势。基于这种大背景，“无人值班，少人值守”概念被提出。^[1]该运维理念一旦实现，在实现风电机组智能化监控的前提下可以显著降低风机故障率和停机维护率，减少运维所需人力投入，降低风电运行成本。

1.风电场监控系统发展方向分析

我国风电装机容量的快速发展使得各大风力发电集团的规模不断扩大，单风场的机组台数迅速增加，对运维人力投入的需求也不断提高，传统的以风场为单位的运维监控模式已不能适应当前的发展需求，大区域多风场集中监控模式成为风电监控发展的新趋势。

1.1多风电场运行数据整合

当前大数据技术蓬勃发展，各大行业纷纷将大数据技术与本产业进行深度融合，以求从中获取更多有助于行业发展的信息和趋势判断。风力发电产业与大数据的结合对产业的趋势分析和经验积累也具有非常重要的意义。传统以风场为单位的运维模式，使得各风场的风电运行数据相对独立，在数据规模无法进一步扩大的情况下，基于该数据结论分析的正确性和可靠性就受到了相应的限制，因此发展多风场集中监控，将多风电场运行数据进行大规模整合，基于该数据基础从整个风电集团角度进行数据分析和趋势判断，其结论的准确性和与实际生产的切合性也将具备更广泛的应用空间。

1.2运维模式改变

传统的运维模式为单风场运维模式，每一个风场配置一套监控系统，和一队运维人员，但是随着风电发展规模的扩大，传统的运维模式对人力投入要求过高。因此以集控中心为主的多风电场集中运维的模式已开始替代原有运维模式，同时监控和运维人员也从原来的一个风电场配置一队向多风电场共享一队的方向转变。

1.3风电运维自动化水平提高

风电规模的发展，对风电场运维自动化水平也提出了新的更高要求，风电机组从启停机风况条件的判断、正常运行、故障诊断、故障报警到停机待修都在向着自动化的方向发展。

2．风电监控系统发展技术分析

2.1风电场运行数据整合技术

在运行期间，风力机会产生海量运行信息数据，为实现这些数据的深度整合，从硬件角度，基于当前已有的风电场监控系统，建立风电场群集控中心，分层级进行风电场集中监控。

图1. 风电场远程集控系统结构拓扑图

数据由传感器采集，上传至集控中心，虽然数据量非常庞大，但是针对这些信息的研究发掘，可以得到更多有价值的信息，这些信息可以用于辅助指导风电机组维护、发电出力调度、风电机组运维检修规划等等。因此基于风电机组运行海量数据的有效整合和信息挖掘是十分有价值且必要的。基于大数据整合和数据挖掘技术，可以进一步推进风电机组远程监控的信息化、数字化和网络化。

2.2基于智能算法的风电机组运行监控技术

以神经网络、遗传算法和专家系统为代表的智能算法对非线性数据分析具有良好适用性，风电机组结构复杂，非线性参数众多，单一的线性对应关系显然不能准确描述状态数据和故障之间的关系，利用智能算法处理非线性参数函数关系，可以很好地应用于风电机组数据分析和故障诊断中。

3.风电场远程集控技术关键点突破

3.1远程集控发展现状及制约条件

“无人值班，少人值守”是风电场远程集控系统建设的重要目标之一，运行人员将陆续撤出风电场，风电场仅留少数检修人员，从而产生变电站自动化监控系统和风电场分离的现状，当前传统的变电站自动化系统微机五防装置对五防步骤的模拟需要由运行人员基于一体化监控系统内嵌五防机完成，而五防步骤操作需要现场执行，因此需要运行人员在集控中心进行步骤模拟并制作电脑钥匙，后携带电脑钥匙去风场现场执行五防操作。如果集控中心距离风场较远，则执行五防操作所需的行程往返会耗费大量的人力物力，极大程度的降低执行效率。基于此，提出远程五防的方法，以支持风电场远程集控系统，以技术革新为推动力来提高风电场监控的工作效率。

3.2远程五防实现方法分析

远程五防实现的硬件基础基于三个要素：总站、基站、通信渠道。首先在风电场集控中心设置五防控制总站，在各风场监控室设置基站，总站与基站之间可基于已有的通信传输渠道进行通信和信息传输。在集控中心进行操作步骤模拟以后，将操作票以电子信息的方式传输至风场五防终端，并在现场制作钥匙，由检修人员携带钥匙进行就地五防操作。

^[2]这样以电子信息传输，替代运行人员的往来奔走，节约时间，提高五防操作的工作效率，促进风电场远程集控自动化程度的提高。^[3]

4.小节

本文结合我国风电产业发展的实际情况，首先对当前风电场监控技术的现状及发展趋势进行了分析，结合当前我国风电产业的具体发展情况，将大数据、数据挖掘、智能算法等先进技术与风电产业进行有机融合，从技术角度对结合以后的风电远程集控技术进行了分析和展望。之后，针对制约风电场远程集控技术发展的制约因素之一，提出了一种基于通信的风电场变电站“远程五防”操作办法，对我国风电场监控系统向远程集控系统的顺利转变具有一定的实际意义。

参考文献

[1]. 宣政. 无人值守风电场区域远程监控系统设计与实现[D].新疆大学，2020.

[2]. 周宗仁. 风电机组远程监控及诊断系统设计与实现[J].软件导刊，2019,18（10）：94-97.

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[5]. 安琪. 风电远程集控系统的研究[D].长春理工大学，2019.