浅析风电生产运营监控技术

浅析风电生产运营监控技术

邹小洪

广西卓洁电力工程检修有限公司  广西桂林市  541000

摘要：风能等天然可再生的绿色能源，逐步成为落实“双碳”发展战略的关键力量，风力发电场装机容量持续增长，风电企业在设备运行管控与生产运营等方面形成了全新的需求，需要运用先进的监控技术来满足当前的精细化管理需求。本文首先探讨了风电生产运营监控系统的主要架构，而后对其采集数据、监测数据、统计数据等功能进行分析，以此为风电企业有效应用监控技术，提升生产运营效率提供参考。

关键词：风电企业；生产运营；监控技术

风力发电通过风力对风机叶片起到带动作用，使其保持旋转动作，再借助增速装置来加快转速，以此驱动发电机，使风能先转变成机械动能，机械动能转换成电能。风电机组多样化的类型以及风电场分散化的建设方式给风电企业开展生产运营管理带来了诸多挑战，监控测点量持续增加，监控压力加大。现探讨风电生产运营监控技术的应用情况。

1风电生产运营监控系统架构

监控系统架构图见图1，由远程信息发布、生产运营管理、实时数据监控、实时数据采集等子系统构成，能够提供统计分析数据、实时预警、集中监控、采集与转换数据等功能，可对风电场中的升压站设备以及风电机组等设备进行监控。

箱变测控装置数据与风机机组PLC数据依托光纤环网被传送到控制室中的数据服务器端。升压站自动化系统利用以太网向数据服务器传送数据。直流系统、温度变送器、无线测温、多功能仪表与其他智能化设备利用通讯管理机来完成数据传送任务。

图1 监控系统架构图

监控系统中所使用的网络交换设备、存储设备、计算机等各种电子设备对于使用环境有一定的要求，应注重对其所在环境的电磁场强度、温度、湿度、洁净度、电源质量、接地以及振动强度进行严格把控。选取成熟先进的软件系统，借助模块化的设计方式来提升系统的开发效率、可测试性与可维护性。

2风电生产运营监控系统的主要功能

2.1实时采集数据

信息采集中心能够对协议、格式以及设备类型存在差异的数据进行转换，以此使风机等监测对象的数据格式得到有效统一，实现统一化保存与上传，使系统的操作控制与数据格式保持高度统一，表现出较强的可扩展性、并发性、响应性与实时性。不同风机制造商的互传规约、数据定义未实现相互开放，状态分类、故障分类、可用率指标欠缺统一标准，导致数据难以被运用到生产运营中。监控系统通过104通信规约，对总线通信、串口通信、OPC通信与工业以太网等通信技术所用传输介质以及传输机理进行分析，遵循简明性、准确性、普适性原则，按照实际情况，选取合适的数据传输方法、传输形式与类别，对监控对象的测点命名规则、故障、状态以及测风塔、升压站的数据通信等进行定义[1]。对104通信规模实施过程定义与功能扩充，借此来对风电机组等一次风电生产设备展开信息管理。

2.2实时监测数据

监控系统可对升压站以及风机设备运行信息进行实时监测，如风机的转速、功率、风速等基本参数，监控所有风机的年发电量、月发电量、日发电量。将预测的4h、24h风功率曲线与发电量数据进行叠加，可为检修人员完善检修计划提供所需依据，促进风机发电效率提升。工作人员通过集控中心能够远程控制风机设备，转换其启停状态，使设备操作方式更具有便捷性。既可对指定的单个风机进行操控，也可批量控制多个不同的风机，控制内容包括调节功率、复位、启动与停机。机组中的测风仪、主轴、转矩、安全链、变流器、机舱、液压站、发电机、齿轮箱、变桨等也处于监控范围内，系统可展示各控制模块的趋势图、故障与参数信息[2]。

监控系统还能够提供智能预警与报警功能，为风电场升压站、风机设备等监控对象配备监测设备以及传感器后，可对振动、温度、电气数据等进行实时获取，以此确保系统在异常情况出现后进行有效预警。按照事件所属类别与严重程度划分预警、报警级别，通过语音、光字牌、列表等多种形式来提示用户。对于重要的报警提示，可在完成确认后将声音、灯光闪烁等警示信息消除。通过系统还可查询风机运行日志、历史数据与历史故障信息等。

2.3统计分析数据

监控系统的统计功能可支持风电企业的生产运营管理与决策。系统可自动汇总多种类别的数据，并根据用户使用需求进行统计，通过数据库来长期保存数据。通过统计与分析数据有助于实现对风电数据资源潜在价值的充分挖掘，从而对节能方案进行优化，使管理者达成科学生产与节能减排的目标。可进行统计的数据类别有故障问题类、生产运行类与设备性能类。利用风电机组的经济性、可靠性评价系统，可获得风电场生产设备的可靠性分析结果。数据统计与评价结果可支持机组设备选型与更新、机组检修、生产管理等工作，满足风电企业缩减检修成本与运营成本的需求。

分析发电经济效益以及发电量时，可对所获数据展开纵向与横向比较，对比不同风电机组与多种风机类型的发电效率，进而对当前机组的生产水平与发电效率进行评价。还可针对风电场的限电统计、故障率、发电效率、应发电量以及实发电量等进行纵向、横向对比，根据对比结果来调整风电场管理与维护工作方法。

监控系统还具有报表生成功能，提供机组性能、风场性能指标分析、发电量统计等报表，可按照年、月、日的时间维度对风电场生产设备的实际运行情况进行统计。

2.4专家诊断

监控系统中的专家诊断子系统可存储、采集以及分析风电生产数据，以智能化的方式支持设备的维护指导、检修前预处理、状态检修、概率统计以及故障问题诊断等活动。当监控系统报警提示出现故障情况时，操作人员可对诊断子系统中的故障问题指导作业资料、相关案例进行查询，为检修工作提供智力与知识支持[3]。完成检修任务后，检修人员需要将故障处理过程完整地记录下来，以此来不断丰富专家诊断库的数据，有效积累设备故障问题诊断以及检修作业经验。

利用监控系统提供的风电设备运行实时数据与历史数据，构建风机健康管理、故障预测模型。依托概率统计数据分析使用时间相对较长的老旧风机设备与关键部件的健康状态。

3结论

风力发电场往往有较大的占地面积，对生产设备采用分散化的布置方式，监控系统对于数据通讯的实时性与可靠性要求较高。风力发电场在应用监控技术，构建生产运营监控系统时，可借助光纤冗余环网、LORA无线方式等技术手段来获取、传送数据。监控系统可通过数据采集、监测、统计与应用等功能为风电场的日常生产运营提供技术、数据等方面的支持。

参考文献

[1]朱润泽,李雄威,李庚达,等.无人值守风电场集控中心设计思考[J].能源科技,2022,20(01):68-72.

[2]曲曜声.百万千瓦风电场一体化智能监控关键技术研究与应用[J].安装,2023,(S1):62-63.

[3]邓正良,沈国威.风电机组监控系统安全的组网方案和应用[J].网络安全和信息化,2023,(06):65-71.