一種風(fēng)電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電自動化控制技術(shù)，具體涉及一種風(fēng)電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電本身具有隨機(jī)性、波動性、間歇性和反調(diào)峰的特點，對電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定勢必產(chǎn)生影響，對電網(wǎng)而言，清潔的風(fēng)電并不友好。風(fēng)電場與傳統(tǒng)電廠相比，還有單機(jī)容量小、數(shù)量多、布置分散、距離較遠(yuǎn)、地處偏僻、機(jī)組工作環(huán)境惡劣等特點。另外，在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19963-2011《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》中，電力系統(tǒng)對并網(wǎng)風(fēng)場提出了綜合控制需求，涉及有功控制(一次二次調(diào)頻、調(diào)峰)、無功控制(電壓穩(wěn)定、無功優(yōu)化)、電能質(zhì)量(諧波、閃變、電壓合格率)和緊急控制(低電壓穿越、電壓/頻率支撐)、電網(wǎng)適應(yīng)性、功率預(yù)測、二次系統(tǒng)等各個方面。風(fēng)電場除了盡量利用風(fēng)機(jī)控制能力之外，往往輔以多種集中補(bǔ)償設(shè)備。這些都給風(fēng)電場的運(yùn)行和控制帶來了技術(shù)挑戰(zhàn)。
[0003]現(xiàn)有風(fēng)電場自動控制系統(tǒng)由多部分構(gòu)成:監(jiān)控系統(tǒng)、功率預(yù)測系統(tǒng)、功率控制系統(tǒng)、五防系統(tǒng)等，專業(yè)方向多，采購困難，系統(tǒng)聯(lián)調(diào)難度大，不便于系統(tǒng)調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)。
[0004]實現(xiàn)風(fēng)電場調(diào)度控制的自動化、常規(guī)化和智能化，使之具有與傳統(tǒng)能源電廠相似的調(diào)節(jié)能力，是其融入現(xiàn)有電網(wǎng)運(yùn)行管理體系的關(guān)鍵。隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及信息技術(shù)的快速發(fā)展，將現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到企業(yè)生產(chǎn)和管理中，已成為現(xiàn)代化企業(yè)提高生產(chǎn)管理效率和經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。風(fēng)電在國家能源結(jié)構(gòu)中的比例不斷增大，對風(fēng)電場的自動化運(yùn)營水平也提出了越來越高的要求。相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)涉及風(fēng)功率預(yù)測、風(fēng)電場單元設(shè)備控制技術(shù)、風(fēng)機(jī)與升壓站自動監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)，風(fēng)電場有功無功控制技術(shù)、發(fā)電廠防誤閉鎖技術(shù)、通信技術(shù)等多個方面，目前各個分項功能產(chǎn)品往往由不同供應(yīng)商提供，存在設(shè)備重復(fù)配置、調(diào)試多頭并進(jìn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)復(fù)雜、后期維護(hù)困難等問題。開發(fā)風(fēng)電場監(jiān)控、升壓站自動化子站、AGC/AVC、防誤閉鎖、功率預(yù)測五大功能于一體的風(fēng)電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)是解決風(fēng)電場自動化發(fā)展困境的有效途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種風(fēng)電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)。風(fēng)電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)通過光纖環(huán)網(wǎng)采集風(fēng)電機(jī)組主控、箱變、開關(guān)柜測控保護(hù)裝置等信息，通過匯集交換機(jī)采集風(fēng)電場無功補(bǔ)償設(shè)備、升壓站設(shè)備、氣象站、測控與保護(hù)等設(shè)備信息，同時可以通過GPS或北斗衛(wèi)星進(jìn)行對時。一體化監(jiān)控系統(tǒng)可以讀取氣象部門的數(shù)值天氣預(yù)報，結(jié)合氣象站采集的當(dāng)?shù)仫L(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等氣象信息，對風(fēng)電場發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測。通過一體化監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)行人員可以在控制室看到整個風(fēng)電場的實時運(yùn)行信息；能夠控制風(fēng)電機(jī)組啟停、無功補(bǔ)償裝置投退、開關(guān)分合等等;還能夠通過自動或手動方式控制風(fēng)電機(jī)組有功和無功功率;風(fēng)電場內(nèi)設(shè)備出現(xiàn)故障或告警時，能夠及時采取對應(yīng)措施，保證風(fēng)電場的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0006]實現(xiàn)上述目的所采用的解決方案為:
[0007]一種風(fēng)電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括:通信控制器、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、前置服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、匯聚交換機(jī)、應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器、氣象服務(wù)器、監(jiān)控工作站、AGC/AVC工作站、五防工作站、功率預(yù)測工作站、報表工作站和維護(hù)工作站。所述環(huán)網(wǎng)交換機(jī)與所述通信控制器、所述前置服務(wù)器相連;所述前置服務(wù)器、所述數(shù)據(jù)服務(wù)器、所述應(yīng)用服務(wù)器、所述WEB服務(wù)器、所述氣象服務(wù)器、所述監(jiān)控工作站、所述AGC/AVC工作站、所述五防工作站、所述功率預(yù)測工作站、所述報表工作站和所述維護(hù)工作站均連接在實時網(wǎng)段上。
[0008]優(yōu)選的，所述通信控制器用于將風(fēng)電機(jī)組、無功補(bǔ)償裝置和氣象站的設(shè)備信息進(jìn)行匯總，轉(zhuǎn)發(fā)到所述環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，能夠處理遙信、遙測、遙控和遙調(diào)信號。通信控制器支持RJ45、RS232/485、總線、光纖等多種通信接口，兼容]?0(113118丄01'、01^645、^(:101/102/103/104以及自定義等多種通信規(guī)約，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為IEC104規(guī)約。
[0009]優(yōu)選的，所述前置服務(wù)器用于采集及預(yù)處理所述環(huán)網(wǎng)交換機(jī)和所述匯聚交換機(jī)的數(shù)據(jù)、通信原碼監(jiān)視及轉(zhuǎn)發(fā)、與其他控制單元交換數(shù)據(jù)、向遠(yuǎn)方智能終端設(shè)備下發(fā)控制命令和通過GPS或北斗衛(wèi)星進(jìn)行系統(tǒng)對時。
[0010]優(yōu)選的，所述應(yīng)用服務(wù)器提供整個系統(tǒng)的實時應(yīng)用服務(wù)，完成遙信、遙測量的處理、越限判斷、計算、控制等風(fēng)電場的實時監(jiān)控功能，完成短期和超短期功率預(yù)測、有功控制、無功控制、調(diào)度優(yōu)化、分析統(tǒng)計等高級應(yīng)用功能。
[0011]優(yōu)選的，所述WEB服務(wù)器通過WEB服務(wù)器可以向用戶提供瀏覽圖形、報表、歷史數(shù)據(jù)、各種告警操作記錄等信息?？蛻魴C(jī)可以是計算機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)等多種形式。
[0012]優(yōu)選的，所述氣象服務(wù)器:通過防火墻訪問數(shù)值天氣預(yù)報中心，以FTP方式下載風(fēng)電場當(dāng)?shù)財?shù)值天氣預(yù)報信息，經(jīng)過反向隔離裝置，將信息發(fā)到應(yīng)用服務(wù)器，后者根據(jù)實時和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行短期和超短功率預(yù)測計算。
[0013]優(yōu)選的，所述監(jiān)控工作站:提供友好的、豐富多彩的人機(jī)交互界面和監(jiān)控手段，如顯示各種畫面(包括系統(tǒng)圖、接線圖、曲線圖、地理圖、棒圖、餅圖、儀表圖)、報表、告警信息和管理信息。值班人員可以檢索各種歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行遙控、遙調(diào)操作和查詢各種參數(shù)，配置雙屏，運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)。
[0014]優(yōu)選的，所述AGC/AVC工作站:配置有功控制和無功控制策略，控制風(fēng)電場有功和無功功率。
[0015]優(yōu)選的，所述五防工作站:用于配置防誤閉鎖策略，保證設(shè)備操作能同時滿足站控層防誤、間隔層防誤和現(xiàn)場電氣閉鎖的防誤要求。任意一層出現(xiàn)故障，應(yīng)不影響其他層的正常閉鎖。
[0016]優(yōu)選的，功率預(yù)測工作站:向電站運(yùn)維人員展示實測和預(yù)測結(jié)果，提供人機(jī)交互界面。
[0017]優(yōu)選的，報表工作站:主要完成報表的相關(guān)功能，主要包括:創(chuàng)建新的報表模板、刪除報表模板、瀏覽報表、打印機(jī)設(shè)置、打印報表和定時打印等功能。
[0018]優(yōu)選的，維護(hù)工作站主要供值班人員進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)用，進(jìn)行各種數(shù)據(jù)庫的維護(hù)、各種圖形的繪制及修改、報表的生成及維護(hù)、系統(tǒng)功能及權(quán)限維護(hù)、資料的錄入及管理等，運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)。
[0019]優(yōu)選的，風(fēng)電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)通過縱向加密裝置后可以和電力調(diào)度中心通信，上送短時和超短時氣象預(yù)測信息和風(fēng)電場實時發(fā)電信息，風(fēng)電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)向電力調(diào)度中心提供的信號有:風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、并網(wǎng)點電壓、高壓出線有功功率、無功功率、電壓和電流、開關(guān)位置、實時風(fēng)速和風(fēng)向等，并接受電力調(diào)度中心控制指令。風(fēng)電場有功控制和無功控制滿足《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0020]風(fēng)電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)采用DC110/220V直流系統(tǒng)或AC220V不間斷電源供電，不間斷電源(UPS)在交流電源失電或電源不符合要求時，維持系統(tǒng)正常工作時間不低于2小時。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022]a)實時監(jiān)測風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，對有故障的風(fēng)機(jī)做到早發(fā)現(xiàn)早停機(jī)修理進(jìn)而早發(fā)電，為風(fēng)場提供足夠的經(jīng)濟(jì)效益。
[0023]b)遠(yuǎn)程遙控風(fēng)機(jī)的啟停，迅速便捷;減少了去風(fēng)機(jī)現(xiàn)場的次數(shù)大大減少了值班人員的工作量，提高了工作效率。
[0024]c)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫可以保存大量的歷史數(shù)據(jù)，為今后風(fēng)機(jī)間數(shù)據(jù)的對比研究提供了依據(jù)。
[0025]d)將風(fēng)電場監(jiān)控、升壓站自動化子站、AGC/AVC系統(tǒng)、防誤閉鎖系統(tǒng)、功率預(yù)測系統(tǒng)五大功能集成在一起，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方便快捷，服務(wù)器和通信網(wǎng)絡(luò)得到復(fù)用，節(jié)省了硬件投資，降低了電