基于一体化监控平台的风电场智能维护系统

基于一体化监控平台的风电场智能维护系统摘要:随着传统不可再生能源的日益枯竭，我国风电场的规模越来越大，市场对风电场的监测和运维需求逐渐增多，这就需要一个专业的监控平台来实现对风电场的运行监控以及对风电机组的智能化维护。本文主要根据我国风电场发展趋势预测及后期运行维护中出现的问题，提出解决方案，搭建一个基于一体化监控平台的风电场智能维护系统，从而保证风电场的平稳运行，促进我国风电场项目的快速发展，增加电网新能源比重，减少电网对化石能源的依赖，有效降低环境污染。关键词:监控平台；风电场；智能维护；风力发电随着我国风电场规模的不断扩大，越来越多的风电机组被投入使用，因此，提高风电场的运维管理水平和实现电网的稳定运行机制等显得迫切重要。风电场一般建造在偏远地区，设备长期在户外环境中作业，相应地对零部件维护保养要求比较高。为了降低运维成本，必须提高风电场的智能维护体系，急切需要建立监控运维一体化的风电场智能维护系统。系统监控是查找问题的手段,诊断是解决问题的方法，平稳运行是所有事件的目的；监控是诊断的基础和前提,诊断是目标，解决问题是结果。一、我国风电场的发展和应用分析我国地缘辽阔，风能资源丰富，随着国家政策的大力支持，风电场的建设步伐不断加快。我国自主研发的风电机组设备也迅速占据市场，但是我国风电技术起步晚，很多核心技术还是依靠国外引进。然而，由于各国的气候环境和技术设备标准不同，设备的运行对气候环境要求较高，从而增加了我国风电设备的故障率。一方面，如果没有预测的非计划性检修，会造成高额的维修费用和设备停产的损失。另一方面，根据我国市场的需求，风电场的大规模发展建设也需要智能化的监控运维保养技术，这样才能不断有效促进我国风电设备的快速发展，提高市场占有率。总体来说，风电场的大规模建设迫切需要一个更好的方法或者系统平台来实现风电场的监测和智能维护，做到对全设备的监测，快速发现问题，解决问题。这就需要建立一个基于一体化监控平台的风电场智能维护系统，对风电场进行全方位的监测和管理[1]。二、寻求解决方案

对于风电场的数据采集与监视控制系统（SCADA），很多风电机组厂商都有与自己相匹配的监控软件，但是很多软件之间的兼容性不强，这就需要行业给出一个标准，建立一个能够通用的系统平台，以此来满足各个厂家的风电机组在同一个变电站之间的信息共享，共同面对问题，解决问题，给风电场的运维管理带来方便。为了实现风电场所有设备的充分监测，并考虑所有厂家的监控系统与国家电网能源管理系统之间的完美通信，提出一种基于一体化监控平台的风电场智能维护系统[2]，如图1所示。该系统可以对接电网调度系统和风电场控制系统，实现对风电场全设备的监控和智能维护功能。图1基于一体化监控平台的风电场智能维护系统系统图显示，该系统包括：机载数据采集分析系统、变电站测控保护系统、站控层计算机监控网络、远程工作站以及相关联的网络传输系统。电网接入控制单元需要接入：并网控制程序、有功和无功出力控制程序、频率和电压调节控制程序。1.系统功能系统平台从功能上主要分为：监控、数据采集、信息分析、智能报警、运维管理、控制、操作等几个功能。如图2所示：

图2

基于一体化监控平台的风电场智能维护系统平台功能图目前系统平台的设计已经包含了风电场短期内的监控运维需求，后期根据现场的需求和技术的更新，可以灵活调整布局，完善或增减新功能以满足实际使用。2.系统基本配置

2.1功能需求

我们研究的基于一体化监控平台的风电场智能维护系统主要包括：站控层设备、间隔层设备、现地层设备和网络以及安全防护设备。使用过程中根据实际项目需求可以增加设备或者减少设备的接入，从而实现灵活配置的需求。该系统可以对接不同厂家的各种型号风电机组进行监测和控制，还可以遥控、调节各风电机组箱变的状态，对其进行监测和故障诊断，在机组传动链条之间出现异常时发出报警等功能[3]。2.2智能维护系统配置(1)组网:为了保证系统网络的经济性及稳定可靠性，可以将风电机组、箱式变压器以及测风塔分开组建成两个环网，再分别接入到间隔层数据通信网络中。同时，在各风电机组中安装网络交换机，搜集和传送箱式变压器的信息，方便融合变压器监测装置信息与单机数据信息。(2)系统结构:如图3所示系统架构，包含三个通讯控制单元、两台互相备用的SCADA服务器、一台智能维护工作站、两台操作员工作站及一台网络打印机。

图3

系统架构图(3)远程报警:为了保护系统数据的安全可靠性，监控网络不具备直接互联网功能，不能直接远程报警，需要操作员在工作站向特定账户发送报警信息，还可以在工作站上安装Modem，并在系统平台上设置相关数据以满足电话或者传真报警功能。2.3系统说明该系统有两层网络协议，站控层包含双网配置，对各工作站之间和间隔层的数据传送及访问都有网络协议处理，是按照OSI网络协议模型制定的。间隔层是运用网络交换机用以太网连接站控层传输的。因此，在双网结构中，假如一个网络故障，则另一个网络直接运行，保证了系统的可靠平稳。风电机组机载数据采集与分析系统主要是以单个风机为单位景象数据采集与分析的。信息采集装置分别安装到单个风机上，是为了方便数据传送，预防数据丢失及防止相互干扰。风电场GPS系统主要负责为场内各风电机组以及测控保护设备等设施提供标准统一时间。3.效果评价通过运用我们建立的基于一体化监控平台的风电场智能维护系统，可以实现真正的智能运维效果。真正做到了风电场的监测系统与风电机组的故障诊断系统相结合，对风电场进行了全方位监控管理，有效地提高了工作效率。另外，该系统兼顾了风电场控制功能，实现了电网调度控制系统接入功能，充分利用风电场现有设备功能，实现了设备配置的最优化，做到风电场监测与智能运维的有效结合，有效地提升了风电场的运行平稳水平，实现了风电场与电网的双重经济效益。三、结论根据我们所建立的基于一体化监控平台的风电场智能维护系统，不仅可以做到风电场的数据采集与监控，还可以做到智能化运维，大大节约了人工及时间效益，从而实现了智能化服务，为我国风电场的发展提供强有力的技术支持。参考文献:[1]孟恩隆,郭东杰，王灵梅，等.风力发电机组状态监测与智能故障诊断系统的设计与实现[J].华东电力,2012,40(3):507-510.[2