2025风电一体化监控与智能分析平台

风电一体化监控与智能分析平台目录TOC\o"1-3"\h\u9393风电一体化监控与智能分析平台 18715一、项目概述 38061（一）企业简介 35397（二）项目背景 4161812.1项目必要性 4251012.2项目可行性 54108（三）项目建设情况 651001.项目实施起止时间 6108472.建设周期 6240003.预期目标 622104.投资额 7320895.承建单位 7127496.当前进展 717557二、应用场景及建设方案 71026（一）场景描述 71506（二）技术架构 724281.业务规划 7178992.技术架构 9210183.实施的主要内容 1225482（三）建设方案 15240511.建设目标 15124082.重点工作任务 15189063.关键技术应用 1621314.业务优化路径 19135025.领先点、创新点 198427三、项目效果 1919782（一）项目效益 2026112（二）鉴定评价（如有） 2112574（三）推广前景 21975四、下一步计划 21214501.困难与挑战 2279672.项目经验与不足 2243513.下一步工作计划 22一、项目概述（一）企业简介XXXX清洁能源有限责任公司（以下简称公司）以风力发电为主要业务。公司目前管理风电总装机容量为117.925万kW，共18座变电站、24个风电场、528台风机。所管理风电场分布于于河南省各地市，区域分散、环境恶劣，风机数量众多、型号不一，存在多种风机监控系统、升压站监控系统等。每个风电场均为信息孤岛，各系统功能不一致、界面不统一，无法实现数据融合，不利于公司生产运营统一化管理，同时给电网安全稳定运行造成不良影响。由于项目投运时间不一致，建设标准不统一，现有信息化系统在业务应用、流程管控、数据管理及值班运维等方面，均不能满足新能源公司精细化管理的需求。建设标准的新能源集控中心项目，实现“无人值班、少人值守、集中监控、运维管一体”的生产管理新模式，全面夯实安全生产基础，提高发电效益，已经成为公司急需建设的项目。（二）项目背景说明当前企业内外部所处形势、面临的业务痛点难点、数字化转型诉求等，阐述项目必要性和可行性等。2.1项目必要性1）国际、国内、行业趋势2014年德国政府推出了工业推进计划“工业4.0”，美国也推出工业物联网、互联企业等类似概念。我国在2015年首次明确提出制定“互联网+”行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合。当前结合互联网、云计算、大数据、物联网等技术提升发电企业远程监控与分析,实现生产管控的深入化、专家化、智能化，有效提高能源利用效率，提升经济效益并解决实际应用问题成为目前电力行业新的挑战。2）是生产专业化运营的重要抓手，提高生产过程的安全性和稳定性集团公司全面推进集团化管控、专业化运营管理理念，通过一体化的集中监控，打造一套专业化运营平台及一只专业化集中运行队伍，借助先进信息技术手段，为风电、光伏等发电企业实现集约化运行，是实现专业化运营的发展趋势。3）是企业提升生产效率和核心竞争力发展的必然趋势对所属各发电企业安全、经济、可靠、实现其最优化运行、节能降耗等方面的整体提升是事业部的工作重点和努力的方向。采用信息化技术实现集中化监控，并通过统一诊断、分析、监控平台利用高等院校、专家等各方力量，实现规范、高效、科学的集约化管控是企业整体提升和发展的必要趋势。4）是利用数据、使用数据、用数据说话的成功应用随着信息技术的发展，数据是一种可以利用和开发的资源和资产，对历史数据的挖掘和利用是当前企业发展革新的新课题，也是一个发展趋势。尤其是具有一定规模的发电企业，通过大数据分析手段通过对历史的数据的分析和挖掘，找出规律、发现问题并提出解决措施，是“两化融合”的发展方向及必然趋势。2.2项目可行性技术环境成熟，具体技术路线可行。当今新能源管理发展中，计算机和网络技术发展迅速，特别是最近几年，各发电集团已经全面启动集控系统建设，这给新能源电站无人值守、智能化检修提供了重要参考。同时，随着物联网技术不断发现，风电场智能化水平不断提高，一方面风机自身的安全性、稳定性增强，另一方面可用的设备检测手段不断增多，设备安全性不断增加。因此，从变电站至风机方面，近几年技术都得到了飞速发展，原来需要人工处理的工作内容，可从通过机器替代。行业应用广泛，可参考案例丰富。远程集控系统已在工业、教育、化工等行业广泛应用。仅从发电行业来看，很多发电集团的信息化系统建设已大规模进行，国电龙源、XX等均开始探索智慧电站建设方案，其中重要的一个方面就是电站的远程监控系统建设，例如XX内蒙古分公司赤峰集控中心系统、华能新能源山东集控中心系统等。同时，河南各风电场信息化系统较为完善，机房位置及UPS电源均满足新增设备安放条件。因此，从技术、行业案例方面分析及现场实际情况方面分析，本项目可行。（三）项目建设情况1.项目实施起止时间2021年12月1日-2022年12月31日2.建设周期1年3.预期目标实现公司管辖所有风电场的核心系统数据标准化及上传；在集控中心搭建远程监控系统，满足远程值班需求，实现风电场的无人值班；在集控中心搭建大数据平台，对风电场上传的海量数据信息进行全面分析，满足风电场数据统计、指标对标及故障预警的需求，提高风电场数字化水平，提升风电场管理效率。4.投资额1000万元5.承建单位积成电子股份有限公司6.当前进展系统试运行二、应用场景及建设方案（一）场景描述本成果采用全国产化软硬件平台，在满足电网二次安防要求的前提下，确保各电站健康、可靠、安全、高效运行。远程监控中心对风电场各系统数据进行标准化采集，使杂乱无章的风机数据实现统一，方便进行远程集中监控管理及对标分析，提高值班效率，减轻风电场值班压力。课题功能包含故障分析、运行指标统计、性能分析、智慧统计报表等功能，通过信息化手段，提高风电场报表处理、指标分析的工作效率。课题以先进的服务总线及分布式存储技术为基础，构建开放、规范的大数据平台。在大数据平台基础之上，实现风机设备的故障预警，提前预测设备可能存在的隐患，把故障消除在隐患阶段。实现从“被动治理”到“主动预防”目标的转变，确保机组的稳定运行公司的发电效益提升。（二）技术架构1.业务规划为加强公司集控中心集中监控水平，助力风电场精细化管理水平，响应集团公司智慧风电场建设要求，本课题采用最先进的架构及软件开发技术，按照XX集团新能源集控中心建设相关规范要求，旨在建设XX集团信息化标杆性工程。项目建设本着先进、实用、安全、可靠的基本原则，确保系统具备良好的开放性和适度的可扩展性，兼顾投资合理、效益最佳，利用现代信息技术，建设XX向阳风电有限公司智能集控中心，中心以远程信息采集及标准化为基础，以设备状态分析和故障诊断为核心，整合风电场发电运行数据及软硬件资源，以“资源虚拟化、数据标准化、应用服务化、展示可视化”的信息化系统，实现向阳公司新能源产业的全域集中监控、智能诊断分析及生产运营支持，同时建设风电大数据平台，对数据进行深度分析与应用，推进集控中心向智能化发展。1.1远程监控中心对公司全部风电场的主要设备和系统数据进行标准化采集，进行统一的远程监控管理，减轻风电场工作量，规范风电场运维管理流程；通过集中式的负荷优化控制，提升风电场能量管理水平，在满足电网要求的情况下尽量多发，提升公司发电量。 1.2生产管控中心通过对风电场运行数据的深度分析，构建生产管控系统，包含故障分析、重点设备管控、功率分析、运行指标统计、性能分析、智慧统计报表、移动两票等功能，通过信息化手段，提高风电场报表处理、指标分析的工作效率，充分解放人力，实现公司对所属风场生产的全面管控及运营分析。1.3生产指挥中心实现各风电场网络全覆盖，并基于网络构建生产指挥中心平台，实现风电场作业监控、远程专家咨询等功能，为风电场的运维提供远程专业支撑。同时在集控中心部署调度电话及视频系统，实现集控中心与电网、风电场的实时互动，实现应急指挥的功能。1.4大数据分析中心基于大数据技术搭建数据中心，实现数据的高效存储和计算，以服务总线为交互基础，以标准接口对外提供模型和数据，构建一个开放的、规范的大数据平台。在大数据平台基础之上，对积累的海量风机数据进行深度挖掘，实现风机健康隐患的提前报警，尽早发现亚健康状态设备并及时消除，从而降低故障率，延长平均故障间隔时间，从而提高设备的使用寿命，增加风电场发电量；实现风机故障诊断，提高风电场故障处理速度；实现设备性能及参数态势分析，发现风电场电量损失点，提升发电量。通过实时监控、数据处理和统一指挥，利用高级应用（集中监控、性能分析、业务智能和资产管理等），变事后运维为预防性维护，变非计划性为计划性，降低对运维人员经验依赖，提高运维质量和效率，线下标准化高效运维。2.技术架构2.1网络架构网络架构以集控系统现有硬件为基础，精简设备，重新布线，在集控中心侧，按照电网要求，分生产控制大区与管理信息大区，两大区之间通过正向隔离连接，所有涉网设备按照电网安全防护要求，重新进行重新加固，加强系统的网络安全性。集控中心通过专线与风电场连接，实现高可靠性、高安全性传输。中心侧：集控中心整体架构分为中心侧分生产控制大区与管理信息大区：生产控制大区通过专线与子站连接，数据采集服务器负责各子站数据的采集，确保数据接入的准确可靠；实时服务器进行实时数据的处理及计算，包括遥信、遥测、报警的处理及推送，基本数据统计等；集控系统服务器负责数据的展示及应用交互，满足集控人员值班需求。生产控制大区与管理信息大区之间，通过正向隔离连接。管理信息大区通过磁盘阵列存储风电场历史数据，应用服务器进行各类指标的运行计算，满足集控中心统计分析、指标对标、性能分析的需求；报表服务器部署报表子系统，满足集控中心各类统计报表的生成、制作、分类等需求；WEB服务器部署WEB应用模块，满足集控中心WEB应用展示的需求，为集控中心运营分析提供多维度、多层次、多手段的应用界面及丰富的图表展示手段。子站侧：部署采集系统，采集各子系统全息数据，并进行数据预处理，确保采集数据的准确性。安全Ⅰ区数据经过数据采集终端，采集各子系统数据，并进行全面梳理，安全Ⅱ区数据经过防火墙采集至数据采集终端，然后经安全I区数据采集终端进行标准化上送。2.2软件体系架构系统软件架构遵循分层次、模块化原则，自上至下一体化设计，确保系统软件结构清晰分明，具备易维护、易扩充、低耦合、高可靠等特征。生产控制大区软件采用C/S架构，确保实时监视的稳定性，管理信息大区部署B/S架构软件，满足灵活定制及展示要求。软件体系架构可用下图表示：3.实施的主要内容3.1数据标准化采集各系统数据采集内容、命名方式、编写按照集团要求采访，主要系统采集的内容如下：3.1.1风机数据采集采集的数据原则上不少于风机监控系统中能够监视的数据。3.1.2功率预测系统数据采集各场站均配置风电功率预测系统，采集新能源场站气象数据、新能源场站实际出力等，并根据预测模型和算法来预报超短期、短期和长期新能源场站功率出力，并按照调度端要求上传预报数据。3.1.3测风塔数据的采集10米高度的风速、风向、气压、温度、湿度。30米、50米、70米高度的风速、风向，每类的数据采集频率均为10分钟。3.1.4升压站实时运行数据采集与控制采集升压站综合自动化系统的运行数据并传输到集控中心，并可根据调度指令或其他控制指令对升压站内电气设备进行控制。主要监测数据包括：升压站的断路器位置信号、隔离开关位置信号、远方/就地控制信号、变压器分接头位置信号、箱变开关位置信号。电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、变压器温度等模拟量数据。主要控制数据包括：线路、主变、无功补偿装置等相关断路器、隔离开关、分接头档位调节等控制功能。3.1.5电能量数据采集场站风电场将采集各场站电能量计量信息（安全区Ⅱ），并上传至集控中心，至集控中心的计量装置与现有至电网的计量装置相互独立设置。主要监测数据包括：电能量计量信息、关口表数据等，实现电度量数据、表计状态信息的采集和处理。3.1.6有功/无功控制系统的数据采集将各场站侧AGC和AVC相关系统的数据传至集控中心系统平台进行实时监视，具备接收和执行调度端下达的控制目标或指令功能，各风电场AGC、AVC功能的投切。场站风电场应采集有功/无功控制系统的运行数据信息，采样周期原则上不超过1～5秒。3.2系统功能建设3.2.1远程监视在集控中心实现各风电场风机运行数据的监视，可查看风机的实时运行数据。监视系统能够以列表方式或者电子地图方式显示系统内所有风电场的分布情况，并能够显示总装机容量、总发电量、风机状态等信息。3.2.2实时报警在集控中心可接收各电站的实时报警信息，并对报警进行分级、分类展示。3.2.3统计指标监控生产指标界面可按日、月、年等统计周期对指标进行统计展示；可按机组、分期、风场、公司等级别对指标进行统计展示；指标种类需涵盖集控中心生产经营所必要的指标；指标数据可导出Excel文件。3.2.4关键参数监视系统提供关键参数监视功能，可在一个界面中，自由设定多个关键参数，方便值班人员集中值班监视，关键参数可以以图表或表格的形式进行展示，展示内容包含包括发电量、实时负荷、负荷率、风速、可用出力等。3.2.5功率曲线分析对发电设备的发电性能进行分析，分析级别及分析时段应可自由选择，可基于功率一致性系数进行分析，并可通过功率一致系数的正负来查看设备的发电能力。可在一个界面中查看多台发电设备的散点图（拟合曲线），方便进行对比分析。性能分析的结果可以进行多种格式的导出。3.2.6数据分析数据分析从多个方面对风机运行进行分析，五类指标包含风资源指标、产能指标、弃风指标、能耗指标、可靠性指标、效率类指标。需要提供灵活的指标查询过滤手段，可按照统计级别（机型、场站、分公司等）、场站、项目名称、风机厂家、机型、指标类型、指标名称、时间等进行选择。（三）建设方案介绍项目建设目标、重点工作任务、关键技术应用、业务优化路径、领先点、创新点等。1.建设目标本项目对公司所有风电场的各系统数据进行标准化采集，进行统一的远程监控管理及数据分析，实现远程的监控，从而达到风电场无人值守的建设目标，减轻风电场值班压力，提高风电场管控效率，推动风电场运维的数字化转型。2.重点工作任务2.1风电场数据全面采集：与风电场风机、综自、功率预测、电量、AGC等多个系统进行数据通信；2.2风电场数据标准化：针对风电场风机品牌多、机型多无法统一对标及监盘的问题，对风电场的数据进行标准化处理，完成数据的标准化输出，并以统一的形式展示在系统当中，方便集中值班；2.3远程监控平台建设：基于C/S架构及国产化服务器、数据库，搭建远程监控监控平台，实现所有风电场的数据接入，满足集中远程值班需求；2.4大数据分析平台建设：基于开放的分布式建构，搭建大数据存储系统，实现海量数据的秒级存盘，同时，基于大数据平台建设数据分析系统，实现风电场各类指标数据的全面分析2.5风机故障预警系统建设：搭建风机故障预警系统，采用人工智能算法，对风机数据进行全面分析，发现风机潜在安全隐患，提醒运维人员进行提前处理，防止风机故障发生。3.关键技术应用3.1风机数据主控采集与标准化风电场底层数据的全面性、稳定和可靠性是集控中心系统建设的关键因素，也是行业难题，本次系统开发建设，研究并开发风机数据主控采集技术，直接从风机主控PLC采集数据，摆脱风机厂家束缚，特别是解决了国外老旧机型的数据采集问题，这对出质保的风电场的安全运营有很大的帮助。同时，对各机型的风机数据进行全面的梳理，根据集团公司的要求，并结合事业部多年的运维经验进行标准化处理，为各类通用型算法、模型、平台的开发应用和大数据分析打下坚实基础。3.2风机工况精准标示风机状态+标识的风机运行工况标准化及展示形式，可精确的、简洁的表示各类风机的运行工况，大大提高了集控中心的运维管理效率，实现了1人监控几百台风机的高效率监盘。同时，此技术为风机各类运行工况下、不可用时长、故障损失电量、各类停机次数进行精准计算的基础，利用各机型不同的参数设定值、故障码组合、子系统状态等关键数据和限电指令、电气设备遥信值等判据进行状态自动判断，大大减少了人为干预。3.3基于风电公共信息模型的、开放的大数据平台开放的、高效的大数据平台利用前沿的Hadoop大数据技术，建立高效的分布式存储集群和Spark计算框架，实现风电数据的秒级存盘、灵活的风机指标计算及大数据分析，打破传统的时序库存储方式，解决数据存盘效率，数据不开放，单点故障，无法进行大数据挖掘等问题。开放的大数据平台，扩展灵活且无需再购买数据点，为后期电站接入节约了数据库扩容费用。风电公共信息模型同时，根据风机的运行特征，基于电力系统公共信息模型，扩展形成了风电公共信息模型，只要基于此模型开发的程序，都可以无缝对接，使用开放的接口，也可以无缝的调取大数据平台中的各类数据，为整个风电行业信息的标准化及公用模型的开发提供了参照。3.4一体化平台设计系统采用了目前先进的开放分布式应用环境的网络管理技术、数据库中间件和通信中间件技术、面向对象技术和多层客户/服务器（Client/Server）技术，在基本的监控应用的基础上，可集成各应用子系统，而且可以进一步满足集控系统面向风电应用的实用化和现代化要求，真正实现了一体化设计。主要体现在一体化的数据库平台支撑；一体化数据库录入、维护界面；一体化网络管理；一体化人机界面；一体化开发应用接口等。3.5集控系统跨平台技术所有系统基于非windows操作系统开发，从数据库、到软件程序全部为国产化，是集团内少数做到这一点的集控中心。系统研究了各个平台操作系统、操作系统的底层架构及接口方式，并针对性的开发了底层适配接口，为上层高级应用屏蔽了底层数据库及操作系统的差异，为风电集控中心国产化提供了技术参考。3.6操作界面与后台服务分离平台所有的数据处理功能均实现了由模块向服务的转变，提供了操作系统级的应用，所有的系统服务均可以在不用人工登陆操作系统的情况下自动启动，更加安全和便捷。同时，由于所有的系统功能均以后台服务的方式运行，所以前台操作界面就完全脱离了硬件设备和操作系统的限制。在系统的任何一台工作站上，不需要复杂的配置或者安装，只要连接系统的服务，就可以方便的查看包括前置系统接收的系统源码，数据处理模块处理的各种系统信息等多项信息，使得了解和掌握系统的运行状况更加简单和便利。4.业务优化路径通过信息化技术，在满足电力系统二次安防要求的前提下，实现风电场各类数据精准、实时的远程传输，实现风电场的无人值班，将电场就地值班的运维模式，转变为远程集中值班，实现了多座电站值班的集中化，减少现场值班人数。通过先进的数据分析技术，实现了数据统计、报表、指标分析的自动化，解决了原来人工统计费事、费力、时间长的问题。基于大数据分析结果，发现风机潜在的安全隐患，指导现场人员提前处理，使检修模式由“被动检修”向“主动检修”转变。减少风机故障，提高发电量。5.领先点、创新点1）风机数据主控采集技术，打破国外PLC厂家的技术垄断，实现风机数据的全面采集。2）风机状态+标识的风机工况判断及展示技术，精确标示风机运行工况。3）实现所有电量从计量小站采集，解决电量数据采集不准确的问题。4）风机态势分析技术，可有效发现风机潜在隐患，避免事故发生。5）所有系统基于国产操作系统、数据库开发，实现了全面的国产化。三、项目效果（一）项目效益项目在提高生产效率、保障安全生产、提升管理水平等方面取得成效。本课题的有效实施，能够推动生产管理由“分布式管理”向“集约化、自动化管控”迈进，有利于设备精细化管理、抢发电量、降本增效等工作的开展，切实提升公司本部管控能力。1.实现设备管控，提高设备可靠性。利用数据资源进行参数分析、设备建模，开展状态监测、故障预警，及时发现设备的故障隐患，消除设备缺陷，变事后控制为事前控制，实现设备预知维修、主动维修，减少问题的发生，减少大部件损坏等生产损失，减少设备检查、维护费用。2.提高应急生产指挥能力。通过技术手段，实现应急状态的生产指挥