一種風電場一體化監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及風力發電自動化控制技術，具體涉及一種風電場一體化監控系統。
【背景技術】
[0002]風電本身具有隨機性、波動性、間歇性和反調峰的特點，對電網系統的安全穩定勢必產生影響，對電網而言，清潔的風電并不友好。風電場與傳統電廠相比，還有單機容量小、數量多、布置分散、距離較遠、地處偏僻、機組工作環境惡劣等特點。另外，在國家標準GB/T19963-2011《風電場接入電力系統技術規定》中，電力系統對并網風場提出了綜合控制需求，涉及有功控制(一次二次調頻、調峰)、無功控制(電壓穩定、無功優化)、電能質量(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)、電網適應性、功率預測、二次系統等各個方面。風電場除了盡量利用風機控制能力之外，往往輔以多種集中補償設備。這些都給風電場的運行和控制帶來了技術挑戰。
[0003]現有風電場自動控制系統由多部分構成:監控系統、功率預測系統、功率控制系統、五防系統等，專業方向多，采購困難，系統聯調難度大，不便于系統調試、運行和維護。
[0004]實現風電場調度控制的自動化、常規化和智能化，使之具有與傳統能源電廠相似的調節能力，是其融入現有電網運行管理體系的關鍵。隨著網絡通信技術及信息技術的快速發展，將現代通訊網絡技術和計算機技術應用到企業生產和管理中，已成為現代化企業提高生產管理效率和經濟效益的重要手段。風電在國家能源結構中的比例不斷增大，對風電場的自動化運營水平也提出了越來越高的要求。相關基礎技術涉及風功率預測、風電場單元設備控制技術、風機與升壓站自動監控系統技術，風電場有功無功控制技術、發電廠防誤閉鎖技術、通信技術等多個方面，目前各個分項功能產品往往由不同供應商提供，存在設備重復配置、調試多頭并進、數據轉發復雜、后期維護困難等問題。開發風電場監控、升壓站自動化子站、AGC/AVC、防誤閉鎖、功率預測五大功能于一體的風電場一體化監控系統是解決風電場自動化發展困境的有效途徑。
【發明內容】
[0005]為克服上述現有技術的不足，本發明提供一種風電場一體化監控系統。風電場一體化監控系統通過光纖環網采集風電機組主控、箱變、開關柜測控保護裝置等信息，通過匯集交換機采集風電場無功補償設備、升壓站設備、氣象站、測控與保護等設備信息，同時可以通過GPS或北斗衛星進行對時。一體化監控系統可以讀取氣象部門的數值天氣預報，結合氣象站采集的當地風速、風向、氣壓等氣象信息，對風電場發電功率進行預測。通過一體化監控系統，運行人員可以在控制室看到整個風電場的實時運行信息；能夠控制風電機組啟停、無功補償裝置投退、開關分合等等;還能夠通過自動或手動方式控制風電機組有功和無功功率;風電場內設備出現故障或告警時，能夠及時采取對應措施，保證風電場的安全穩定運行。
[0006]實現上述目的所采用的解決方案為:
[0007]一種風電場一體化監控系統，所述監控系統包括:通信控制器、環網交換機、前置服務器、數據服務器、匯聚交換機、應用服務器、WEB服務器、氣象服務器、監控工作站、AGC/AVC工作站、五防工作站、功率預測工作站、報表工作站和維護工作站。所述環網交換機與所述通信控制器、所述前置服務器相連;所述前置服務器、所述數據服務器、所述應用服務器、所述WEB服務器、所述氣象服務器、所述監控工作站、所述AGC/AVC工作站、所述五防工作站、所述功率預測工作站、所述報表工作站和所述維護工作站均連接在實時網段上。
[0008]優選的，所述通信控制器用于將風電機組、無功補償裝置和氣象站的設備信息進行匯總，轉發到所述環網交換機，能夠處理遙信、遙測、遙控和遙調信號。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約，統一轉換為IEC104規約。
[0009]優選的，所述前置服務器用于采集及預處理所述環網交換機和所述匯聚交換機的數據、通信原碼監視及轉發、與其他控制單元交換數據、向遠方智能終端設備下發控制命令和通過GPS或北斗衛星進行系統對時。
[0010]優選的，所述應用服務器提供整個系統的實時應用服務，完成遙信、遙測量的處理、越限判斷、計算、控制等風電場的實時監控功能，完成短期和超短期功率預測、有功控制、無功控制、調度優化、分析統計等高級應用功能。
[0011]優選的，所述WEB服務器通過WEB服務器可以向用戶提供瀏覽圖形、報表、歷史數據、各種告警操作記錄等信息。客戶機可以是計算機、平板電腦或智能手機等多種形式。
[0012]優選的，所述氣象服務器:通過防火墻訪問數值天氣預報中心，以FTP方式下載風電場當地數值天氣預報信息，經過反向隔離裝置，將信息發到應用服務器，后者根據實時和歷史數據進行短期和超短功率預測計算。
[0013]優選的，所述監控工作站:提供友好的、豐富多彩的人機交互界面和監控手段，如顯示各種畫面(包括系統圖、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據，進行遙控、遙調操作和查詢各種參數，配置雙屏，運行Linux操作系統。
[0014]優選的，所述AGC/AVC工作站:配置有功控制和無功控制策略，控制風電場有功和無功功率。
[0015]優選的，所述五防工作站:用于配置防誤閉鎖策略，保證設備操作能同時滿足站控層防誤、間隔層防誤和現場電氣閉鎖的防誤要求。任意一層出現故障，應不影響其他層的正常閉鎖。
[0016]優選的，功率預測工作站:向電站運維人員展示實測和預測結果，提供人機交互界面。
[0017]優選的，報表工作站:主要完成報表的相關功能，主要包括:創建新的報表模板、刪除報表模板、瀏覽報表、打印機設置、打印報表和定時打印等功能。
[0018]優選的，維護工作站主要供值班人員進行系統維護用，進行各種數據庫的維護、各種圖形的繪制及修改、報表的生成及維護、系統功能及權限維護、資料的錄入及管理等，運行Linux操作系統。
[0019]優選的，風電場一體化監控系統通過縱向加密裝置后可以和電力調度中心通信，上送短時和超短時氣象預測信息和風電場實時發電信息，風電場一體化監控系統向電力調度中心提供的信號有:風電機組運行狀態、并網點電壓、高壓出線有功功率、無功功率、電壓和電流、開關位置、實時風速和風向等，并接受電力調度中心控制指令。風電場有功控制和無功控制滿足《風電場接入電力系統技術規定》等相關標準要求。
[0020]風電場一體化監控系統采用DC110/220V直流系統或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，維持系統正常工作時間不低于2小時。
[0021]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0022]a)實時監測風機的數據和狀態，對有故障的風機做到早發現早停機修理進而早發電，為風場提供足夠的經濟效益。
[0023]b)遠程遙控風機的啟停，迅速便捷;減少了去風機現場的次數大大減少了值班人員的工作量，提高了工作效率。
[0024]c)強大的數據庫可以保存大量的歷史數據，為今后風機間數據的對比研究提供了依據。
[0025]d)將風電場監控、升壓站自動化子站、AGC/AVC系統、防誤閉鎖系統、功率預測系統五大功能集成在一起，數據轉發方便快捷，服務器和通信網絡得到復用，節省了硬件投資，降低了電