《新能源远程集控系统的设计与实现（9200字）》

新能源远程集控系统的设计与实现目录TOC\o"1-3"\h\u6387前言 前言目前我国新能源发电包括风力发电和太阳能光伏发电的装机规模和能源项目的比例已进入世界前列，包括五大电力在内的许多能源投资和开发公司已经在新能源反面进行了爆炸式的大规模投资。然而在增长之后，伴随着因为盲目追求短期高效带来的电机组项目，其造价包括稳定性和操作性较差而导致需要企业长时间的改良和修缮，使多数企业陷入两难境地。在新的开发环境中，这些公司无法改变外部商业环境，因此在组织内进行成本削减改革和提高效率尤为重要。同时，由于新能源电站本身的特性，一般都是地处偏远且布局分散，现场设备的种类和数量众多，使设备维护和维修更加困难，管理成本更高，设备故障无法及时解决，造成安全隐患和经济损失。因此，建议在该地区建立一个集成的远程控制平台，用于多个风电场的集中管理。远程监控系统可以通过现代通信技术实现对辖区内风电场的远程监控，实现风机输出，无功功率和电压的自动设定，提高风机阵列与电网连接后的电能质量，保证电网的正常运行。稳定，安全，经济运行为大规模风电机组一体化的有效实施，能源网络统一传输与层次管理的实施，新能源的可持续健康发展提供了有效的技术支撑。1系统的设计目标1.1提高电场自动化水平随着电场监测自动化水平的提高，未来将逐步引入“无人值班，少人值守”的新监测和管理方法，所有业务人员将从风电场撤离。维护人员不仅在中央远程控制中心的指挥下支持维护技能，还有与操作和维护相关的基本技术，以及先进的操作和维护功能，实现集中式远程控制可以提高风能监控的自动化程度。促进设备升级和精简员工。1.2提高电场群的经济效益风电场集中式远程控制系统可以集成，处理和集中分析多个风电场运行数据。利用数据挖掘技术，可以纵向比较风电场数据本身，了解一年中不同时段的风电场生产能力。还可以同时对不同风电场的风能生产进行水平比较，并在经过全面分析和评估后形成更合理，更有效的能量控制，以实现平稳的能量曲线输出。它可以提高风电一体化的效率，提高风电场的整体经济效益，在多个风电场中更有效地利用风能，减少目前国内风电场普遍的浪费能源的情况。1.3提高公司管理水平远程集控系统本身是一个平台，可以在远程对整个电场区域进行宏观上的指挥调度，并且可以清晰的了解每个电场目前的运行状态，极大地提高了新能源公司对下辖电场的管理运营水平。1.4提高抵御风险的能力风力发电是一种将自然能源直接转化为电能的生产方式，其生产过程与自然环境因素密切相关。优质的风资源和良好的自然环境可以确保在短时间内就可以进行大规模高质量的电能产出；但恶劣的天气也会对生产产生重大影响，如飓风，雷阵雨等恶劣天气条件，不仅会影响发电量，还会对风力发电机，变压器，线路等生产设备造成永久性损坏。建立远程集控系统，以标准化方式协调和管理多个风电场，提前在宏观层面，制定包括所有风电场在内的整个生产区域的防灾计划，并细化每个风电场的具体对策。还需要在整个地区进行全天候气象监测，积极与当地气象台沟通，预测和预测潜在的灾害天气，尽快采取对策，确保电场和其内部的发电设备安全稳定运行，减少自然灾害对生产的影响和设备的损坏。1.5改善运维人员工作特点传统风电场的运行维护方式是长期进驻偏远风电场的运维人员，周边生活配套设施齐全，生活条件艰苦，出行不便，生活资料运输困难，成本高。风电场中央遥控系统建成后，风电场可实现无人值守运行，服务人员少，甚至新的无人值守运行维护模式，只要在中央控制中心，操作维护人员就能实现对风机的实时监控和远程控制，甚至是远程维修，大大改善了操作维护人员的工作条件和工作特性，降低了人力物力成本。2系统的功能设计2.1电场监控系统监控系统的功能主要分为监测和控制两部分。1、监测功能（1）数据采集。中央控制中心负责收集每台风机的运行数据和设备状态参数，并将其存储在当地。当地有一系列显示设备，可显示供运维人员使用的数据，并将实时数据传输到远程中央控制中心。中央控制中心的视图。（2）状态监测。主要运行参数和设备状态在风力发电机，风塔和增压站中处理[19]，并以模拟地图，方向图，直方图分类表和参数等视觉清晰的方式实时显示，以确保中央控制中心。操作人员可以实时监控风电场，增压站和风机的运行状态[20]。（3）数据显示。数据显示功能主要用于显示风机和风电场的相关数据，并显示在中央控制中心主控室的大屏幕和监控主机上，供中央控制人员参考和查询。风机启动状态数据：风机启动和停止状态，如风机速度，叶片振动，塔架振动。风电场状态数据：风速，风压，风向，总发电量，风电场电网功率，有功电能，无功电能。生产经营数据：风机发电，门电表电源，电网电源，电网购置，等工时，容量系数，预算发电量，停机时间，功率损耗，平均连续可用时间，现场平均功耗，损耗率场等；（3）可定制数据展现功能。系统提供可定制的数据显示功能，每个查询子接口的主界面，内容和格式可以根据不同的需求进行设置。此外，还可以创建，打印和报告，并与总部报告系统无缝连接。（4）故障实时报警。风机故障数据库和故障诊断专家系统设置在监控系统内，通过比较风机的实时运行数据和风机故障数据库中的数据，判断风机的特定设备或组件是否处于错误状态，并执行实时报警。对于任何时候发生的错误，提供声光报警，并在前端显示报警内容，方便操作人员显示报警内容。（5）统计分析与专家诊断功能。系统可以查询风力涡轮机的历史误差，历史数据，过程日志等，对误差进行初步分析。根据获得的系统，设备状态信息和专家知识库，创建数据模型，使用人工智能技术自动识别异常现象，分析异常原因，提出可行性较高的维修方案，为维护人员提供参考。（6）关键仪表盘功能。应有关健仪表盘作为首页显示，其中较为关键、常用的指标，如发电量、风机故障、风机可利用率等相关指标应显示在首页。2、控制功能集控中心控制功能根据设备的实际工作状况和工作实际需要进行设置。可以实现以下操作：风电场，升压站中/断路器/刀闸的开与关，投/切的无功补偿，分接开关远程控制，部分保护远程启动，信号停机和复位，单/组风机运行远程开/关，复位，偏航，解揽等。中央控制中心可以根据传输结束要求通过电信设备上传每个风电场的运行数据，并接收和执行发送方发出的控制命令，实现“统一管理和统一调度”。由于风机运行维护操作需要集控中心进行确认和开具操作票，因此需要远程数据传输。2.2发电机组在线监控系统发电机组状态监测系统是风电场监控系统的子系统，主要由安装在风机主要部分的传感器和数据传输通道组成，传感器采集风机运行状态参数并将其传输到中央控制中心。通过风力发电机主要部件（变速箱，主装载机，发电机，肾和塔）的传感器和通信网络，形成一个完整的监控系统，实时测量和分析风力发电机的不同运行状态，充分保证风力发电机组。可衡量和可控的维护。2.3产能预测系统风电预测系统和风电场综合能源管理子系统可以有效缓解电网和风电场输电的矛盾和问题。风电预测系统可以利用气象数据，风输出功率曲线等数据，通过相应的数学模型计算短期，中期和长期预测风电场生产能力的能力，并通过标准数据接口将功率预测结果发送到传输结束。2.4能量综合管理子系统根据功率预测系统的预期结果和其他信道的电源容量，发射机通过数据网络发出容量控制命令，并将其发布到农场风能管理控制系统。风电场的风能管理控制系统可以根据传输结束指令控制相应的策略容量，并通过标准数据接口将实际生产能力反馈到传输结束，从而智能地调度每个风电场的动态电能输出。2.5发电机组故障诊断系统在风机地运行过程中，将产生大量的运行数据，并通过传感器由风电场远程监控系统采集和存储数据，并且风机运行数据与正常工作状态和误差一起产生，从而反映风机的异常状态。因此，在更改某些数据时，可以使用对该数据的监视和分析来判断风机的健康状态，一旦风机发生故障，可以通过分析数据来判断有缺陷的设备以及错误的原因和缺陷的类型。通过监控运行数据，可以促使维护人员在风力涡轮机第一次发生故障时快速有效地修复故障设备，降低涡轮机停机的可能性，缩短停机等待时间，并减少故障损失。发生的错误只能通过此方法监控，但即使是一些可能即将发生的异常情况也会显示在运行数据上，例如，螺旋桨变速箱的异常过热可能是变速箱故障的标志。因此，根据获得的系统，设备状态信息和专家知识库，创建数据模型，并根据设备收集的参数数据的变化方向或变化方向生成“智能”预警，以提高设备的潜在问题，从而实现使用专业的振动频谱分析工具和温度传感器诊断风力发电机的亚健康状况，预防性维修或更换设备，减少潜在故障造成的电力损失，并等待备件延迟从维护造成的能量损失，可有效降低风力涡轮机的计划关机的可能性，降低运行维护成本，提高风力涡轮机的服务质量，提高风电场的效率。将风力发电机，升压站设备，发生故障现象信息和故障排除方法等信息连接到专家系统故障诊断系统，可以帮助用户快速定位和处理风电机错误，用户可以通过系统不断丰富系统错误知识库。通过该系统的使用，可以大大提高操作维护人员的风电机错误处理能力，从而提高员工的工作效率。2.6远程五防操作系统实现远程集中控制系统后，风电场运行控制中心将与风电场在地理上分离。如果五台传统微电脑的运行步骤正在运行，操作人员需要在中央控制中心开票并配置钥匙，然后将钥匙带到风电场。要执行五防步骤，如果五防步骤较多，则需要在执行一个步骤后返回中央控制中心确认信息，然后将以下信息传递给密钥，然后转到风电场执行第二步。道路的每一步都需要在风电场和中央控制中心之间往返，这降低了五个时间过程的效率，并消耗了大量的时间和劳动力。因此，为了避免操作员的频繁操作，提高五路操作的效率，并提出五个远程服务器的操作，五路遥控模块在中央控制中心设置了反控制终端，并且在每个风电场中设置了五个信息接收终端。可以实现终端之间的票证信息的远程传输。模拟中央控制中心的操作步骤后，操作卡通过电子信息发送到风电场的五个保护终端，风场维护和维修人员进行第二次模拟并确认步骤，现场生成钥匙，维护人员携带钥匙进行操作五，现场保护，单步操作完成后，操作信息由五防站发送，操作人员在中央控制中心确认操作信息后，五方公交站向车站发送控制信息，该站接收控制权。信息将写入计算机密钥，现场工作人员将继续逐步执行其任务。这样，电子信息传输取代了操作人员的操作，节省了时间，提高了五个保护操作的工作效率，提高了风电场远程控制的自动化程度。3新能源电场远程集控系统的实现3.1系统的硬件配置根据设计方案和物理位置，区域中央控制中心的建立始于2014年初，并于2014年底投入使用。其中，生产控制区包括：监控工作站，实时数据库，电源控制主站，WEB服务器，数据处理服务器，磁盘组等。监控工作站通过大屏幕网络共享控制器连接到大屏幕。主控室配备4套监控工作站，每组有4个活动主机，同时可监控各站的信息，增加风电场，故障信息和发电量。实时数据库和关系数据库使用QuickStandby，服务器由主服务器和备份服务器组成。信息管理区域主要包括数据处理服务器和WEB服务器，其通过防火墙连接到诸如移动电话或计算机的因特网终端。为了确保安全性，通过前隔离设备将从信息管理区域接收的数据与生产控制区域隔离。风电场两端的增压站，风塔，电力控制站和风电预测系统由专用电网通过前端机通过垂直编码器和路由器连接到生产控制区。与中央控制中心系统相关的设备包括与生产网络操作有关的设备和连接到管理网络的设备。该区域中的风电场的集中式远程控制系统防止能够自然分支以防止个别设备故障。主设备采用双设备网络设备结构，为了满足系统容量设计要求，为保证系统的稳定性，相关硬件将选择符合国际标准的全球设备。3.2系统的软件配置远程集控中心的软件配置基于Unix/Linux/Windows平台体系结构的操作系统。选择SQLserver和Oracle等业务数据库，并将其用作具有标准开放数据访问接口功能和大存储容量的系统数据库，为存储，处理和检索大量多维历史信息和管理软件且高安全系数提供了便利。支持中央控制系统的相关系统软件和软件必须满足功能要求，并根据扩展和更新中央控制中心功能要求的原则配置应用软件。为了确保系统软件的多样化及其可编辑性，开发了相关报告和数据存储要求的编辑，数据管理软件和报告聚合器等工具，将来可以扩展。系统软件包括系统自诊断，文件管理，操作系统，自动恢复程序和其他系统软件。应用软件主要包括控制处理，报警，记录，查询，数据采集，数据处理和相关模块化设计等监控软件，每个应用程序作为一个单独的模块运行，便于维护。应用软件应用于统一的支持平台，以确保人机界面和数据库的统一模式，并共享公共电力系统模型和数据库。主要软件配置如下表：表3-2系统软件配置序号名称备注说明模块数量a系统应用信息管理及生产套2b生产类数据库软件生产用数据库1c数据库管理软件数据库两套(实时、历史)2d采集系统软件采集站内及风机设备1e监控系统软件发电量、风力发电机、站内设备1f产能预报软件AVC/AGC设备1g能量管控软件1h风机管控软件1i网页发布系统1j运行报表软件13.3集控系统功能图3-3显示了控制中心控制站的主界面，数据在中央控制中心的大屏幕上同步显示，目前，共有9个风电场相连，如图所示，共连接790台风力发电机组，安装总装机容量为1056MW。主界面左右两侧显示实时总功率，总无功功率，日发电量，当前月发电量，总平均风速，风电场风机总数，运行总数，故障总数，维护总数和条件其他工作模块数和总装机容量中间的大图显示了该地区每个风电场的地理位置。图下四个按钮分别为测风塔、AGC、AVC和功率预测分图，下面为集控中心所辖风电场的具体数据，例如，左侧的第一个电场，点击进入升压器模块或风电机模块。系统功能主要分为五个模块，分别为升压站监控模块、风机监控模块、能量监控模块、风功率监测模块和报表及分析模块。图3-3集控中心主界面升压站监测模块：主要监测该区域每个区域的各个增压站信息，包括遥测，遥测，位置，保护和故障信息子数据。风电机监控模块：主要监控区域不同区域的风电机运行，实现远程控制功能，包括启动，停止，复位和故障报警功能。能源监测模块：主要监测不同地区AGC和AVC风电场的能量和电压控制内容。风电监测模块：主要监测每个风电场的风能。报告和分析模块：主要用于各种风电场的日报和月报，错误和数据的统计分析。4远程集控系统应用效益4.1管理提升分析原管理方式为现场直接管理，总部无法实时看到具体的风机数据情况和停开机情况，无法直接了解现场的具体情况和问题所在，现场负责生产的所有事项，每天每月报送相关生产类日报表、月度报表报送具体发电量，可利用率，故障风机维修情况等。通过区域风电场远程集控中心的建立，显著提升管理水平和管理效率，具体如下：（1）实时监控各风电场发电出力情况总部通过区域风电场远程集控中心风机监控界面可以实时看到各风电场发电出力情况，了解各风电场单台风机出力情况。（2）实时掌握故障情况通过区域风电场远程集控中心可以实时了解风机或升压站设备出现故障的情况，以便于监督管理风电场实时处理相关故障的时间把控，缩短处理时间。（3）减员增效通过区域风电场远程集控中心的建立，将九个风电场的运行人员由原来的每个风电场6人，9场共54人，减少到集控中心共16人，通过区域风电场远程集控中心直接管控风电场运行。（4）提高设备故障分析能力通过区域风电场远程集控中心的大数据平台，实时分析设备健康水平，根据故障情况判断设备状态。集中控制中心建立后，企业管理逐步向小型化，远程管理，统一调度的方向发展。当风电场风机出现故障时，集中控制中心会发出报警信号，值班人员将在第一时间获取故障信息。故障代码，值班人员将首先通过大数据平台分析故障的可能故障点，如报警内容和性能参数（如发电机轴承温度），并立即通知风电场处理风机故障。通过这种方式，它将能够实时控制风电场的生产和运行状态。通过集中控制中心的大数据平台，值班人员和公司的生产专家可以进行数据智能分析，大数据挖掘，风力机性能分析和故障诊断等。为运营，资产管理和运营提供数据决策支持。绩效考核，进一步提升公司对风电生产运营的管理和控制能力，确保风电场设备安全稳定运行，降低风电场运行成本，改善风电场等发电效率。风电场统一调度，集中控制中心优先通过调度站选择优质风资源风电场。当然，所考虑的因素包括具有良好设备和低故障率的风电场。在发出断电指令后，集中控制中心可以根据风的固定发电率，通过检查每个风电场的风电数据和每个风电机组的输出，选择性地确定不同风况的风电场限值。电场调整电比重。图4-1风速和逆变器功率直方图如下图所示。图4-1风速及变频器功率柱状图4.2效益提升分析项目建成后由河北某新能源技术有限公司使用和管理。公司建立健全了《新能源技术有限公司集控中心调度业务联系管理办法》、《新能源技术有限公司集控中心巡视管理办法》、《新能源技术有限公司集控中心运行值班管理办法》、《新能源技术有限公司集控中心运行监视管理办法》、《新能源技术有限公司集控中心交接班管理办法》、《新能源技术有限公司集控中心及所辖风电场运行管理办法》等有关规章制度，工程运行操作严格按照各项规章制度执行，确保工程正常运行，充分发挥工程效益。通过直接控制在线管理，由于风电场的实时状态实时，风电场中的每个风电机组误差必须在24小时内完成，当然，根据具体情况，例如逆变器误差大部件错误地延长了处理时间。但是，由于中央实时控制系统的性质，管理水平要求更高，时间的有用性得到了极大地提高。区域风电场远程控制中心系统后，区域风电场远程控制中心可以大大缩短缺陷处理时间，公司生产技术部门的远程协助可以帮助风电场准确估计误差，改善健康状况而失踪的时机，缩短了这种短缺。平均维修时间，这反过来又减少了停机时间和发电量。区域远程控制中心的建立极大地有助于改善生产管理，为公司逐步实施全球化中央控制管理奠定了坚实的基础。全球化的集中控制中心将许多大型区域风电场集成到集中控制网络中，这将不可避免地导致全球化的全面控制，从而产生更优秀的管理方法，汇集来自大型区域数据平台的不同类型的数据。健康状况，这无疑是未来生产管理中产生效益的最佳途径。4.3集控系统应用中人机交互优化思路无论系统做的有多安全、具备多少功能，风光远程集控系统的使用，是依靠人进行的，对终端的人机界面的优化直接影响每个值班运行人员的工作效率，相当于影响整个区域风光项目的运行。（1）人机交互节目优化思路人机交互界面的优化类似于手机操作系统的升级。优化思路是使集中控制人员能够以最方便有效的方式获取其控制下的发电和变电站设备的故障信息。尝试尽可能少地使操作员的每个操作，并打开少一页。根据这样一个中心思想，在系统的试验过程中，通过三次集中优化，人机界面逐步优化为简单的操作，提醒和方便的跟踪。（2）人机交互优化实例优化管辖项目权限，报警提示和不同服务人员的显示界面。当值班人员使用集中控制平台时，系统不能根据管理的管理部门优化发电设备列表界面。风力发电机和光伏发电阵列的故障报警使用故障弹出窗口和声音提醒操作员，报警类型不区分水平，遇到强阵风造成的短期多故障报警，操作界面连续弹出窗口20-30秒，声音报警连续，系统无法操作。只能在弹出系统弹出窗口后才能操作。有关示例，请参见图4-3.1。图4-3.1风机故障告警弹窗界面基于上述情况，根据故障的频率优化上述接口和提醒功能。首先，添加不同用户名下的“我的概述”界面。该界面可用于通过检查项目来监视风景区域。是否在“我的列表”中显示和编辑排列顺序；重新定义报警级别，网络通信状态报警和整个集中控制系统的备用电源应用报警是最高级别的报警，下一个最高级别的报警，无论使用哪个用户。着陆的名称使用弹出窗口和声音同步警报；增压站电气设备报警为二级高位报警，二级及以下报警级别仅提醒选择相应风场的用户，并通过弹出窗口和声音同步报警；阵列逆变器故障和阵列通信本地中断故障以中等频率发生。使用弹出窗口警报（无声音）。由于频繁频率，没有弹出窗口没有声音报警，风力涡轮机运行故障频繁，仅在“我的列表”屏幕中。相应的风力发电机实现了颜色闪烁报警，此报警没有咔嗒声和闪烁的功能特征。范例如图4-3.2所示。图4-3.2风电机组一览示意图范例（3）人机交互优化意义所谓的法律没有固定的方法。人机界面的优化不是一个工作阶段，而是一个持续和长期的连续工作。在系统运行期间，鼓励操作员改进操作界面。一方面，操作员可以兴奋。另一方面，工作兴趣也增强了整个值班队伍的团结。结论基于风电场的地理分布以及管理半径太大无法控制的事实，区域风电场远程控制系统的设计已经完成。区域风电场远程集中控制的建立，实现了风电场的远程控制和统一调度功能。该模型的实现不仅提高了风电场的管理水平，而且优化了设备管理效率，使企业管理朝着远程管理，统一调度和数据分析的方向发展。本文从系统构建和功能展示的角度对该领域进行