风电场智能化运维技术导则

风电场智能化运维技术导则1范围本文件规定了风电场智能化运维技术基本概念与体系架构。规定了数据采集与传输、智能化运维系统管理、功能与性能、外部接口等方面的技术要求。本文件适用于风电场智能化运维技术的运行、验收、维护和评估。2规范性引用文件略3.术语略4缩略语下列缩略语适用于本文件。AGC：自动发电控制（AutomaticGenerationControl）AVC：自动电压控制（AutomaticVoltageControl）OMS：停电管理系统（outagemanagementsystem）SCADA：数据采集与监视控制系统（SupervisoryControlAndDataAcquisition）MRO：维护、维修、运行（Maintenance，Repair&Operations）5风电场智能化运维5.1风电场智能化运维含义5.1.1风电场智能化运维宜采用“线上线下融合”的方式，线上依托集控中心和生产管理系统，对场站进行集中监控和诊断分析，指导风电场人员进行运维工作。线下以智能风机技术、数字化技术、人工智能技术为主，可结合图像识别技术、红外成像技术、单兵可穿戴系统、智能可视化巡检技术以及无线网络覆盖技术等，可结合智能风机标配的虚拟同步发电机控制系统，实现场站智能安全、智能场群控制、智能生产、智能并网等功能。5.1.2风电场智能化运维其功能需求应具有运行（控制、检测）、维护、检修、生产和资产管理过程的智能化、信息化、可视化、高安全等特点。5.1.3风电场智能化应实现全场设备全生命周期数据的数字化。风电场智能化运维实现目标5.2.1统一工作窗口整合生产管理、集中监控等生产监控管理数据、故障预警、功率预测等运维辅助提升服务，构建统一工作窗口，提供资源地图、企业价值展板等实时资产呈现，向政府等监管部门提供企业经济效益、绿色减排效益等实时社会贡献指标。5.2.2统一的信息聚合中心整合生产管理、集中监控、专工管理等内部系统与故障预警、功率预测等，实现业务的综合管理与信息监管。5.2.3辅助内部管控服务以统一的界面呈现关键指标信息，并支持风电运营管理和运维服务。向风机、变电等设备管理和维护人员提供指标监控展板、分析等信息支持服务，支持数据指标的准确、唯一的发布，维护和改进指标体系，支持各类指标的核查、审阅、发布。5.2.4融合信息系统与风电场运营管控业务融合信息系统与风电场运营管控业务，最终为企业实现五大效益：a)通过集中风功率预测的部署提高预测准确度，加强上报率管理，减少违规考核，为售电业务日前交易提供数据支撑；b)洞察损失电量因素，精准提升发电量可利用率（PBA），实现端对端的场群绩效管理；c)提高风机专工和变电站专工在总部中心端对下属电场的管控能力；d)以智能故障诊断、大数据预警为核心的预防性维护，确保风机的健康高效运转；e)提供资源地图、企业价值展板等实时资产呈现，向政府等监管部门提供企业经济效益、绿色减排效益等实时社会贡献指标。6风电场智能化运维技术总的要求6.1风电场智能化运维技术基本规定6.1.1风电场智能运维要求通过对变电设备、风机的各项性能、振动及电量等参数进行实时在线/离线监测，在变电设备及风机的运行过程中，自动判别变电设备、风机性能劣化趋势，及时制定检修策略。通过数据智能分析实现状态监测、故障诊断、预警分析、载荷分析、寿命评估，进行智能调控、运维调度管理、越限处理等功能。至少应包括：数据采集与传输、设备智能诊断、智能运维调控管理等模块。6.1.2风电场智能化运维应符合电力监控系统安全防护要求，宜采用分层分区架构，实现安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证。6.1.3智能化风电场横向应划分为生产控制大区（包括安全区I、安全区II）和管理信息大区。6.1.4风力发电机、箱式变压器、开关柜、变压器、断路器等设备宜配置相应的智能装置。6.1.5宜配置主设备状态检修决策支持、安全防护管理、经济运行等智能应用组件。6.1.6风电场智能化信息应能通过网络、信息、邮件等方式精准推送至相关人员。6.1.7风电场智能化运维技术应紧密围绕提升设备安全性、可靠性、发电效率、降低损失等目标开展。6.1.8风电场智能化运维技术应保证在信息系统收集大量数据的前提下，数据分析人员能够在个人开发环境或开发平台上完成建模，能够将信息自动传递给最终使用者，并保证此流程不断循环。6.1.9风电场智能化运维技术应能够利用网络通信、信息融合、大数据等技术，通过对多源数据的自动检测、关联、相关、组合和估计等处理，实现对风电场生产过程和经营管理的全息观测与全局关联分析。6.1.10基于风电场大量结构化或非结构化数据，风电场智能化运维技术应能够利用机器学习、数据挖掘、流程优化等技术，评估识别生产、检修、经营管理策略的有效性，为风电场的运营管理提供决策支撑。6.1.11应具备高效的人机互动能力，能支持可视化、信息推送等丰富的信息展示与发布功能，使运行和管理人员能够准确、技术地获取与理解需关注的信息。智能化运维控制与管理系统应准确、及时地解析与执行运行和管理人员以多种方式发出的指令。6.1.12基于网络通信技术，通过标准化的通信协议，实现风电场内设备与系统、系统与系统的交互，实现不同设备、系统间相互协同工作。通过与智能电网、电力市场、电力客户等系统的信息交互和共享，分析和预测电能需求、日前和日内电价状况，合理规划生产和管理过程。整体规划、统一管理、分步实施风电场集控平台应以风电场设备实时数据库为基础，与风机控制系统、升压站等过程自动化系统、测风塔相连；采集所有控制系统的实时数据、建立长期存储历史数据库，并以此为基础，实现相关应用功能。6.3安全保障、稳定可靠风电场群集中监控系统覆盖生产信息网络，大量风电场控制系统与之相连，应重点考虑系统连接及系统的可靠性和安全性；应从网络稳定、信息安全的角度考虑设计，从全方位采取措施来保证信息系统的安全。6.4技术先进、规范标准风电场群集中监控系统应考虑先进性和标准化。在网络构架、硬件设备、传输速度、协议选择、安全控制划分等各个方面体现系统的先进性，同时也要兼顾技术的成熟性。标准化保证网络系统和应用软件系统应具有可共享性，互操作性、可扩充性、可管理性，建立开放式、遵循国际标准的信息系统。7风电场智能化运维系统技术要求7.1风电场智能化运维系统建设原则7.1.1可靠性和稳定性在设备选型、网络设计、软件设计等各个方面应充分考虑系统的软件、硬件等各个方面可靠性和稳定性；系统建设时应充分考虑可靠性要求，通过关键硬件设备及软件采用冗余配置、集群、容灾备用等技术手段，消除单点故障，确保不因部分软硬件故障而影响系统功能的正常运行；系统应能适应各种故障下的自动/人工切换，保证系统的安全、稳定运行；系统设计应采取软件容错和资源控制等措施提高系统可靠性，能够实现7×24小时不间断的稳定数据服务。7.1.2安全性系统应满足电力二次系统安全防护相关标准、规范的要求，同时能够提供详细的安全方案，保证系统的网络安全、访问安全、数据安全以及资料安全；系统设计应采取有效的身份鉴别、访问控制、安全审计、抗抵赖、软件容错和资源控制措施，增强集控系统的安全防护能力，应能进行用户权限设置。7.1.3标准化系统平台严格遵循硬件设备无关化、电网模型标准化、数据通信标准化的统一标准和规范建设，以方便的实现功能的扩充。系统的建设完全满足电网制定的相关设备命名规范的基础上，实现系统模型的标准输出和输入，实现系统模型信息的共享。7.1.4开放性系统应具有良好的开放性和广泛的适应性，提供第三方数据接口服务，为第三方数据接入提供服务，并提供数据开放接口。系统应遵循国际国内标准，满足开放性要求。7.1.5适用性采用主流的、先进的技术构建系统平台，满足风电场经营全过程可视化的需要，为风电场运营管理、设备管理、技术管理、安全管理等提供业务支撑，促进各种资源信息综合应用，系统应具有先进的数字化、自动化和智能化技术水平。7.2硬件设施技术要求7.2.1数据采集设备数据采集仪、传感器及其相关设备应符合以下规范：a)应满足-30℃～45℃工作环境温度；b)应具有抗强电磁干扰和浪涌保护功能；c)可支持DC12V～48V或AC110V～230V的宽压电源输入范围；d)应具备能够根据不同的采集点位调整采样时间和采样频率的功能；e)应预备独立存储数据功能，防止因通信终端带来的数据缺失问题；f)所使用的采集装置应符合GB/T31960.7—2015、NB/T31129—2018的要求；g)所使用的设备应满足国产硬件安全的要求。7.2.2数据存储设备数据存储设备应符合下列要求：a)可支持海量数据存储与数据的动态扩容；b)可支持关系型数据的结构化存储，并提供关系数据库操作接口；c)可支持半结构化的日志文件（文本或者其他格式）存储，并提供日志文件操作接口；d)可支持图片、视频及声音等媒体文件的存储，并提供操作接口；e)磁盘阵列应具备IDE\SCSI\SSA等接口技术；f)应配有不间断电源。d)物资库存管理数据；e)经营管理数据；f)技术监督管理数据；g)故障/缺陷管理数据；h)安全管理数据。7.3.3关键部件监测数据关键部件监测数据宜包括：a)风机传动链振动监测数据；b)风机叶片监测数据；c)风机塔筒监测数据；d)风机叶根、塔筒螺栓监测数据；e)风机发电机电流、电压监测数据；f)风机机舱视、音频监控数据；g)风机偏航电机监测数据；h)风机地基基础沉降监测数据；i)风机温度监测数据（发电机、主轴、齿轮箱、变流系统、变桨系统）；j)风机旋转监测检测（发电机、主轴等）；k)风机齿轮箱油位、液压站油位及压力、偏航及主轴油脂油位。通信传输技术要求通信传输应符合以下要求：a)每台风力发电机之间均构成稳定的光纤通信环网；b)通信各类设备均满足电网安全规范的相关要求；c)应符合GB/T30996.1-2014的相关原则与要求；d)通信网络设备均具备抑制网络风暴功能；e)升压站直采测控装置具备浮点上送、IEC61850通讯规约；f)支持采用B/S类结构，可以通过浏览器直接进行跨平台访问；g)如需增加采集设备，在数据传输过程中还应满足以下要求：1)采用有线传输网络时应支持Ethernet/IP、PROFINET、MODBUS-RTPS、EPA等工业以太网协议，可支持移动语音通话、无线数据和视频等信息共网传输；2)采用无线传输网络时可采用ZigBee、WiFi、GPRS等无线技术，应采用数据安全加密技术，应能通过以太网或光纤接口接入风力发电机的光纤网络。网络安全技术要求网络安全技术要求包括：a)风电场应按照GB/T22239—2019确定风电场智能运维的安全防护能力等级，并符合对应等级的安全要求，数据传输应符合GB/T37025—2018的要求；b)现场的监控电脑和服务器应通过机房的隔离交换机连接，组成内网子系统，不受外界网络的干扰，现场路由器和防火墙进来的外部网络接口应接入服务器的单独端口；c)应保证工业控制网络与企业网、移动互联和远程访问等外部网络之间通过工业隔离区实现边界防护；d)应安装防恶意代码软件或配置具有相应功能的软件：71)软件应经过离线环境中充分的验证和测试；2)应定期进行升级和更新防恶意代码库。e)应采用白名单机制对操作员站、工程师站、服务器与客户机进行主机加固：1)应将工业控制系统中的可信应用程序加入到白名单列表中；2)应只允许经过工业企业自身授权和安全评估的软件运行。f)应满足GB/T36047-2018、GB/T36572-2018、GB/T37138-2018以及《发电厂监控系统安全防护方案》（国能安全〔2015〕36号）、调网安〔2018〕10号国调中心关于印发《国家电网公司电力监控系统等级保护及安全评估工作规范（试行）》等文件要求。8智能诊断8.1智能诊断技术主要内容智能诊断系统主要通过状态监测、故障诊断、预警分析、载荷分析、寿命评估，进行智能调控、运维调度管理、越限处理，及时制定检修策略、设备维护方案，以实现智能化运维。8.2状态监测与故障诊断8.2.1状态监测a)应支持风电场设备主要运行状态、设备信息、风电场运行环境情况的实时监测，信息的数量、质量应满足过程控制和生产管理的需求。b)应具备对全部主设备、关键辅助设备、关键控制装置和设备的状态监测与故障诊断功能。c)状态监测信息准确性要求：1)应支持状态监测信息的自动校准的功能；2)应支持状态监测信息的断点续传、远方召唤功能；d)应支持对监测内容进行可视化展示，并提供多样化的展现形式。8.2.2故障诊断a)应能够对风力发电机组关键部位进行故障诊断；应具备故障诊断类型、设备范围扩展功能；b)应能在故障发生后及时确定故障范围，评估故障影响与可恢复性；c)应能对正在发生的故障进行分析、判断，并确定故障的性质、类别、程度、部位及趋势；d)应建立故障信息的逻辑和推理模型，实现对故障告警信息的分类和过滤；e)宜能够在状态监测信息不足或不精确的情况下对故障做出合理的诊断与评估；f)宜建立故障代码体系，形成特定型号设备的故障相关参数信息知识库，自动提示处理办法、预防措施及故障征兆；g)应具备故障录波功能，自动存储故障前后的设备状态数据和控制装置动作情况，为故障原因分析提供依据；应具备生产运行、状态监测、故障诊断等历史数据的存储功能。8.2.3预警分析a)预警内容宜包括：机组故障提前预判、开关状态变化、运行参数越限以及环境状态异常等；b)在故障诊断的基础上，应周期性地检测设备相关参数，并可根据实际情况进行越限参数的设定；c)应支持对预警历史信息的查询与管理；d)预警发生时应能及时记录，必要时可进行预警信息推送。8.2.4载荷分析a)风力发电机组的载荷测量应符合GB/T37257—2018的要求；b)应根据所获得的数据进行风力发电机组的载荷监测与分析，并对风电场所有风力发电机组的疲劳累积情况进行统计。8.2.5寿命评估a)应具备风力发电机组前期的设计资料；b)应拥有能够反映实际机组动态响应的数学模型，结合风力发电机组的实际运行规律和数据进行寿命预测与评估。9智能运维及调控实施规范9.1智能运维管理功能要求a)应能根据风电场各类维护需求、巡检工作计划性、调度管理计划，自动生成维护风电场设施工作任务单，并列出操作项、工具、所需备件和机动车需求；b)现场变电设备、风力发电机发生故障时，应能自动建立并派发工作任务单；c)触发性调度管理根据维护需求匹配出相应的维修方案，进行工装工具、维护人员、备品备件等维护资源的分配，并根据气象信息制定合理的MRO计划；d)应符合DL/T666—2012的要求。智能调控管理功能要求a)智能运维中心应具备集中监视风电场设备运行状态，发现风电场设备的运行管理数据达到或超过阈值时能自动判断识别预警级别，并自动推送通知运维人员加强现场巡视；b)智能运维中心应能准确判断风电场设备故障信息，并发出相应通知相关人员进行处理；c)智能运维中心应能通过视频监控现场设备和人员情况。检修维护技术要求a)应实现检修、维护