风电场分析方案

风电场分析方案

 

风电场中弱电的项目大致有:监控系统、一卡通系统、UPS系统、报警系统、广播系统、防雷系统、传输系统等。其中监控系统包含视频监控系统、红外监控系统、环境监控系统、风机监控系统和诊断系统等。一卡通系统包含门禁系统和停车场系统等。而且所有的系统都应该整合到同一平台,实现统一的管理、控制和联动,实现多系统的统一平台管理,是一个比较大的工程。现在围绕监控系统,难点是我们还未接触过风机监控系统等相关的设备和技术,下面主要讨论的是风机监控系统。风电场弱电的项目要求集成度很高,更要考虑设备之间的兼容性。风场地处偏僻的地方,就要求监控系统有更好的稳定性,还要实现风场的远程监控和控制等。

风机监控系统拓扑

 

视频/安防监控系统拓扑图

    风机的控制系统由塔基控制系统、风舱控制系统和整流柜、轮毂变桨控制系统等组成,包含PLC、输入/输出模块、继电器、熔断器、开关以及传感器和供电设备等元器件。目前风电场所采用的风电机组都是以大型并网型机组为主,各机组有自己的控制系统,用来采集机组数据及状态,通过计算、分析、判断而控制机组的启动、停机、调向、刹车和开启油泵等一系列控制和保护动作,能使单台风力发电机组实现全部自动控制,无需人为干预。

目前国内监控系统的下位机是指着风电机组的控制器。对于每台风力发电机组来说,即使没有上位机的参与,也能安全正确地工作。所以相对于整个监控系统来说,下位机控制系统是一个子系统,具有在各种异常工况下单独处理风电机组故障,保证风电机组安全稳定运行的能力。从整个风电场的运行管理来说,每台风电机组的下位控制器都应具有与上位机进行数据交换的功能,使上位机能随时了解下位机的运行状态并对其进行常规的管理性控制,为风电场的管理提供方便。因此,下位机控制器必须使各自的风力发电机组可靠地工作,同时具有与上位机通讯联系的专用通讯接口。

风机拓扑图

              监控系统负责管理和监视各风机的运行数据、状态、保护装置动作情况、故障类型等。为了实现上述功能,下位机(风机控制器)控制系统应能将机组的数据、状态和故障情况等通过专用的通讯装置和接口电路与中央控制器的上位计算机通讯,同时上位机应能向下位机传达控制指令,由下位机的控制系统执行相应的动作,从而实现远程监控功能。监控系统一般运行在位于中央控制室的一台通用PC机或工控机上,通过与分散在风电场上的每台风力机就地控制系统进行通信,实现对全场风力机的集群监控。风电场中央监控机与风力机就地控制系统之间的通信属于较远距离的一对多通信。

目前,我国各大风电场在引进国外风力发电机组的同时,一般也都配有相应的监控系统, 但各有自己的设计思路和通讯规约,致使风电场监控技术互不兼容。监控软件的开发应尽可能在现有工业控制软件的基础上进行二次开发,这样一方面可以缩短开发周期,另一方面现有的工业控制软件技术成熟、应用广泛,因此稳定性好。随着软件的升级而方便地升级。远程监控系统的实现通讯网络又是关键环节,根据国家经贸委关于“电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定”,电力监控系统和电力调度数据网络均不得和互联网相连。因此远程监控系统通常只能使用专线或电力调度数据网络。

现在风电场监控系统遵循的主要原则是:1. 实现对风电场群的统一管理。2. 实现对风电场进行的集中监控。3. 具有高度的灵活性和可扩展性。

风电监控系统主要的任务是:1. 建立发电预测及运营系统。2. 建立风电场发电调度及监控系统。3. 建立远程数据通信系统。4. 整合风电场现有子系统。

现在国内开发监控软件的厂商也挺多,实现的功能也差不多。主要的模块:1.收集信息模块,比如嵌入式监控主机或者专用服务器,用于收集风机系统信息、环境信息等,提供通信接口。2.专用的通信模块,用于联机通信。3.信息采集模块,采集系统信息,如电量监测仪、温湿度传感器等。4.人机交互模块,基本是用PC实现。

我个人认为,要做风电场的这个监控项目,就要找到有成熟方案的厂商,需要与厂商进一步沟通。还有的是需要了解前端所需要增加的设备,以及需要实现哪些功能,了解清楚现在有的监控系统都兼容哪些设备。现在联系到的做风电监控系统的厂商大都是软件厂商,不提供设备支持。如果要实现对风机对环境的全面监控,单靠风机的控制系统是不能完成的,还需要增加额外的设备来完成。我认为风电行业相的监控系统相关技术和设备还是没够开放,没有厂商提供相应的设备和技术支持是无法实施的。

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