关键词：风力发电场;集中监控系统;智能化管理

1、引言

运行统计数据表明：风力发电机组随着运行时间的加长，机组事故发生率不断上升。这给大规模风力发电系统的安全可靠优化运行带来极大挑战。因此，迫切需要建设智能化运维平台，采用科学的状态监测和智能化的运维管理，推动我国风电行业的健康发展。本文结合大型风电场智能化状态监控与运维调度技术，开发风电场的智能远程集控与运维管理系统，为风电运营商提供风电场的运行优化与智能化管理手段、实现风电场的少人或无人值守管理、设备与运维人员的集约化管理，帮助风电运营商实现智能、高效、低成本的运营。

2、集中监控系统组成与功能

2.1集中监控系统组成

集中监控系统主要由风电场子站、监控中心、数据传输处理平台等部分组成。

风电场子站包括了数据采集的设备和传感器，如：加速度、电流、电压、速度等传感器相互配合可以对风机振动情况进行准确的监测。风电场子站采集风电场内风电机组及升压站运行数据，包括采集风电机组、升压站监控系统信息、有功功率和无功电压控制、功率预测数据、保护及故障录波信息和电能量计量信息等基础数据;监控中心是面向用户的前端，是集中监控系统数据汇聚和处理的区域，按照“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则进行设计。数据传输处理平台由服务器、交换机、数据库等组成，完成数据的转换、传输等工作。

2.2集中监控系统功能

集中监控系统功能有：

1）数据采集及控制：风机实时运行数据采集与控制、风机振动在线监测运行数据采集、升压站实时运行数据采集与控制、箱变设备实时运行数据采集与控制、风功率预测系统数据采集功率控制系统（AGC/AVC）保护及故障信息子站数据采集、电能量计量信息采集。

2）设备集中实时监控：确保风电场的实时监控、有效控制和安全操作，对风电场运行数据进行实时采集和图形化展示，数据实时性达到秒级，集控中心对风电场现场设备进行快速有效的控制，现场和远程操作过程严格遵循电气操作安全相关规范，符合“五防”标准。

3）生产运营数据的分级、分权限推送与管理：能够实现运行管理、故障处理、三票管理、设备管理、生产管理、生产统计、统计分析、物资管理、运行管理综合查询等功能，对各风电场的设备、人员及日常工作等进行智能化管理。

4）风场及其关键设备进行健康状态评估：基于可靠性分析的风电场可靠性评价体系研究。基于风电机组各部件的失效模式和故障间隔时间，建立风电机组各部件的可靠性评估模型;基于串、并联系统，研究风电机组的可靠性评估模型，分析风电机组平均故障间隔时间;研究风电场的升压站、集电系统以及辅助系统的可靠性评估模型;基于混联系统，研究风电场的可靠性评估模型和风电场故障平均间隔时间，建立风电场可靠性评价体系，对整风场及其关键设备进行健康状态评估，给出健康状态评估等级。

5）风电设备故障预测：基于风电场不同风电设备的多时间尺度状态信息的统一监测与信息融合技术，实现风电设备/风电场/风电场群的统一实时状态集中监控与状态诊断，为风电场的智能化故障预警、优化运行与维 护决策提供数据信息和系统支撑。综合利用风电场 SCADA 系统数据、风电机组关键部件的振动与油液在线监测数据、离线点检数据、风电场升压站与环境监测等监控数据，开发异构数据的统一存储技术，建立风电场统一的历史数据库和实时数据库，与风电设备的健康状态数据库一起共同构建风电场的统一监管数据库，据此研究开发风电场群的集中监控技术，实现风电设备/单风场/风电场场群的实时状态集中监测与控制;在此基础上，研究基于多时间尺度和多空间维度的风电设备故障特征提取及状态诊断新技术，并拓展到风电场的升压站以及辅助系统，实现基于数据融合方法的具有自学习能力的“风电设备的实时状态监控与状态诊断”。

3、集中监控系统开发

3.1系统结构设计

系统采用B/S和C/S相结合的方式，提供方便灵活的接口。提供的系统权限管理子系统，支持系统管理员进行用户权限划分，权限级别控制使用者访问系统的能力及其操作控制范围。

系统包括实时数据采集系统、实时数据监控系统和生产运营管理系统三大模块，如图1所示。实时数据采集系统由风电场就地完成机组、 升压站、测风塔等风电场设备的所有实时数据的采集、存储和发送;实时数据监控系统设置在監控中心所在地，实时数据监测系统负责所有风电场数据的汇集、实时监测、故障报警和关键设备的远程控制;生产运营管理系统设置在监控中心所在地，包括生产运行的数据统计、数据分析、报表自动生成、远程信息发布等和风电安全生产相关的功能。

3.2系统数据库设计

系统数据库由商用数据库和自行开发的实时数据库两部分组成。实时数据库常驻内存，支持数据的快速访问和处理;实时数据库支持冗余双服务器热备用机制，冗余服务器之间自动地保持数据的一致性。商用数据库采用目前国际上流行的、支持 ANSI—SQL 访问的关系型数据库 Oracle， 主要用于历史数据存储、数据库模式建立以及对外部系统的访问接口。

4、集中监控系统应用实况

该集中监控系统在各风电场进行了应用。系统运行状态良好，各项技术指标达到了设计要求。系统具有风电场风机振动监测、齿轮油液监测、风电机组运行告警记录及机组健康状况评估等功能。如图2为风机机组齿轮箱油液信息界面，由图表分析得“油品监测理化性能指标良好，磨损未见大颗粒”信息。

本文基于 MVC 架构模式和软件模块化开发手段，建立了支持多种异构系统和电力二次系统常见通信规约的可动态组合的集控系统拓扑结构，分别独立开发了风电场实时状态监控、风电设备故障预测预警、风电设备可靠性分析、风电场智能优化运行、风电场群智能化运维管理、风电场群检修资源统筹调度管理等功能模块，最终通过模块化组合成为大型风电场智能化状态监控与运维调度系统。

随着国家对清洁能源的需求不断提高，在解决风电场管理、降低运行和维护成本的问题上，建设集中监控系统将是风电场智能化管理的必由之路。

作者简介：

杨兴旺（1987-），男，重庆大足人，工程师，从事风力发电技术运维和项目建设管理等工作。