一、項目背景
寧夏銀儀風力發(fā)電有限責任公司大水坑風電場110千伏升壓站，場內(nèi)共有96臺風機，其中包含三菱2.5MW風機、三菱1.0MW風機、南瑞1.0MW風機，總裝機容量為99MW，項目共分兩期實施完成。
二、項目建設目標與設計原則
2.1 本項目建設目標如下：
1) 顯示機組的運行數(shù)據(jù)，如機組的瞬時發(fā)電功率、累計發(fā)電量、發(fā)電小時數(shù)、風輪及電機的轉(zhuǎn)速和風速、風向等，用風玫瑰圖、曲線或圖表的形式直觀地顯示出來。
2) 顯示風電機組的運行狀態(tài)，如開機、停車、調(diào)向、手/自動控制以及大/小發(fā)電機工作等情況。
3) 顯示各機組運行過程中發(fā)生的故障。在顯示故障時，顯示出故障的類型及發(fā)生時間，以便運行人員及時處理及消除故障，保證風電機組的安全和持續(xù)運行。
4) 實時控制風場內(nèi)所有風機的啟動、停止、復位等功能。
2.2 設計原則
1) 可擴展性：系統(tǒng)設計上一方面不僅滿足當前環(huán)境需求，而且滿足未來的應用需求；另一方面能方便地進行功能擴展，可靈活增添刪減功能模塊。
2) 可集成性：從技術發(fā)展角度和用戶需求來看，軟件結(jié)構(gòu)本身應能與其它應用系統(tǒng)集成，做到信息共享和資源共享。
3) 互操作性：支持各種主流實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)接口，并通過標準關系數(shù)據(jù)庫接口(ODBC，OLE DB)實現(xiàn)與ERP及其它MIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。平臺的開放性保證了今后可從生產(chǎn)管理系統(tǒng)的不同數(shù)據(jù)模塊中裁剪不同的功能，以滿足某個特定任務的需要，實現(xiàn)互操作。
三、系統(tǒng)應用狀況詳細介紹
3.1 完整實時數(shù)據(jù)展現(xiàn)
力控監(jiān)控組態(tài)軟件具備風電行業(yè)專用的設備負荷專用曲線及監(jiān)測組件，適合風電場級監(jiān)控和風電場運維中心的系統(tǒng)集成，采用核心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)視和接收匯總風電場所有風電機組、繼電保護、風速、發(fā)電量、售電量等的運行情況，使各級部門都能及時的了解風電機組運行狀態(tài)和發(fā)電狀況?？蓪崿F(xiàn)以下參數(shù)的匯總展示：
1) 電網(wǎng)參數(shù)：電網(wǎng)三相電壓、三相電流、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)等。
2) 電壓故障檢測：電網(wǎng)電壓閃變、過電壓、低電壓、電壓跌落、相序故障、三相不對稱等。
3) 氣象參數(shù)：包括風速、風向、環(huán)境溫度等。
4) 機組狀態(tài)參數(shù)：包括：風輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、發(fā)電機線圈溫度、發(fā)電機前后軸承溫度、齒輪箱油溫度、齒輪箱前后軸承溫度、液壓系統(tǒng)油溫、油壓、油位、機艙振動、電纜扭轉(zhuǎn)、機艙溫度等。
3.2 實現(xiàn)風機遠程控制
可以根據(jù)生產(chǎn)需求，實現(xiàn)對單臺、回路、及全部風機進行，故障復位、遠程停機及遠控啟動操作，方便對風機的集中管理。并可根據(jù)電網(wǎng)實時參數(shù)，外部氣象條件參數(shù)，按照設定好的控制策略，實現(xiàn)對風機啟停、復位的遠程控制。
1) 主控系統(tǒng)檢測電網(wǎng)參數(shù)、氣象參數(shù)、機組運行參數(shù)，當條件滿足時，啟動偏航系統(tǒng)執(zhí)行自動解纜、對風控制，釋放機組的剎車盤，調(diào)節(jié)槳距角度，風車開始自由轉(zhuǎn)動，進入待機狀態(tài)。
2) 當外部氣象系統(tǒng)監(jiān)測的風速大于某一定值時，主控系統(tǒng)啟動變流器系統(tǒng)開始進行轉(zhuǎn)子勵磁，待發(fā)電機定子輸出電能與電網(wǎng)同頻、同相、同幅時，合閘出口斷路器實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。
3) 風力機組功率、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)根據(jù)風力機特性，當機組處于最佳葉尖速比λ運行時，風機機組將捕獲得最大的能量，雖理論上機組轉(zhuǎn)速可在任意轉(zhuǎn)速下運行，但受實際機組轉(zhuǎn)速限制、系統(tǒng)功率限制，不得不將該階段分為以下幾個運行區(qū)域：即變速運行區(qū)域、恒速運行區(qū)域和恒功率運行區(qū)。額定功率內(nèi)的運行狀態(tài)包括：變速運行區(qū)（最佳的λ）和恒速運行區(qū)。
3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與查詢
1) 歷史狀態(tài)日志查詢：根據(jù)選擇風機及時間段，查詢風機的歷史工作狀態(tài)。
2) 歷史瞬態(tài)日志查詢：查詢選擇風機在設定時間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)記錄。
3) 歷史故障日志查詢：查詢當前選擇風機在查詢時間段內(nèi)的故障狀態(tài)。
3.4 強大的風勢曲線與風頻圖
1）風速曲線圖：根據(jù)設定時間段、數(shù)據(jù)差值，描繪風速變化軌跡，并根據(jù)設定起始風速及區(qū)間，自動統(tǒng)計于右側(cè)表格。
2）趨勢圖：在設定時間段內(nèi)將風機所有變量的數(shù)據(jù)記錄獲取到右側(cè)表格，且于左側(cè)區(qū)域以曲線方式表現(xiàn)。
3）風頻圖：查詢設定時間段內(nèi)，各風速區(qū)間出現(xiàn)的次數(shù)，以柱狀圖的形式表現(xiàn)。
4）關系對比圖：在同一曲線控件內(nèi)同時顯示兩個不同變量在同一時間段內(nèi)的線性對比關系。
3.5有功功率跟蹤控制功能
風電場正式運行過程中，為了避免風力強度較高時，風力發(fā)電電量傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的功率過大，需要在不同的風力情況下，自控控制開啟不同數(shù)量的風機，使風力發(fā)電的功率按照計劃的輸送功率運行，因此系統(tǒng)在設計實施過程中專門加入了有功功率跟蹤控制功能。
邏輯控制模塊單元：
●首先對單個風機都設定是否參與AGC自動控制單元：在運行過程中，如果因為檢修或者其他原因可以手動將一臺或多臺風機停止參與AGC自動控制，自動控制時該風機不再參與自動運算。
●停風機自動控制單元：在當前時間情況下，比較當前所有風機的總體發(fā)電功率和中調(diào)設定的有功功率數(shù)據(jù)差，在總體發(fā)電功率大于有功功率的時候，停機運行部分風機。
●風機停機選擇：在需要停止的風機選擇上，需要首先篩選檢修或其他原因未參與AGC控制的風機，然后取消部分當前停止的風機，從1號開始遍歷所有的風機，查找單個風機的發(fā)電功率比較接近功率差值的風機，停止掉該風機。該方案存在的缺點是可能找不到適合的風機，這時還需要從1號開始停止風機的運行，同時在找到的情況下可能存在直接多次停止同一臺風機的情況，不建議采用該方案。
●手動投入情況：界面存在手動輸入框，可以人工輸入設定功率，系統(tǒng)自動判斷該設定為較高優(yōu)先級，自動根據(jù)輸入數(shù)據(jù)控制風機的運行。
●風機運行的判斷：在實際發(fā)電功率曲線和設定功率曲線差值較大，實際發(fā)電功率較小的情況下，自動啟動風機的運行。啟動方案為，首先判斷出每臺風機的平均發(fā)電功率，在差值處于某一個點的情況下開始判斷，啟動功率差值/平均發(fā)電功率臺風機，啟動順序從停止風機的順序開始，即從最初停止的風機啟動運行。
控制單元會根據(jù)預先設定的限值與實時數(shù)據(jù)進行比對，根據(jù)控制策略實現(xiàn)對風機的手動或者自動投切，從而達到各個回路的負荷平衡。
四、效益分析
系統(tǒng)投運后遠程監(jiān)控中心與風場控制中心數(shù)據(jù)庫平臺通訊，作為系統(tǒng)的客戶端，將各個風廠的相關數(shù)據(jù)都采集到該中心。采集的數(shù)據(jù)分為實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并且可提供運維記錄管理以及對電廠的產(chǎn)能進行預測。整套系統(tǒng)的投運實現(xiàn)了中心與風場之間數(shù)據(jù)交互，通過先進的軟、硬件技術和控制理論，提高了工作效率。由于實現(xiàn)了風機的遠程監(jiān)控與控制，使得運維人員能迅速快捷地了解風機的實時運轉(zhuǎn)狀況，提高了突發(fā)故障的排查速度，降低了整體運維成本。
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