贛西多山地區(qū)分布式風力發(fā)電機群遠程監(jiān)控系統(tǒng)方案

作者　劉亞楠 范義 鄧淼 江西省電力設計院(江西 南昌 330096)

劉亞楠(1989-)，女，碩士，中級工程師，研究方向：風電場電氣。

摘要：江西風電場常建立在海拔高、環(huán)境惡劣的山上，且風電場內風機分布面積廣，數(shù)量多。在山上設置無人值守站，山下設置控制中心，不僅可以降低集電線路造價，還方便后期的運營維護。本文以江西新干七琴城上風電場為例，對風電場遠程監(jiān)控系統(tǒng)、系統(tǒng)遠動及通信方式進行了簡要的分析及敘述。

引言

　　江西新干七琴城上風電場共裝設72臺單機容量為2MW的風力發(fā)電機組，其中七琴區(qū)域33臺，城上區(qū)域39臺。七琴及城上區(qū)域分別在山上建設一座無人值守升壓站。在七琴及城上山下中間區(qū)域新建一座控制中心，控制中心內設集中控制室、380V配電間、直流及UPS配電間及柴油機房。

　　七琴220kV及城上110kV升壓站采用一套綜合自動化系統(tǒng)，無人值班的運行方式。七琴和城上風電場分別在各自的升壓站內設置繼電器室，在山下集中控制室內對七琴和城上風電場升壓站、風力發(fā)電機組及集電線路設備進行遙測、遙控、遙信，也可就地對單臺風力發(fā)電機組和箱變進行控制，信號由七琴升壓站通過光纜傳輸至城上升壓站，再通過光纜傳輸至山下控制中心。

1 監(jiān)控系統(tǒng)

1.1 風電場監(jiān)控系統(tǒng)

　　風電機組的主要控制方式為集控室控制。集中控制室設風電場監(jiān)控主機，監(jiān)控主機通過光纖連接到就地控制系統(tǒng)，對風場內各風力發(fā)電機進行集中監(jiān)控和管理，也可通過通信網(wǎng)絡將風電場風電機組的遙測、遙信量上傳到風電場的上級調度部門。

1.2 升壓站監(jiān)控系統(tǒng)

1.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)組成

　　升壓站采用綜合自動化系統(tǒng)，采用分層分布式結構，設置全站控制級和就地控制級二層結構，二層之間通過網(wǎng)絡互聯(lián)。間隔層按照電氣間隔單元劃分，在站控層及網(wǎng)絡失效的情況下，間隔層仍能獨立完成間隔層的監(jiān)測和斷路器控制功能。計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過Moden與調度中心通訊。全站控制級設備主要由主機/操作員站、工程師站、遠動主站、通訊網(wǎng)絡GPS時鐘等組成，就地控制級設備主要由測控設備和保護設備組成。微機防誤閉鎖裝置可獨立設置，也可作為站控層的一個設備。

1.2.2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構

　　站控層網(wǎng)絡為雙網(wǎng)，網(wǎng)絡傳輸速率為10/100Mb/s，通訊介質為五類雙絞線。站控層為全所設備監(jiān)視、測量、控制、管理的中心，物理連接通過雙絞線或光纖與間隔層相連。它負責站控層各個工作站之間和來自間隔層的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問請求。其網(wǎng)絡協(xié)議符合國際標準化組織OSI模型。具有良好的開放性。站控層網(wǎng)絡按雙網(wǎng)配置，網(wǎng)絡配置規(guī)模滿足工程要求。間隔層至站控層網(wǎng)絡通訊介質采用五類雙絞線連接。站控層、間隔層網(wǎng)絡必須安全可靠，具有足夠的抗電磁干擾能力。且具有基本的管理能力，對網(wǎng)絡的工作狀態(tài)能自動選擇、協(xié)調以及監(jiān)測。

2 系統(tǒng)遠動

2.1 調度關系

　　本風場由省中調直接調度管轄，同時本風電場對贛西地區(qū)電網(wǎng)影響較大，贛西地調需要對新能源電站進行監(jiān)控，本期遠動信息需同向江西省中調和贛西地調發(fā)送。

2.2 電能計量系統(tǒng)

　　七琴城上風電場按照1個風電場進行調度管轄，在七琴及城上升壓站內各配置1面電能計量屏(含電能量采集器及電能表)，城上升壓站內的電能計量屏將采集到電能量數(shù)據(jù)通過已有的光傳輸裝置送往七琴升壓站的電能計量屏內的電能量采集器，再通過電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)送往江西省調及贛西地調電能量主站系統(tǒng)。

2.3 電能質量監(jiān)測分析系統(tǒng)

　　將七琴220kV升壓站主變高壓側、城上110kV升壓站主變高壓側設置為電能質量監(jiān)測分析點，全站共配置1套電能質量監(jiān)測系統(tǒng)。在七琴及城上升壓站內各配置1面電能質量監(jiān)測主屏。主屏利用站內2M獨立通道將七琴、城上升壓站內的電能質量監(jiān)測數(shù)據(jù)送往江西省電力科學研究院電能質量監(jiān)測主站系統(tǒng)。

　　在七琴220kV升壓站內配置兩套調度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設備，江西省調一套，贛西地區(qū)調一套。

2.4 同步相量測量單元(PMU)

　　在七琴升壓站內配置1面PMU主屏，在城上升壓站內配置1面PMU采集分屏，城上升壓站內的PMU采集屏將采集到PMU數(shù)據(jù)通過已有的光傳輸裝置送往七琴升壓站的PMU主屏，PMU主屏接入七琴升壓站內的江西省調數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設備，然后送往江西省調WAMS主站系統(tǒng)。

2.5 AGC/AVC控制系統(tǒng)

　　七琴城上風電場僅配置1套升壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，在七琴升壓站內配置2臺計算機監(jiān)控系統(tǒng)站控層主交換機，在城上升壓站內配置2臺計算機監(jiān)控系統(tǒng)站控層主交換機，城上升壓站及七琴升壓站之間的站控層主交換機通過光纖直連，組成1個站控層網(wǎng)絡。

2.6 風功率預測系統(tǒng)

　　風電場內配置1套風功率預測系統(tǒng)，考慮在七琴區(qū)域配置1臺氣象數(shù)據(jù)采集塔，在城上區(qū)域配置1臺氣象數(shù)據(jù)采集塔。主要采集和預測風電場七琴片區(qū)的風功率。風電場城上片區(qū)僅配置1套測風塔及相應采集設備，將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)通過已有的光傳輸設備送至七琴升壓站的風功率預測系統(tǒng)中，然后統(tǒng)一將兩個片區(qū)的風功率預測數(shù)據(jù)送往江西中調風功率預測主站。

3 系統(tǒng)通信

3.1 七琴及城上升壓站

3.1.1 系統(tǒng)通信

　　本工程隨七琴升壓站～五老峰升壓站1回220kV線路架設2根24芯OPGW光纜，隨城上升壓站～七琴升壓站1回110kV線路架設2根24芯OPGW光纜。

　　省網(wǎng)及地區(qū)網(wǎng)：在七琴升壓站配置省網(wǎng)及地網(wǎng)SDH 622M光傳輸設備各一套，在對側變電站省網(wǎng)及地網(wǎng)設備分別新增2塊SDH 622M光板，經本工程新建OPGW光纜建設七琴升壓站～五老峰風電場跳纖～溧江變的SDH 622M光纖通信電路(利用2根光纜，分別開通1個1+0電路)，將七琴城上風電場接入省網(wǎng)光纖網(wǎng)絡及贛西地區(qū)光纖網(wǎng)絡。

　　在城上升壓站配置1套SDH 155M光傳輸設備和1套SDH 622M光傳輸設備，將城上升壓站的電能計量、視頻監(jiān)控等信息傳送至七琴升壓站和山下集中控制中心。

　　配置七琴升壓站與江西省調，七琴升壓站與贛西地調各一對PCM，開通七琴升壓站——江西省調，七琴升壓站——贛西地調的PCM話路。

　　在七琴、城上升壓站各配置1套PDH 155M設備，將山上七琴、城上升壓站的場內信息送至山下的集控室。

　　七琴城上風電場升壓站安裝1路公網(wǎng)電話，用于至省調的備用調度電話通信。

3.1.2 場內通信

　　場內不設置程控交換機系統(tǒng)，生產辦公樓內的行政通信電話由公網(wǎng)運營商提供(配置10門左右)。至調度端的調度電話通過PCM放置小號實現(xiàn)，調度電話帶錄音功能。

　　七琴、城上升壓站各配置4對多頻點的無線尋呼電話，方便風場內運行與維修。考慮七琴、城上升壓站建筑綜合布線各1項。

　　隨場內至風電機組的每條35kV集電線路各敷設1根ADSS光纜。

3.2 山下集控室

　　從山下集控室到七琴供電所自建直徑150mm，高10m的電線桿架設48芯ADSS光纜1根。由于山下集控室出站只有至七琴供電所方向1個光纜路由，為滿足通信通道雙路由的要求，集控室需租用運營商纖芯作為第二路由(集控室—租用纖芯至城上山上升壓站)。

　　省網(wǎng)：在山下集控室配置省網(wǎng)SDH 622M光傳輸設備一套，在溧江省網(wǎng)設備、城上升壓站省網(wǎng)設備各新增1塊SDH 622M光板，經本工程新建光纜建設山下集控室～七琴供電所~路口變(跳纖)~新干變(跳纖)~~溧江變，山下集控室～城上升壓站各1個SDH 622M(1+0)光纖通信電路，將山下集控室通過城上升壓站、溧江變接入江西省網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)絡。

　　地區(qū)網(wǎng)：在山下集控室配置地區(qū)網(wǎng)SDH 622M光傳輸設備一套，在路口變地區(qū)網(wǎng)設備、城上升壓站地網(wǎng)設備各新增1塊SDH 622M光板，經本工程新建光纜建設山下集控室～七琴供電所～路口變，山下集控室～城上升壓站各1個SDH 622M(1+0)光纖通信電路，將山下集控室通過城上升壓站、路口變接入贛州地區(qū)光纖傳輸網(wǎng)絡。

　　集控室利用綜合業(yè)務數(shù)據(jù)設備PDH從山上升壓站PCM引下10路話路至山下集控室。由于集控中心到溧江變光纜線路超過90km，信號衰減較大，需要在集控中心和溧江變配置光放大器一對。

4 結論

　　江西屬于山區(qū)，大部分風電場風機布置在海拔較高的山上，江西新干七琴城上風電場是江西省第一座山上設無人值守站，山下設控制中心的風電場。山下設控制中心可解決運行人員上班遠，生活不方便等問題，同時能實現(xiàn)風電場的運行監(jiān)視、分析、調整與控制，保證風電場的可靠運行。

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　　本文來源于《電子產品世界》2017年第8期第65頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。