贛西多山地區分布式風(fēng)力發(fā)電機群遠程監控系統方案

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(fēng)電場(chǎng)電氣。

摘要：江西風(fēng)電場(chǎng)常建立在海拔高、環(huán)境惡劣的山上，且風(fēng)電場(chǎng)內風(fēng)機分布面積廣，數量多。在山上設置無(wú)人值守站，山下設置控制中心，不僅可以降低集電線(xiàn)路造價(jià)，還方便后期的運營(yíng)維護。本文以江西新干七琴城上風(fēng)電場(chǎng)為例，對風(fēng)電場(chǎng)遠程監控系統、系統遠動(dòng)及通信方式進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析及敘述。

引言

　　江西新干七琴城上風(fēng)電場(chǎng)共裝設72臺單機容量為2MW的風(fēng)力發(fā)電機組，其中七琴區域33臺，城上區域39臺。七琴及城上區域分別在山上建設一座無(wú)人值守升壓站。在七琴及城上山下中間區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(dòng)化系統，無(wú)人值班的運行方式。七琴和城上風(fēng)電場(chǎng)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(fēng)電場(chǎng)升壓站、風(fēng)力發(fā)電機組及集電線(xiàn)路設備進(jìn)行遙測、遙控、遙信，也可就地對單臺風(fēng)力發(fā)電機組和箱變進(jìn)行控制，信號由七琴升壓站通過(guò)光纜傳輸至城上升壓站，再通過(guò)光纜傳輸至山下控制中心。

1 監控系統

1.1 風(fēng)電場(chǎng)監控系統

　　風(fēng)電機組的主要控制方式為集控室控制。集中控制室設風(fēng)電場(chǎng)監控主機，監控主機通過(guò)光纖連接到就地控制系統，對風(fēng)場(chǎng)內各風(fēng)力發(fā)電機進(jìn)行集中監控和管理，也可通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )將風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機組的遙測、遙信量上傳到風(fēng)電場(chǎng)的上級調度部門(mén)。

1.2 升壓站監控系統

1.2.1 監控系統組成

　　升壓站采用綜合自動(dòng)化系統，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(guò)網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)。間隔層按照電氣間隔單元劃分，在站控層及網(wǎng)絡(luò )失效的情況下，間隔層仍能獨立完成間隔層的監測和斷路器控制功能。計算機監控系統通過(guò)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(dòng)主站、通訊網(wǎng)絡(luò )GPS時(shí)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(gè)設備。

1.2.2 監控系統網(wǎng)絡(luò )結構

　　站控層網(wǎng)絡(luò )為雙網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò )傳輸速率為10/100Mb/s，通訊介質(zhì)為五類(lèi)雙絞線(xiàn)。站控層為全所設備監視、測量、控制、管理的中心，物理連接通過(guò)雙絞線(xiàn)或光纖與間隔層相連。它負責站控層各個(gè)工作站之間和來(lái)自間隔層的全部數據的傳輸和各種訪(fǎng)問(wèn)請求。其網(wǎng)絡(luò )協(xié)議符合國際標準化組織OSI模型。具有良好的開(kāi)放性。站控層網(wǎng)絡(luò )按雙網(wǎng)配置，網(wǎng)絡(luò )配置規模滿(mǎn)足工程要求。間隔層至站控層網(wǎng)絡(luò )通訊介質(zhì)采用五類(lèi)雙絞線(xiàn)連接。站控層、間隔層網(wǎng)絡(luò )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(luò )的工作狀態(tài)能自動(dòng)選擇、協(xié)調以及監測。

2 系統遠動(dòng)

2.1 調度關(guān)系

　　本風(fēng)場(chǎng)由省中調直接調度管轄，同時(shí)本風(fēng)電場(chǎng)對贛西地區電網(wǎng)影響較大，贛西地調需要對新能源電站進(jìn)行監控，本期遠動(dòng)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

　　七琴城上風(fēng)電場(chǎng)按照1個(gè)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)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據通過(guò)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(guò)電力調度數據網(wǎng)送往江西省調及贛西地調電能量主站系統。

2.3 電能質(zhì)量監測分析系統

　　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(zhì)量監測分析點(diǎn)，全站共配置1套電能質(zhì)量監測系統。在七琴及城上升壓站內各配置1面電能質(zhì)量監測主屏。主屏利用站內2M獨立通道將七琴、城上升壓站內的電能質(zhì)量監測數據送往江西省電力科學(xué)研究院電能質(zhì)量監測主站系統。

　　在七琴220kV升壓站內配置兩套調度數據網(wǎng)接入設備，江西省調一套，贛西地區調一套。

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數據通過(guò)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據網(wǎng)接入設備，然后送往江西省調WAMS主站系統。

2.5 AGC/AVC控制系統

　　七琴城上風(fēng)電場(chǎng)僅配置1套升壓站計算機監控系統，在七琴升壓站內配置2臺計算機監控系統站控層主交換機，在城上升壓站內配置2臺計算機監控系統站控層主交換機，城上升壓站及七琴升壓站之間的站控層主交換機通過(guò)光纖直連，組成1個(gè)站控層網(wǎng)絡(luò )。

2.6 風(fēng)功率預測系統

　　風(fēng)電場(chǎng)內配置1套風(fēng)功率預測系統，考慮在七琴區域配置1臺氣象數據采集塔，在城上區域配置1臺氣象數據采集塔。主要采集和預測風(fēng)電場(chǎng)七琴片區的風(fēng)功率。風(fēng)電場(chǎng)城上片區僅配置1套測風(fēng)塔及相應采集設備，將采集到的環(huán)境數據通過(guò)已有的光傳輸設備送至七琴升壓站的風(fēng)功率預測系統中，然后統一將兩個(gè)片區的風(fēng)功率預測數據送往江西中調風(fēng)功率預測主站。

3 系統通信

3.1 七琴及城上升壓站

3.1.1 系統通信

　　本工程隨七琴升壓站～五老峰升壓站1回220kV線(xiàn)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(xiàn)路架設2根24芯OPGW光纜。

　　省網(wǎng)及地區網(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(jīng)本工程新建OPGW光纜建設七琴升壓站～五老峰風(fēng)電場(chǎng)跳纖～溧江變的SDH 622M光纖通信電路(利用2根光纜，分別開(kāi)通1個(gè)1+0電路)，將七琴城上風(fēng)電場(chǎng)接入省網(wǎng)光纖網(wǎng)絡(luò )及贛西地區光纖網(wǎng)絡(luò )。

　　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(kāi)通七琴升壓站——江西省調，七琴升壓站——贛西地調的PCM話(huà)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(chǎng)內信息送至山下的集控室。

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

3.1.2 場(chǎng)內通信

　　場(chǎng)內不設置程控交換機系統，生產(chǎn)辦公樓內的行政通信電話(huà)由公網(wǎng)運營(yíng)商提供(配置10門(mén)左右)。至調度端的調度電話(huà)通過(guò)PCM放置小號實(shí)現，調度電話(huà)帶錄音功能。

　　七琴、城上升壓站各配置4對多頻點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)尋呼電話(huà)，方便風(fēng)場(chǎng)內運行與維修?？紤]七琴、城上升壓站建筑綜合布線(xiàn)各1項。

　　隨場(chǎng)內至風(fēng)電機組的每條35kV集電線(xiàn)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(xiàn)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(gè)光纜路由，為滿(mǎn)足通信通道雙路由的要求，集控室需租用運營(yíng)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(jīng)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(gè)SDH 622M(1+0)光纖通信電路，將山下集控室通過(guò)城上升壓站、溧江變接入江西省網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò )。

　　地區網(wǎng)：在山下集控室配置地區網(wǎng)SDH 622M光傳輸設備一套，在路口變地區網(wǎng)設備、城上升壓站地網(wǎng)設備各新增1塊SDH 622M光板，經(jīng)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(gè)SDH 622M(1+0)光纖通信電路，將山下集控室通過(guò)城上升壓站、路口變接入贛州地區光纖傳輸網(wǎng)絡(luò )。

　　集控室利用綜合業(yè)務(wù)數據設備PDH從山上升壓站PCM引下10路話(huà)路至山下集控室。由于集控中心到溧江變光纜線(xiàn)路超過(guò)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，大部分風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機布置在海拔較高的山上，江西新干七琴城上風(fēng)電場(chǎng)是江西省第一座山上設無(wú)人值守站，山下設控制中心的風(fēng)電場(chǎng)。山下設控制中心可解決運行人員上班遠，生活不方便等問(wèn)題，同時(shí)能實(shí)現風(fēng)電場(chǎng)的運行監視、分析、調整與控制，保證風(fēng)電場(chǎng)的可靠運行。

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第8期第65頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。