安科瑞 鮑靜君

　　作(zuò)為清潔能(néng)源之(zhī)一
，風(fēng)力發電場(cháng)近幾年裝(zhuāng)機(jī)容量(liáng)快速增長(cháng)。8月17日(rì)
，國家能源局(jú)發布(bù)1-7月(yuè)份全國電(diàn)力(lì)工業統計數據。截(jié)至7月(yuè)底
，全(quán)國(guó)累計(jì)發(fā)電裝機容(róng)量(liáng)約27.4億千(qiān)瓦
，同(tóng)比增長(cháng)11.5%。其中
，太(tài)陽能發(fā)電(diàn)裝(zhuāng)機容量(liáng)約(yuē)4.9億千瓦(wǎ)
，同比(bǐ)增(zēng)長(cháng)42.9%；風(fēng)電裝(zhuāng)機容量約(yuē)3.9億千(qiān)瓦
，同(tóng)比增長(cháng)14.3%。風力(lì)發電場(cháng)分為(wéi)陸(lù)上風(fēng)電和(hé)海(hǎi)上風(fēng)電(diàn)
，一般(bān)地(dì)處偏(piān)僻(pì)
，安裝比較分(fēn)散(sàn)
，環(huán)境(jìng)也比較(jiào)惡劣
，因(yīn)此(cǐ)風(fēng)電(diàn)場需(xū)要(yào)一套(tào)遠程(chéng)監(jiān)控係(xì)統
，便於運維(wéi)人員管(guǎn)理(lǐ)風(fēng)電場運(yùn)行。

　　1. 風力發電場(cháng)的電氣設備

　　每台(tái)發電機組的頂部機倉配備有一個渦(wō)輪發電機(jī)
，前端是可(kě)調(tiáo)整角度(dù)的風(fēng)葉(yè)
，係統可(kě)根據(jù)不同(tóng)的風力(lì)狀況來(lái)調(tiáo)整風(fēng)葉的傾(qīng)斜(xié)角(jiǎo)度
，風(fēng)葉一般的(dí)轉速為(wéi)10～15轉(zhuǎn)/分(fēn)
，通過變速(sù)箱(xiāng)可調(tiáo)節(jié)到(dào)1500轉(zhuǎn)/分的(dí)轉速(sù)驅動發(fā)電機。在(zài)機倉(cāng)裏同時(shí)也配置一台工(gōng)業(yè) PLC用(yòng)於控製及相關數(shù)據采(cǎi)集
，通(tōng)過(guò)PLC采集風(fēng)速，風(fēng)向，轉速(sù)，發電(diàn)有(yǒu)功功率及(jí)無功功率(shuài)等相關數(shù)據
，並通過采(cǎi)集(jí)的(dí)數據對(duì)發電機進(jìn)行實時控(kòng)製。陸(lù)上在風機塔(tǎ)底端還設置箱變(biàn)負責升壓和匯(huì)流
，根據功率(shuài)和(hé)地理條件(jiàn)
，多(duō)台(tái)風(fēng)機(jī)一次升壓後並(bìng)聯匯(huì)流接入升壓(yā)變(biàn)電(diàn)站
，通(tōng)過升(shēng)壓變壓器(qì)進一步提升電壓後並入大(dà)電(diàn)網(wǎng)為(wéi)電網(wǎng)輸(shū)送電(diàn)能。風(fēng)力發(fā)電場的電氣接綫(xiàn)示意(yì)圖如圖1所(suǒ)示。風機發出(chū)的電壓(yā)一(yī)般為0.69kV
，經過箱變升壓為(wéi)10kV或(huò)者(zhě)35kV
，多(duō)台並(bìng)聯匯(huì)流(liú)後(hòu)接(jiē)入升壓變(biàn)電(diàn)站的(dí)低壓側母(mǔ)綫(xiàn)
，再(zài)次經過(guò)主變(biàn)壓器(qì)升(shēng)壓至(zhì)110kV或(huò)者更(gēng)高電壓等級(jí)後接入電網(wǎng)。

　　不同(tóng)於陸(lù)上(shàng)風電
，海上(shàng)風電(diàn)由於環(huán)境(jìng)惡劣(liè)（高濕度，高(gāo)鹽(yán)密度(dù)）
，用(yòng)於一次升壓(yā)的(dí)幹(gān)式變壓(yā)器集成(chéng)在(zài)風(fēng)機的(dí)機(jī)倉內
，這樣既解決(jué)了整個(gè)機組(zǔ)的(dí)占(zhān)地(dì)麵積(jī)問題
，又(yòu)避(bì)免了將變壓(yā)器安裝在(zài)較低位置(zhì)所(suǒ)帶(dài)來的防(fáng)護困(kùn)難問題(tí)。

2. 風(fēng)力發電(diàn)場的保(bǎo)護和測控設(shè)備

　　風力(lì)發電(diàn)場(cháng)從風(fēng)機發電(diàn)-升(shēng)壓箱(xiāng)變(biàn)-匯流(liú)-升壓站中壓母(mǔ)綫--主變壓(yā)器-升壓站高(gāo)壓(yā)母綫(xiàn)--高壓(yā)出(chū)綫(xiàn)--電網(wǎng)並(bìng)網
，中(zhōng)間(jiān)需(xū)要經(jīng)過(guò)兩次(cì)升壓(yā)後(hòu)並入(rù)電網(wǎng)
，電氣(qì)設備的(dí)數量(liáng)和種類比(bǐ)較多
，任意(yì)環節出現故障(zhàng)都會影(yǐng)響(xiǎng)風(fēng)力(lì)發電場(cháng)的正常(cháng)運(yùn)行(háng)。因此需要(yào)在(zài)風(fēng)力發電(diàn)場的(dí)各(gè)個環(huán)節設置(zhì)保護和(hé)測控(kòng)裝置
，監(jiān)測(cè)風電場的運行狀態(tài)。圖(tú)2為風力發電(diàn)場的(dí)保(bǎo)護和測(cè)控裝(zhuāng)置(zhì)配置示意圖(tú)。

2.1 箱(xiāng)變測(cè)控裝(zhuāng)置(zhì)

　　在(zài)陸上(shàng)風力發電(diàn)場為降(jiàng)低綫路損耗
，一(yī)般(bān)在(zài)風(fēng)機(jī)旁配置0.69/35(10)kV箱式(shì)升(shēng)壓站(zhàn)。風電場(cháng)各(gè)風機(jī)間距達數(shù)百米(mǐ)
，離集控室較遠；升壓變均(jūn)處於空(kōng)曠(kuàng)的野(yě)外(wài)
，自(zì)然環境(jìng)比較(jiào)惡劣(liè)
，不方(fāng)便人(rén)工巡視
，使(shǐ)得箱(xiāng)變測(cè)控(kòng)成為(wéi)風電場的監控難點(diǎn)。箱(xiāng)變(biàn)測控(kòng)裝置是風(fēng)電場監(jiān)控(kòng)係(xì)統的核心部分(fēn)
，對(duì)箱變實(shí)現智(zhì)能化(huà)管(guǎn)理。箱(xiāng)變測控裝(zhuāng)置能夠對(duì)風(fēng)電箱變(biàn)進行保(bǎo)護(hù)和遠(yuǎn)程監控(kòng)
，實現(xiàn)“遙信(xìn)，遙(yáo)測，遙(yáo)控，遙(yáo)調(tiáo)"功(gōng)能(néng)
，大大提高風電場的運維(wéi)效(xiào)率。

　　AM6-PWC箱變(biàn)保(bǎo)護測控裝置(zhì)針對風電(diàn)及光伏(fú)升壓變不同要求的(dí)集保(bǎo)護(hù)，測(cè)控，通(tōng)訊一體(tǐ)化(huà)裝置
，其功(gōng)能配置如下(xià)表所(suǒ)示(shì)。

2.2 低(dī)壓側綫路和母(mǔ)綫保(bǎo)護測(cè)控

　　多台(tái)風(fēng)機經過第(dì)一次升壓為35(10)kV後(hòu)並聯為(wéi)一(yī)個(gè)回(huí)路接入升(shēng)壓(yā)變(biàn)電(diàn)站低(dī)壓(yā)側母綫(xiàn)
，當風電(diàn)場(cháng)風機(jī)數量比較多時
，匯(huì)入升壓變電站低壓側(cè)母綫的(dí)綫(xiàn)路也比較(jiào)多(duō)。為了實現(xiàn)監(jiān)測
，綫(xiàn)路配(pèi)置綫路保護裝(zhuāng)置，多(duō)功(gōng)能測控(kòng)儀表(biǎo)，電(diàn)能質量監測裝置，無(wú)綫測溫(wēn)裝置
，實現(xiàn)對綫(xiàn)路(lù)電氣保(bǎo)護，測(cè)量(liáng)以(yǐ)及溫(wēn)度(dù)的(dí)實(shí)時(shí)監測
，低壓(yā)側母(mǔ)綫(xiàn)設置弧(hú)光保護(hù)裝置.

　　2.3 主(zhǔ)變壓器(qì)保(bǎo)護(hù)測(cè)控(kòng)

　　風(fēng)機發(fā)電在低壓(yā)側母綫匯流後經過主變(biàn)壓(yā)器(qì)升(shēng)壓至110kV並入電網。主(zhǔ)變壓(yā)器配(pèi)置(zhì)差(chà)動(dòng)保護，高後(hòu)備保(bǎo)護(hù)，低(dī)後備保(bǎo)護，非電量保(bǎo)護(hù)，測(cè)控裝(zhuāng)置及變壓器溫控(kòng)，檔(dàng)位變送(sòng)器(qì)
，實現對主變壓器的(dí)保(bǎo)護測(cè)控功能
，集(jí)中(zhōng)組(zǔ)屏(píng)安裝(zhuāng)。

　　2.4 高(gāo)壓(yā)綫路(lù)保護測(cè)控

　　風力發電場發(fā)出的電能經(jīng)過(guò)兩(liǎng)次升(shēng)壓至110kV後(hòu)並(bìng)入電(diàn)網(wǎng)
，110kV綫路(lù)配置光纖縱差(chà)保護(hù)，距離保(bǎo)護，防(fáng)孤島保(bǎo)護，測(cè)控裝置等。

　　3. 風力發電場(cháng)監(jiān)控係統(tǒng)

　　風(fēng)力發電場監(jiān)控(kòng)平(píng)台實現對(duì)風電場(cháng)的運行(háng)狀態(tài)和風(fēng)機的實時(shí)數據(jù)進(jìn)行監測，控製和(hé)管(guǎn)理(lǐ)
，提高風電場的可(kě)靠性和(hé)運(yùn)行效(xiào)率
，降低維護成(chéng)本
，實現(xiàn)智能化管(guǎn)理(lǐ)。

　　風力(lì)發電(diàn)場(cháng)占(zhān)地(dì)麵(miàn)積(jī)比(bǐ)較大(dà)
，設(shè)備(bèi)分散
，係(xì)統對(duì)數據通訊(xùn)可(kě)靠性和(hé)實時(shí)性要(yào)求(qiú)比較高(gāo)。在具備(bèi)條(tiáo)件(jiàn)的情況下(xià)采用光(guāng)纖(xiān)冗(rǒng)餘環網進行(háng)數據(jù)采集和(hé)通(tōng)訊
，也(yě)可(kě)以采(cǎi)用LORA無綫方式進(jìn)行數(shù)據傳輸。

　　圖4 風(fēng)力發(fā)電(diàn)場(cháng)監控係(xì)統(tǒng)圖風(fēng)機機(jī)組PLC和箱變(biàn)測控裝置數據(jù)通(tōng)過光(guāng)纖環(huán)網上傳(chuán)至控(kòng)製室數據服務器
，升(shēng)壓站(zhàn)綜合自(zì)動(dòng)化係統數據通過(guò)以(yǐ)太(tài)網上(shàng)傳數據服務(wù)器
，多功能(néng)儀表，無(wú)綫(xiàn)測(cè)溫，溫度變送器(qì)，檔位變送器(qì)，直(zhí)流係統以(yǐ)及其它智能設(shè)備接入通(tōng)訊管理(lǐ)機(jī)上(shàng)傳數(shù)據(jù)服(fú)務(wù)器(qì)
，如圖(tú)4所(suǒ)示(shì)。

3.1 風(fēng)場監控(kòng)

　　對整個風電場風(fēng)機(jī)的基本參(cān)數（包括風(fēng)速(sù)
，功率(shuài)
，轉速等）的(dí)綜(zōng)合展示(shì)
，並且(qiě)可通(tōng)過遠(yuǎn)程(chéng)控製(zhì)單個或(huò)多(duō)個(gè)風(fēng)機(jī)的啟停
，實(shí)現(xiàn)對每(měi)個風(fēng)機(jī)的日發電(diàn)量(liáng)
，月(yuè)發電(diàn)量
，年發(fā)電(diàn)量(liáng)的(dí)監控(kòng)
，便(biàn)於(yú)實時監視風機的運(yùn)行(háng)狀(zhuàng)況(kuàng)。

　　3.2 機(jī)組監(jiān)控

　　對(duì)機(jī)組內(nèi)的各(gè)個(gè)控製(zhì)模塊(kuài)的參數(shù)以(yǐ)及控製(zhì)狀態的監(jiān)控
，模(mó)塊包括：變(biàn)槳
，偏(piān)航(háng)
，齒輪箱
，發電(diàn)機
，液(yè)壓站(zhàn)
，機(jī)艙
，變流器
，電網(wǎng)
，安(ān)全鏈(liàn)
，轉矩
，主軸
，塔基(jī)
，測風(fēng)儀等(děng)。實(shí)現(xiàn)對每(měi)個模塊的參(cān)數，故(gù)障及趨(qū)勢(shì)圖的(dí)綜(zōng)合展(zhǎn)示(shì)。

　　3.3 實(shí)時(shí)數據(jù)顯示

　　風電(diàn)場(cháng)內(nèi)的風機(jī)，變(biàn)電(diàn)站(zhàn)等設(shè)備都配備(bèi)傳感器和監測設備
，能夠實時(shí)采集(jí)設備的運(yùn)行電(diàn)氣(qì)數據，溫度，振動等參(cān)數
，異常時及時(shí)預(yù)警。

　　3.4 功(gōng)率管理

　　對(duì)有功(gōng)參數和無功參數(shù)的(dí)展(zhǎn)示(shì)，有功與無(wú)功的控(kòng)製調節等(děng)功能
，切(qiē)實可(kě)行(háng)的降(jiàng)低企業(yè)的運(yùn)營成本
，為實(shí)現節(jié)能(néng)減(jiǎn)排(pái)的(dí)目標(biāo)提供數(shù)據(jù)支撐(chēng)。

　　3.5 生產報表

　　對風電量(liáng)，風(fēng)場性(xìng)能(néng)指標，機組新能(néng)等(děng)重(zhòng)要參(cān)數(shù)進行報表(biǎo)功能的(dí)顯(xiǎn)示和(hé)
，支(zhī)持按照(zhào)時(shí)間維(wéi)度（日，月，年）統(tǒng)計(jì)各(gè)風電場設備的(dí)運行情(qíng)況(kuàng)。按日(rì)，月(yuè)，年(nián)的(dí)查詢方式(shì)
，對重(zhòng)要(yào)參(cān)數(shù)進行分(fēn)類(lèi)分項(xiàng)統計
，並生(shēng)成(chéng)報表(biǎo)。

　　3.6 統計分析(xī)

　　支(zhī)持多種統計分析(xī)功能
，充分挖掘(jué)數據潛在價值(zhí)
，提(tí)供(gōng)節(jié)能優化方案(àn)
，為管理(lǐ)者提(tí)供決策(cè)依據(jù)
，切(qiē)實可(kě)行的提(tí)高(gāo)企業(yè)的(dí)管理(lǐ)水(shuǐ)平
，並且(qiě)實現節能(néng)減(jiǎn)排，科學生(shēng)產(chǎn)的(dí)目(mù)標。分析(xī)方式包(bāo)括(kuò)：故障(zhàng)統計
，功率曲(qū)綫
，可利用(yòng)率統(tǒng)計
，風(fēng)玫(méi)瑰(guī)圖
，風(fēng)速功率(shuài)報表(biǎo)
，月日(rì)利用率以及停(tíng)機(jī)時間統(tǒng)計(jì)等