基于分散式风电的集控方案设计与实施

【摘 要】当前风力发电已经被广泛应用.风力发电是一种新型发电技术，与火力发电相比风力发电具有无污染的特点.在保护环境的观念日益深入人心的背景下风力发电的作 用越来越重要.当前分散式风场达到了风电场的无人值守的理想效果，使风电运行管理水平得到进一步提高。本文主要分析了基于分散式风电的集控方案设计与实施

【关键词】分散式风电；集控方案；设计实施

引言

当前风电产业的特点是高度集中、高电压和远距离。风电出力特性相比常规能源，它的波动更大，随机性也比较较大，可预测性偏低，一般情况下风电调度运行不能弃风。随之，风电产业采取“规模小、电压低、分布式、就地分散接入电力系统”的风电形式呼之欲出，称为“分散式风电”。

一、分散式风电集控系统的概述

分散式发电特点为：总装机的容量低，风机切入切出对微电网冲击很小；规模偏小，输电距离比较短，普遍运用风场把附近电网的变电站及输送线路；发出来的电能于地面快速消化，经济效益比较高，但风电也因分散的特点，也成了阻碍运行管理的主要因素，从而对风电相关技术要求越来越严格。

现代信息技术可以实现对风电场的远程监测控制。风电集控系统的主要内容包括平时对风电场设备运行状态和当地的风力状况进行监测；通过集中控制协调各个风机发电入网；在监测到设备故障时做出处理对策，及时解决保障系统平稳运行。

二、分散式风电集控设计方案

（1）集控设计的总体思路是利用调度和集中控制两个系统的协同运作来实现对分散的风电场运行状态的监测。

（2）风电集中控制的第一步是监测。监测的主要内容包括三部分：风场各位置风机的运行状态及运行中产生的各种数据；风场的监控录像数据；风场其他电力设备的状态数据。

（3）集控系统中监测系统的组成：发电风机的数据收集和监视控制系统，录像监视系统和主要电力设备，比如风场开关站的数据收集和监视控制系统。

（4）为了保障系统的安全可靠，需要在设计中进行冗余设计。

（5）为了提高系统的运行速度和监测的灵敏度，需要对集控系统进行分区。为了叙述方便，把对直接参与发电过程的设备进行监控的实时控制区命名为A区；虽然也随系统运行，但是不参与实时控制的非控制生产区为B区，另外一部分就是生产管理区，用C区表示。

三、分散式风场集中监控系统的网络设计

（一）风场端的网络设计

因为风场内数据安稳定性、安全性等方面要求各不同，设计上报方式也跟着不同。例如视频数据独立组网，直接接入光端机上报。无功补偿信息、开关站信息本身是IEC103报文，就可选择远动装置进行采集。对于气象测风信息、电能质量在线监测信息、电能量信息、风机监控信息，要进行规约转换装置转换为IEC103报文之后由远动装置进行采集。再运用远动装置将数据分类处理转换为IEC104报文经过路由器及纵向加密一并送往调度与监控中心。

（二）远程通信的网络设计

租用电力公司使用的通信通道是各风场及监控中心都设置有三个2M的独立数字通道。租用电力公司使用的通信通道是由离风场最近的变电站接入，再最远离监控中心的变电站接出。三个2M的通道供给视频信息、风机信息与远动信息进行使用。

（三）监控中心内网设计

监控中心内采用的设计为双网设计，有3个安全区。其中一个区是实时控制区，由1个分机数据服务器、2个监控工作站、1个AGC服务器、1个AVC服务器和1个GPS、2个数据采集服务器、2个风机操作员站组成。历史数据储存、安全监控、人机交互及网络管理功能及4座电场运行界面显示，从而达到风电场无需人值班的理想状态；达到对各风场设备情况有效监控的目的；提高对特殊状况下的判断能力；各风电场能安全的进行操作；各个风电场运行管理的进一步提高；也做到有效监控其他分析系统及满足应用的需要。

四、分散式风电集控的实际应用

（一）风功率的预测的实施

用物理模型分析及统计模型为基础的预测过程称为风功率预测，风电场未来的输出功率是依据数值天气预报数据及结合风力发电机组运行的情况预测分析出来的。而风功率预测子系统是依据风场实时有功无功数据与气象部门的数值天气预报数据、测风塔实测气象数据，要对未来某一时段风电场的发电情况进行分析预测是采用的是支持向量机、神经网络等多种计算法，并要及时报予电力调度部门。

（二）风场AGC的应用

当电网频率发生偏差较大时，为了使联络线的交换功率和系统频率能有效维持，各个控制地区应依据本区域内的控制误差来调控本地区内风力发电机组的出力，协调好电网从而进行调频。其电力系统调度依据风功率预测系统的风力发电场当前尽可能的最大出力，调度信息要充分考虑到经济能力、运行的安全性等制定出相应的控制发电对策，最后发送风场出力目标值到风机服务器。风机服务器再依据机组的实时运行工况及控制特性进行目标出力在风机上的分配，使风场功率调整和跟踪得到实现。

（三）风场AVC的应用

如风场离负荷中心远，又接入末端电网的情况下，由于受负荷变化和受风力资源的影响，因而电压有较大波动，造成了风场发电大时电压低和发电小时的电压高的问题越发严峻，电网的安全运行得不到保障。因而实现对无功的自动控制与系统的电压十分迫切。以电力调度下发的控制电压目标值为根据风场实时运行工况及结合设备的安全因素、电网，利用控制算法产生单台风机的无功输出目标值及场内SVG的无功输出目标值，最后转发到风机服务器、SVG控制器执行、开关站SCADA服务器，实现风场电压自动调整功能的整个过程就是风场AVC子系统运行的表现。

五、结束语

随着风电产业的的不断的发展，面对越来越庞大的风场监控的数据量，想要提高系统运行能力其控制系统相应的就要有更好更强大的硬件。要达到对统计点某时间段内的原始数据或者统计数据进行统计运的目的，系统也应能提供通用统计的功能，这样广大的用户就可通过自由选择统计算法。还应针对越来越复杂的风场特点，制定出一体化的控制系统设计的解决方案。其控制系统能有效处理相关数据，风功率预测、AGC、AVC等系统不再是孤立存在的，而是在同个数据服务、同个平台进行高效的应用。

参考文I

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