风电场监控系统现状和趋势.doc

风电场监控系统现状和趋势综述 作者: 　　摘 要：本文分析了当前国内与国外风电场监控系统的发展现状，分析了研究的背景，风电场的SCADA 系统构架与组网方式，包括硬件与软件方面。进而介绍了国内外著名风电监控厂家的组网方式，并进行了比较，得出合适的方案。然后分析风电场监控的主要功能以及高级功能，结尾对风电场监控系统进行了展望。 关键词：风力发电；风电场监控；组网；高级功能；IEC614001 1引言 当前，全球能源供应紧张，环境问题日益突出[1]，风能具有储量巨大、分布广泛、清洁无污染和可再生的特点，符合人类可持续发展的要求，越来越受到世界各国和地区的广泛关注。世界风电产业近来迅速发展，风力发电已经成为解决世界能源短缺的重要途径之一。风力发电的快速发展，在全球范围内催生了一个庞大的风能产业。 　　由于风力发电的本身条件限制，风力发电机一般工作于恶劣的环境下，在无人值守的情况下长年运行，因而要保证对其进行实时、可靠的控制。在大型风力发电场，通常需要对几十台或上百台风力发电机进行集群控制，这就要求采用先进的控制技术和通信手段。微机控制以其高可靠性、高性能价格比为这一实现提供了现实依据。 　　在一个现代化的大型风电场中，如何有效地对各风力机状态进行监视和控制，使整个风电场安全,可靠,经济地运行变得至关重要 。近些年已经在火电、水电等传统电力行业得到广泛应用的监控与数据采集(SCADA)系统为解决大规模风电场的SCADA 提供了基本的技术途径[2-4]。 　　在电力系统中，监控与数据采集(SCADA, Supervisory Control And Data Acquisition)系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。SCADA 系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及事故报警等功能。在风力发电系统中应用SCADA，可以保证系统的信息完整，正确掌握风电系统的运行状态，帮助快速诊断系统故障，提高生产效率 。风电场SCADA 系统能对风电机功能进行现场或远程控制，并通过收集风电场的数据，分析和报告风电机的运行情况[5]。 　　随着风电在全世界范围的发展，国内国外有不少公司致力与SCADA 系统开发，这些公司的优秀产品包括，国外：丹麦瑞思国家实验室于2000 年到2003 年开发的Clever Farm 系统[6],英国Garrad Hassan 公司的GH SCADA 系统[7]，美国赛风公司的Second WIND-ADMS系统，还有Vestas Online 美国卓越通讯的SCADA 系统，国内的有：南瑞电控所NS2000W华锐风电，金风公司的监控和远方监测系统[8-10]。 2 风电场的SCADA 系统构架与组网 2.1 风电组网构成 一 硬件 一种典型的风电场SCADA 系统由变电站，气象站、风电机组、远程接口单元（RIU) 、现场通信网络、SCADA 现场服务器、现场工作站、远程客户端等组成[11][24][25]。 二 软件 各个公司的软件环境和平台,数据库的选取都不一样[12]。有的按照风电国际标准IEC61400-25 监控通讯标准来设计组网，大部分都是在自己公司建立的标准上通讯[22]，并不统一。2006 年12 月,国际电工委员会(IEC)公布了由IECTC88 技术委员会起草制定的IEC61400-25 标准。该标准是IEC 61850 标准在风力发电领域内的延伸,专门面向风电厂的监控系统通信[26] . 2.2 风电组网的硬件构成 图1 中主体部分为风力机塔基内的控制柜，其中可编程逻辑控制器(PLC)主要负责该风力机运行状态的监控及根据程序发出相应控制信号给I/0 端口，同时负责各种数据和参数的实时获取。因塔基至短舱之间距离较远，PLC 通过光缆与风力机短舱相连，以保证数据及控制信号的安全快速传输。PLC 与外部的连接通过光纤以太网实现[13]。 　　风机现场通过光纤以太网连接所有硬件设备，实现数据共享。 　　风电场的监控中心的设计有2 种方案： 　　第一种方案：在风电场中设置一个监控站，监控站内计算机与光纤以太网连接，以监控和实时调度风电场总体运行及对各台风力机运行状况，此种模式适用于小规模的风电场。 　　另一种方案是以太网与Internet 连接，将该风电场的实时运行数据和各参数通过Internet送至远距离的监控中心，由监控中心对各风电场统一监控、维护、调度。此种模式适用于大规模的风电场。 2.3 风电网的软件构成 1.软件环境 操作站和服务器用的是软件环境一般使用的有LINUX ,微软的WIDOWS NT/XP 环境等。 2.支撑平台 SCADA 系统一般由数据库管理系统，网络管理系统，图形管理系统，报表管理系统，