大唐集团公司风电场集控中心建设原则[教学].doc

中国大唐集团公司风电场集控中心建设原则（征求意见稿）2011年9月目 录一、建设风电场集控中心的必要性1二、建设风电场集控中心的目标和条件1三、区域集控中心的设置原则3附件：风电场集控中心的技术要求4一、建设风电场集控中心的必要性随着集团公司风电项目开发和建设规模的发展，风电场运维管理面临项目位置分散、人员需求增长过快等困难。同时，电网对风电场运维管理的安全性、可靠性，以及对于异常信号、设备缺陷处理的准确和及时提出了更高的要求，特别需要有与之匹配的技术手段、管理机制和系统组织方案，实现强大的告警功能和完善的监视功能。风电场集中控制中心可以通过为上层电力应用提供服务的支撑软件平台和为发电和输电设备安全监视和控制、经济运行提供支持的电力应用软件，实现风电场集中数据采集、监视、控制和优化，并且可以在线为调度和监控人员提供系统运行信息、分析决策工具和控制手段，保证系统安全、可靠、经济运行。对风电企业自身来讲，建立集控中心是利用科技手段对区域风电场及升压站实现“无人值班，少人值守”的一种运行管理模式，通过远近结合，实现对各风场和受控站进行运行监视、倒闸操作、事故异常处理、设备的巡视与维护以及文明生产等全面运行管理。同时，减少人员，提高劳动生产率。二、建设风电场集控中心的目标和条件1、满足现代化生产管理要求满足电网管理的要求，使电网调度和运行人员可以对电网中的设备状态进行监视、控制、统计、分析，制定科学合理的运行方式和检修计划，保证电网的安全运行和高质量供电。满足负荷预测的要求，合理安排风电场的发电计划，降低电能生产费用，实电网的经济调度。利用系统的综合无功、电压控制功能，改善整个系统的无功分布，从而为用户提供良好的电压质量。满足企业整体效益的要求，在确保安全的前提下最大限度地运用风电场设备的生产能力，从而推迟新投资和降低造价。满足安全生产管理的要求，当发生事故时，能够确定事故原因及事故地点，及时快速切除故障点，保证电网的安全，防止事故扩大。满足风电技术进步的要求，积累风机设备状态、运行水平、气象变化及其对设备的影响等各项原始数据，为远期实现功率预测和风机设备选型提供技术支持。2、提高管理水平和工作效率建设区域风电场集控中心，为生产运行的集中监控和统一管理提供了可能，可以促进管理工作的标准化、规范化、信息化。通过对监控信息的统计分析，为决策层和管理层制定生产计划及考核办法提供了依据。3、减少人员，降低成本，提高效益集控中心项目建成后，可以采用视频监控、设备状态监测、电网智能化等先进的技术手段，为风场实现少人值守或无人值守提供有力的技术支持。一定规模的风电场区域运维人员的数量可减少50%左右，整体上还将节约征地、环保、水土、消防、车辆、运输、办公租赁、修缮和维护等费用，降低建设成本，提高投资效益。4、树立企业形象，增强职工凝聚力建设区域性风电场集控中心，集控制、指挥、办公、会议、培训、生活等功能为一体，改善了职工的生产、办公和生活条件，有利于吸引和保留人才，同时可以提升集团公司在当地的企业形象。三、区域集控中心的设置原则建设区域风电场集中控制中心，原则上不增加区域内风电场的工程投资，通过减少各风电场的建筑规模，集中资金用于集控中心的建设。1、同时符合下列条件者，可建设区域风电场集中控制中心： 区域内装规划机规模在30万千瓦以上；区域内有两个以上风电场；风电场距集控中心3小时车程内。集控中心以及风电场的通信方案应使用电力专用通道，且用于通信通道的投资不大于500万元。2、集控中心的建设规模集中控制中心建筑面积应根据所在地区企业远期规划容量和地方经济发达程度而定。原则上30万千瓦装机规模的集控中心，建筑面积不超过3000平方米；根据规划，最大建筑规模不超过5000平方米。3. 集控区域内风电场的建筑规模集中控制区域内的风电场用于办公和生活的建筑物，按以下规模控制：5万千瓦风电场建筑面积不超过300平方米；10万千瓦风电场建筑面积不超过600平方米；15万千瓦风电场建筑面积不超过800平方米；20万千瓦风电场建筑面积不超过1000平方米。附件： 风电场集控中心的技术要求1. 集控中心建筑的主要功能集控中心应具备所辖风电场的集中监控指挥功能，并集综合办公、会议、培训、文体、停车、食宿等功能为一体。集控中心在建筑风格及整体布局上应对照大唐集团公司相关工程管理制度，注重与地方建筑风格及周边环境相协调。2. 集控中心EMS系统设计原则（1）集控中心由EMS系统、自动化厂站设备、通信传输通道、数据网络通道、安防监视系统等组成。（2）EMS系统设计采用双数据服务器、双前置工作站、双以太网的网络拓扑结构。硬件平台采用商用服务器和工作站，监控工作站、维护工作站采用PC系列工作站。软件平台采用Unix、Windows混合平台模式。采用Oracle商用数据库实现数据库管理功能。实现分层分布开放式系统结构要求，同时具有安全性、可靠性和可扩展性。（3）集控中心监控工作站的扩建与延伸，最终按1015个的规模建设。（4）集控中心支撑IEC-61970能量管理系统应用程序接口标准。（5）在集控中心设置远程维护工作站，采用局域网方式与EMS系统联网，实现EMS系统的远程运行维护。远程维护工作站具有跨平台维护服务器数据库的功能。（6）集控中心对通信的要求：通信通道统一由通信专业根据具体的通信方式进行通信资源整合，以满足集控中心建设的基本需求包括：集控中心和受控站自动化设备以互为备用网络通道方式通信，在中调与集控中心之间设置两路网路通道，用于EMS系统数据的转发和交换；网络通道利用地区调度数据网实现；新建地区管理信息网络实现集控中心生产运行管理的功能；集控中心视频管理主机利用地区管理信息网络或专线通道分别与受控站安防监控系统通信。（7）集控中心通过GPS实现时钟同步功能。（8）受控站可设置一台当地工作站，实现数据采集、维护监视功能。（9）集控中心设置微机“五防”闭锁主机，通过调度数据网和受控站“五防”闭锁系统互联，实现数据双向交换，满足远方、就地操作。（10）受控站的AVC控制功能由集控中心接受中调控制命令，转发到相应受控站执行。（11）根据二次安防要求，集控中心EMS系统与调度数据网的接口设置硬件防火墙。（12）集控中心EMS系统与MIS系统、电能量采集系统等系统联网功能，实现数据共享和交换。（13）集控中心配置逆变电源柜一面，取两路电源，经过切换后，分别向集控中心EMS系统、安防监控系统等设备供电。3. 集控中心硬件结构主系统的硬件设备主要包括服务器、工作站、网络设备和采集设备。根据不同的功能，服务器可分为前置服务器、数据库服务器和应用服务器，前置服务器既可采集专用通道又可接收网络通道，同时起到传统前置机以及通信服务器的双重作用，数据库服务器用于历史数据和电网模型等静态数据的管理，应用服务器可根据需要分别配置SCADA、AGC、PAS、DTS等服务器。工作站是使用、维护主系统的窗口，可根据运行需要配置，如调度员工作站、维护工作站、运方工作站、学员工作站等。服务器和工作站的功能可任意合并和组合，具体配置方案与系统规模、性能约束和功能要求有关。网络部分除了主局域网外还包括数据采集网、DTS网和WEB服务器网等，各局域网之间通过防火墙或物理隔离装置进行安全隔离。所有设备根据安全防护要求分布在不同的安全区中，集控中心硬件结构如图2-1所示。图2-1集控中心硬件结构图通常，根据功能划分，可将图2-1中的硬件分为前置处理子系统、数据管理子系统、SCADA/AGC子系统、PAS子系统、DTS子系统和WEB子系统等。4. 软件构成从系统运行的体系结构看，主系统是由硬件层、操作系统层、支撑平台层和应用层共四个层次。其中，硬件层包括ALPHA、IBM、SUN、HP和PC等各种硬件设备，操作系统层包括Tru64 UNIX、IBM AIX、SUN Solaris、HP-UX、LINUX和各种WINDOWS操作系统。系统中的支撑平台层在整个体系结构中处于核心地位。支撑平台可归纳为集成总线层、数据总线层、公共服务层等三层，集成总线层提供各公共服务元素、各应用系统以及第三方软件之间规范化的交互机制，数据总线层为它们提供适当的数据访问服务，公共服务层为各应用系统实现其应用功能提供各种服务，比如图形界面、告警服务等。主系统的体系结构如图2-2所示。图2-2 主系统体系结构图主系统以IEC 61970系列标准为基础，用分布式公用对象请求代理体系结构中间件CORBA作为系统的通信和集成框架，以商用数据库、实时数据库为核心构筑基于CIM/CIS/UIB的开放式分布式信息集成系统的一体化支撑平台，在此平台上既可集成调度自动化系统的SCADA、AGC、AVC、NAS和DTS等应用，又可集成电能量计量系统、电力市场技术支持系统、MIS和DMS等系统。5. 系统功能5.1 数据采集和监视系统（SCADA）功能可分为操作类功能和管理类功能两大类。操作类功能包括数据采集、状态监视、设备控制、事件记录以及报告生成等，管理类功能主要包括用户权限管理、时间同步管理、通讯系统的自诊断以及系统设置功能等。5.1.1数据采集的信息包括：（1）基于单个风电机组的信息；（2）基于风电场信息 风电场气象信息，有功信息，无功信息等。5.1.2实时监测包括以下功能：（1）提供风电场的出力监测图。在地图上标注各风电场的位置及送出线路情况，实时反映风电场的出力及送出走向、有功变化率和并网点电压等。（2）提供发电计划跟踪监视图。在风电场发电计划曲线上实时反映实际发电出力及计划执行情况。（3）提供风电场的理论出力监测图。根据实时测风数据评估风电场的发电能力，根据太阳辐照度测量数据计算太阳能电站的发电能力。（4）根据测风数据计算监测区域的风能资源分布图，包括不同层高风速分布图和风功率密度分布图，可显示水平截面上的风能分布和流线分布，垂直截面上的风廓线分布等。（5）实时监测风电场内风电机组的运行状态，光伏发电站内逆变器的工作状态。5.1.3报警功能包括：（1）对风电场的有功变化率、并网点电压等数据进行检验，并提供越限报警。（2）对风电场的出力与发电计划的偏差越界提供越限报警。（3）对风电场大风切出出力剧烈波动提供报警。（4）对风电场的理论出力与实际出力偏差过大提供异常提示。（5）对数据的缺测及延迟等情况提供报警。5.2 有功功率控制主要根据集控子站下达的风电场总有功指令，以及当前风电机组输出功率，结合预测结果，向各风电机组下发功率指令，执行该风电场的出力指令。具有多种控制模式和策略，在控制精度、响应时间上应满足调度运行需要。5.3 无功电压控制根据风电机组的运行约束和实际运行状态，根据一定的分配原则，对来自集控子站的无功计划需求值进行分配，经过校验后输出作为风电机组、SVG等无功调节设备的无功调节目标指令。5.4 超短期风功率预测风功率预测功能利用测风塔信息，进行对风能发电出力与各种相关因素相关性的定量分析，提供多种预测方法，实现未来5分钟1小时风电可用发电能力的精确预测。5.5 短期风光功率预测短期风功率预测功能支持风能发电出力与各种相关因素相关性的定量分析，提供多种预测方法，实现对次日至未来多日每时段风电可用发电能力的精确预测。5.6运行趋势分析（1）以实时功率、机组运行状态、测风数据和云况图等数据为基础，滚动预测风电场的超短期运行趋势，并显示预测结果，预测结果可手动修正。（2）滚动显示风电场的预测功率及发电计划，对功率越限提供预警。（3）滚动显示风电场的预测功率变化率，对爬坡率越限提供预警，对风电场大风切出等极端情况提供预警。爬坡率限值可手动设置。（4）预警可针对单个或多个风电场。（5）可对趋势预测时间长度进行设置。5.7 数据统计与分析统计模拟量或综合量的整点值和状态，计算日平均值、最大值和最小值。统计模拟量的日、旬、月、季、年平均值、最大值、最小值、发生时间及相关状态。对有些量（如电压等，可由用户设置）要在一定范围内计算最大值和最小值，范围可人工设置。统计模拟量的本日、本周、本旬、本月、本季、本年越限次数、越上上限累计时间、越上限累计时间、越下限累计时间、越下下限累计时间、总越限累计时间。统计日、周、旬、月、季、年的各机组风速、风向、出力、发电量、日最大电量及发生时间、平均电量。统计日、周、旬、月、季、年的风机/光伏逆变器自动起停次数，人工起停次数等。根据数据库中的历史数据，统计不同风速下风力发电机的出力情况，绘制发电机的实际出力曲线，并与风电机组厂商提供的功率曲线进行校验。（1）对数据完整性进行统计；能够根据设定原则剔除错误数据。（2）根据指定的时间间隔对风电场的有功功率变化率进行计算，对越限时间和幅度进行统计。（3）对风电场的实际出力与发电计划的偏差越界进行统计分析。（4）对区域发电场的理论发电量与实际发电量进行比较，分析差别的原因。（5）对历史任意时段的测风数据进行统计，包括风向频率、风能频率、风廓线分布等。5.8 人机界面（1）提供数据的曲线、柱状图、饼图、离散图、组合框等形式的显示及组合显示，包括实时曲线、历史曲线等。（2）支持动态数据在位图上的叠加显示。（3）具备曲线生成功能，包括关系对比曲线、趋势分析曲线等。（4）报表提供单元格和数据显示格式的编辑、具备纵向或横向变长设置、指定范围打印、数据回存等。（5）提供灵活的报表编辑工具，提供可扩展的报表函数库，支持报表计算过程的可视化。（6）报表提供转换成电子表格文件或图形文件输出的功能和将报表数据复制到电子表格文件的功能。6. 通信系统6.1 集控中心通信系统业务需求分析话音业务：风电场调度电话、生产管理电话、行政电话。数据业务：风电场调度自动化系统、计算机通信、生产管理系统及办公自动化等数据信息。视频业务：风电场、升压站及集控中心的视频监控图像，集控中心的有线电视系统等。多媒体业务：信息检索、科学计算和信息处理、电子邮件、Web应用、可视图文、多媒体会议、视频点播、电子商务等。6.2 集控中心通信系统建设方案考虑到集控中心的功能性，及对集控中心的业务需求分析，集控中心通信系统建设方案如下：6.2.1 与风电场的调度通信系统：根据至各风电场的调度电话、自动化信息、视频监控图像等传输需求，及各风电场接入各