一,、項目背景
寧夏銀儀風(fēng)力發(fā)電有限責(zé)任公司大水坑風(fēng)電場110千伏升壓站，場內(nèi)共有96臺風(fēng)機,，其中包含三菱2.5MW風(fēng)機,、三菱1.0MW風(fēng)機、南瑞1.0MW風(fēng)機,，總裝機容量為99MW,，項目分兩期實施完成。
二,、項目建設(shè)目標(biāo)與設(shè)計原則
2.1 本項目建設(shè)目標(biāo)如下：
1) 顯示機組的運行數(shù)據(jù),，如機組的瞬時發(fā)電功率、累計發(fā)電量,、發(fā)電小時數(shù),、風(fēng)輪及電機的轉(zhuǎn)速和風(fēng)速、風(fēng)向等,，用風(fēng)玫瑰圖,、曲線或圖表的形式直觀地顯示出來。
2) 顯示風(fēng)電機組的運行狀態(tài),，如開機,、停車,、調(diào)向、手/自動控制以及大/小發(fā)電機工作等情況,。
3) 顯示各機組運行過程中發(fā)生的故障,。在顯示故障時，顯示出故障的類型及發(fā)生時間,，以便運行人員及時處理及消除故障,，保證風(fēng)電機組的安全和持續(xù)運行。
4) 實時控制風(fēng)場內(nèi)所有風(fēng)機的啟動,、停止,、復(fù)位等功能。
2.2 設(shè)計原則
1) 可擴展性：系統(tǒng)設(shè)計上一方面不僅滿足當(dāng)前環(huán)境需求,，而且滿足未來的應(yīng)用需求,；另一方面能方便地進行功能擴展，可靈活增添刪減功能模塊,。
2) 可集成性：從技術(shù)發(fā)展角度和用戶需求來看,，軟件結(jié)構(gòu)本身應(yīng)能與其它應(yīng)用系統(tǒng)集成，做到信息共享和資源共享,。
3) 互操作性：支持各種主流實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)接口,，并通過標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫接口(ODBC，OLE DB)實現(xiàn)與ERP及其它MIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成,。平臺的開放性保證了今后可從生產(chǎn)管理系統(tǒng)的不同數(shù)據(jù)模塊中裁剪不同的功能,，以滿足某個特定任務(wù)的需要，實現(xiàn)互操作,。
三,、系統(tǒng)應(yīng)用狀況詳細(xì)介紹
3.1 完整實時數(shù)據(jù)展現(xiàn)
力控監(jiān)控組態(tài)軟件具備風(fēng)電行業(yè)專用的設(shè)備負(fù)荷專用曲線及監(jiān)測組件，適合風(fēng)電場級監(jiān)控和風(fēng)電場運維中心的系統(tǒng)集成,，采用核心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和接收匯總風(fēng)電場所有風(fēng)電機組、繼電保護,、風(fēng)速,、發(fā)電量、售電量等的運行情況,，使各級部門都能及時的了解風(fēng)電機組運行狀態(tài)和發(fā)電狀況,。可實現(xiàn)以下參數(shù)的匯總展示：
1) 電網(wǎng)參數(shù)：電網(wǎng)三相電壓,、三相電流,、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)等,。
2) 電壓故障檢測：電網(wǎng)電壓閃變,、過電壓、低電壓,、電壓跌落,、相序故障、三相不對稱等,。
3) 氣象參數(shù)：包括風(fēng)速,、風(fēng)向、環(huán)境溫度等,。
4) 機組狀態(tài)參數(shù)：包括：風(fēng)輪轉(zhuǎn)速,、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、發(fā)電機線圈溫度,、發(fā)電機前后軸承溫度,、齒輪箱油溫度、齒輪箱前后軸承溫度,、液壓系統(tǒng)油溫,、油壓、油位,、機艙振動,、電纜扭轉(zhuǎn)、機艙溫度等,。
3.2 實現(xiàn)風(fēng)機遠(yuǎn)程控制
可以根據(jù)生產(chǎn)需求,，實現(xiàn)對單臺、回路,、及全部風(fēng)機進行,，故障復(fù)位、遠(yuǎn)程停機及遠(yuǎn)控啟動操作,，方便對風(fēng)機的集中管理,。并可根據(jù)電網(wǎng)實時參數(shù)，外部氣象條件參數(shù),，按照設(shè)定好的控制策略,，實現(xiàn)對風(fēng)機啟停、復(fù)位的遠(yuǎn)程控制,。
1) 主控系統(tǒng)檢測電網(wǎng)參數(shù),、氣象參數(shù)、機組運行參數(shù),，當(dāng)條件滿足時,，啟動偏航系統(tǒng)執(zhí)行自動解纜、對風(fēng)控制,，釋放機組的剎車盤,，調(diào)節(jié)槳距角度,，風(fēng)車開始自由轉(zhuǎn)動，進入待機狀態(tài),。
2) 當(dāng)外部氣象系統(tǒng)監(jiān)測的風(fēng)速大于某一定值時,，主控系統(tǒng)啟動變流器系統(tǒng)開始進行轉(zhuǎn)子勵磁，待發(fā)電機定子輸出電能與電網(wǎng)同頻,、同相,、同幅時，合閘出口斷路器實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電,。
3) 風(fēng)力機組功率,、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)根據(jù)風(fēng)力機特性，當(dāng)機組處于最佳葉尖速比λ運行時,，風(fēng)機機組將捕獲得最大的能量,，雖理論上機組轉(zhuǎn)速可在任意轉(zhuǎn)速下運行，但受實際機組轉(zhuǎn)速限制,、系統(tǒng)功率限制,，不得不將該階段分為以下幾個運行區(qū)域：即變速運行區(qū)域、恒速運行區(qū)域和恒功率運行區(qū),。額定功率內(nèi)的運行狀態(tài)包括：變速運行區(qū)（最佳的λ）和恒速運行區(qū),。
3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與查詢
1) 歷史狀態(tài)日志查詢：根據(jù)選擇風(fēng)機及時間段，查詢風(fēng)機的歷史工作狀態(tài),。
2) 歷史瞬態(tài)日志查詢：查詢選擇風(fēng)機在設(shè)定時間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)記錄,。
3) 歷史故障日志查詢：查詢當(dāng)前選擇風(fēng)機在查詢時間段內(nèi)的故障狀態(tài)。
3.4 強大的風(fēng)勢曲線與風(fēng)頻圖
1）風(fēng)速曲線圖：根據(jù)設(shè)定時間段,、數(shù)據(jù)差值,，描繪風(fēng)速變化軌跡，并根據(jù)設(shè)定起始風(fēng)速及區(qū)間,，自動統(tǒng)計于右側(cè)表格,。
2）趨勢圖：在設(shè)定時間段內(nèi)將風(fēng)機所有變量的數(shù)據(jù)記錄獲取到右側(cè)表格，且于左側(cè)區(qū)域以曲線方式表現(xiàn),。
3）風(fēng)頻圖：查詢設(shè)定時間段內(nèi),，各風(fēng)速區(qū)間出現(xiàn)的次數(shù)，以柱狀圖的形式表現(xiàn),。
4）關(guān)系對比圖：在同一曲線控件內(nèi)同時顯示兩個不同變量在同一時間段內(nèi)的線性對比關(guān)系,。
3.5有功功率跟蹤控制功能
風(fēng)電場正式運行過程中，為了避免風(fēng)力強度較高時,，風(fēng)力發(fā)電電量傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的功率過大,，需要在不同的風(fēng)力情況下，自控控制開啟不同數(shù)量的風(fēng)機,，使風(fēng)力發(fā)電的功率按照計劃的輸送功率運行,，因此系統(tǒng)在設(shè)計實施過程中專門加入了有功功率跟蹤控制功能,。
邏輯控制模塊單元：
●首先對單個風(fēng)機都設(shè)定是否參與AGC自動控制單元：在運行過程中，如果因為檢修或者其他原因可以手動將一臺或多臺風(fēng)機停止參與AGC自動控制,，自動控制時該風(fēng)機不再參與自動運算,。
●停風(fēng)機自動控制單元：在當(dāng)前時間情況下，比較當(dāng)前所有風(fēng)機的總體發(fā)電功率和中調(diào)設(shè)定的有功功率數(shù)據(jù)差,，在總體發(fā)電功率大于有功功率的時候，停機運行部分風(fēng)機,。
●風(fēng)機停機選擇：在需要停止的風(fēng)機選擇上,，需要首先篩選檢修或其他原因未參與AGC控制的風(fēng)機，然后取消部分當(dāng)前停止的風(fēng)機,，從1號開始遍歷所有的風(fēng)機,，查找單個風(fēng)機的發(fā)電功率比較接近功率差值的風(fēng)機，停止掉該風(fēng)機,。該方案存在的缺點是可能找不到適合的風(fēng)機,，這時還需要從1號開始停止風(fēng)機的運行，同時在找到的情況下可能存在直接多次停止同一臺風(fēng)機的情況,，不建議采用該方案,。
●手動投入情況：界面存在手動輸入框，可以人工輸入設(shè)定功率,，系統(tǒng)自動判斷該設(shè)定為較高優(yōu)先級,，自動根據(jù)輸入數(shù)據(jù)控制風(fēng)機的運行。
●風(fēng)機運行的判斷：在實際發(fā)電功率曲線和設(shè)定功率曲線差值較大,，實際發(fā)電功率較小的情況下,，自動啟動風(fēng)機的運行。啟動方案為,，首先判斷出每臺風(fēng)機的平均發(fā)電功率,，在差值處于某一個點的情況下開始判斷，啟動功率差值/平均發(fā)電功率臺風(fēng)機,，啟動順序從停止風(fēng)機的順序開始,，即從最初停止的風(fēng)機啟動運行。
控制單元會根據(jù)預(yù)先設(shè)定的限值與實時數(shù)據(jù)進行比對,，根據(jù)控制策略實現(xiàn)對風(fēng)機的手動或者自動投切,，從而達(dá)到各個回路的負(fù)荷平衡。
四,、效益分析
系統(tǒng)投運后遠(yuǎn)程監(jiān)控中心與風(fēng)場控制中心數(shù)據(jù)庫平臺通訊,，作為系統(tǒng)的客戶端，將各個風(fēng)廠的相關(guān)數(shù)據(jù)都采集到該中心,。采集的數(shù)據(jù)分為實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù),，系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,，并且可提供運維記錄管理以及對電廠的產(chǎn)能進行預(yù)測。整套系統(tǒng)的投運實現(xiàn)了中心與風(fēng)場之間數(shù)據(jù)交互,，通過先進的軟,、硬件技術(shù)和控制理論，提高了工作效率,。由于實現(xiàn)了風(fēng)機的遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制,，使得運維人員能迅速快捷地了解風(fēng)機的實時運轉(zhuǎn)狀況，提高了突發(fā)故障的排查速度,，降低了整體運維成本,。
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