风电场群远程监控系统的现状及发展趋势

介绍我国风电发展的现状及风电场在发展中遇到的问题,分析风电场群监控系统的层次结构和功能模块,结合国内典型的风电场群监控系统介绍风电场群监控系统的软件架构及通信方式,在此基础上讨论风电场群综合监控系统发展趋势。     

基于统一平台的风电场中央监控系统主站设计

风电场中央监控系统是实现大型风电场现代化集中管理必不可少的有效工具,但国内风电场监控多停留在单机或单一风电场监控,且不同类型风电机组监控系统版本难以兼容,为此提出了基于统一平台的风电场中央监控系统方案,采用跨平台的开发工具实现多个风电场的统一监控。在系统总体结构设计基础上,重点给出系统主站的硬件和软件部分设计,并对主要技术难点加以分析。目前,该系统已在国内某风电企业成功运行两年多,具有标准化、开放性、安全性与可靠性等优点,解决了国内现有风电场监控系统存在的问题,今后有望在我国大型风电场得到推广。     

区域风电生产运营监控系统的开发

风能资源丰富的地区一般都建有多个风电场。这些风电场厂址分散,并且采用不同型号的风电机组,其监控与数据采集（SCADA）系统也不相同,给风电公司的生产运营管理带来很大困难,也给电网的调度和安全运行带来很多问题。为此,开发了区域风电生产运营监控系统。该系统在WEB上实现SCADA功能,可对不同数据规约进行统一整合,进而可对不同机型的SCADA系数数据进行统一管理,使区域风电公司能够远程集中监测和控制管理区域内分散的风电场,为风电生产的“无人值守”打下基础。     

风电场IEC 61400-25到OPC XML-DA的映射实现与应用

大型风电场的风电设备与监控系统将由多个厂商提供,相互兼容困难,难以时风电场进行统一的维护和管理.国际电工委员会(O EC)针对上述即将出现的问题起草制定了面向风电场监控系统通信的IEC 61400-25标准.在市场竞争和风电场扩容要求下,IEC 61400-25标准势必成为风电监控系统通信的一个趋势.针对目前普遍采用的基于过程控制对象链接与嵌入技术(OPC)的风电监控系统现状,文中对IEC 61400-25到OPC可扩展置标语言一数据访问(OPC XML-DA)的映射进行了深入分析,提出了具体的实现方案,构建了基于OPC XML-DA的风电场监控系统体系结构,设计了OPC XML-DA服务端软件模块架构,解决了目前常见的基于OPC的风电场监控系统与IEC 61400-25标准的相容问题.     

风电场远程集控中心的设计和应用

远程监控既有助于高效集中管控,也有助于区域检修管控模式的优化和完善。此外,远程控制系统还可综合分析风电场实际运行情况,同时做出精准预测,对实现风电可控化运行目标极为有利。介绍了风电场远程集控中心的结构框架,并就其远程通信系统、计算机监控系统、供电电源系统、防雷接地系统进行了设计。     

非并网风电SCADA系统设计

设计了一种适用于非并网风电场的数据采集与监控（SCADA）系统。该系统将传统的风电场监控、电网监控和配电站合而为一。系统以传统SCADA为基础,结合非并网监控的特点和需求,实现了对风电场、电网和用电企业的监控及数据传输,并实现了整个非并网风电系统从发电侧到用电侧的一体化监控。文中对整个系统的结构、功能进行了分析研究。     

集团型风电企业综合联网监控管理系统的构建

以五大发电集团为代表的集团型风电企业已经成为我国风电投资开发的主体力量,如何管控好数量急剧增加的风电场成为企业安全生产中重要的课题。从风电场安全视频监控的角度,针对其普遍实行的三级责任主体的管控模式,提出了一种综合联网监控管理系统的构建方案。从需求分析、系统设计思路、系统的详细设计3个方面进行了阐述,其中专业网络视频管理系统是整个系统的核心,要求其具有容量大,承载能力强,可靠性好,扩展性、兼容性强的特点,且能容纳业已存在的若干风场的视频监控系统。文中提出的方案对集团型风电企业的综合联网监控管理系统的构建具有借鉴作用。     

风电场综合监控系统实施研究

针对大岗子风电场监控系统现状指出了风电场、变电站存在的问题,即机组未完全开放通信及控制接口,风电扬与变电站之间无统一的通信规约或协议、现有机组监控系统与上级调度部门无有效接口无法在线调节无功功率等,变电站存在无统一的通信规约,系统安全要求较高的问题,按照变电站-风电场一体化的设计思路,提出了风电场综合监控系统实施方案,阐述了风力发电机组、变电站、测风塔数据监测等4个具体应用技术环节。     

海上风电机组状态监控技术研究现状与展望

海上气候环境恶劣,风电机组维护困难,故障率高。状态监控技术的发展和完善有助于提高海上风电机组的运行性能,提高风电场生产效益。对现有海上风电机组状态监控技术的相关研究进行分类总结,包括监控系统开发、状态信息采集、状态信息传输、风电机组故障诊断、风电机组状态控制、风电场运行成本分析等,对亟待解决的问题进行了探讨,并指出今后的发展方向,为构建稳定性强、灵活性好、智能化程度高的海上风电机组状态监控系统提供有益参考。     

海上风电场全景监控系统设计

对海上风电机组的运行状态进行监控,是降低海上风电场维护成本的有效手段。提出了一种海上风电场全景监控系统方案,将海上风电场作为一个监控整体,把传统风电场各监控子系统纳入到统一的信息平台下,以实现全景监控及信息共享;在架构上采用了陆地集控中心和海上升压平台两级模式,以适应海上风电场特殊的地理环境。对陆地集控中心、海上升压平台及它们之间的通信进行了描述,并给出了在东台海上风电场的应用情况,可在后续海上风电场二次系统建设中进一步推广应用。     

变动风速作用下风电场对电网电压的影响分析

大规模风电场并网运行,在风速扰动过程中其输出功率的变化将对系统潮流产生影响。当遭受快速的风速变化时,不但需要考虑风电机组在风电场内的布置,而且还需要应用风电机组的动态模型来进行仿真计算。本文建立了以风速作为输入量的双馈变速风电机组的动态模型,并对风电场的等值方法作了简单介绍,最后以某实际电网接入风电工程为例,对风速扰动下风电场对电网电压的影响分析方法进行了说明。     

电压源换相高压直流输电改善异步发电机风电场暂态电压稳定性的研究

基于普通异步发电机的恒速风电机组并网风电场会引起本地电网的电压稳定性问题.为此本文分析了并网风电场的电压稳定问题和电压源换相高压直流输电(VSC-HVDC)的风电场并网方式的技术特点,研究了VSC-HVDC的数学模型和控制方式.基于国际大电网会议(CIGRE)B4-39工作组标准模型,应用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了大规模风电场并网系统模型,研究了VSC- HVDC输电改善异步发电机风电场暂态电压稳定性的贡献.研究表明VSC-HVDC不仅能够有效实现恒速风电机组在电网发生大扰动故障后的快速电压恢复能力,而且可以避免在电压恢复过程中由风电机组输入输出功率不平衡引起的发电机超速及电压失稳,确保风电机组的连续运行及电网的安全稳定.     

适用于系统次同步振荡分析的风电场等值建模方法综述

近年来,风电并网系统次同步振荡事故在全球多地均有报道发生,严重威胁了电力系统安全稳定运行。由于风电机组单机容量较小,一个风电场内通常具有数十台甚至数百台风电机组,造成风电场模型阶数高,风电机组之间耦合复杂,合理有效地对风电场进行等值建模,是研究风电并网系统振荡机理、特性与抑制的基础。本文在现阶段对风电接入引发电力系统次同步振荡原因认识的基础上,分析了现有较为成熟的风电场动态等值方法用于风电并网系统振荡稳定性分析的优势与不足,总结了现有风电场动态等值研究成果中的遗留问题,以期为未来针对风电汇集系统小干扰等值与风电并网系统次同步振荡展开进一步研究提供参考和借鉴。     

计及风机故障相关性的发输电组合系统可靠性评估

随着风电场规模的不断扩大,风电并网对系统可靠性的影响越来越明显。基于非序贯蒙特卡罗模拟法建立了含风电场的发输电系统可靠性评估模型,该模型考虑了风速的随机性和同一风电场内风电机组停运事件的相关性。建立了计及风电上网量的多目标优化切负荷模型,并应用于风电场接入后系统可靠性评估。以IEEE RTS-79系统为例验证了算法和模型的有效性,并分析了风电场接入后系统可靠性的影响因素。     

风电场功率控制一体化监控系统开发与应用

大型风电场监控系统冗杂且相互独立,在应用中形成以各自系统为边界的信息孤岛,导致风电场控制效率低、可靠性差和操作维护困难诸多问题。基于多模块一体化集成技术、统一指令控制技术以及功率控制技术,实现了风电场功率控制、能量管理以及风机监控等不同功能模块的融合统一,优化了风电场监控系统结构。开发了风电场功率控制一体化监控系统,通过现场实际应用,验证了系统的可靠性、经济性。     

基于相关机会规划的风电并网容量优化分析

风能的随机性和间歇性强,所以与传统发电形式相比,风电场容量可信度低,如何计算系统中的最大风电并网容量是风电规划所面临的重要问题。基于相关机会规划理论,在保证系统安全运行的前提下建立了计算风电并网容量的优化分析模型,模型中引入了风电的发电能力约束,并考虑了风电场减出力控制措施的影响。该模型适用于不确定环境下的随机事件评估,基于IEEE39节点系统的风电并网容量优化结果验证了模型的可行性。     

调度中心大规模风电场实时在线监控系统

论述了电网调度中心实现大规模风电场实时在线监控的解决方案,介绍了大规模风电场实时在线监控系统的结构和功能。通过OPC接口,风电场综合通信管理终端与风电场本地监控系统通信,完成风电数据采集任务;通过电力调度数据网络或专线通道将数据上传到调度中心风电场监控主站系统。主站系统可以根据调度指令向各受控风电场下发功率控制和电压控制设定值,通过风电场综合通信管理终端在线控制风电场有功功率和升压站母线电压,从而实现大规模风电场的自动发电控制(AGC)和自动电压控制(AVC)。系统已在内蒙古西部电网调度中心投入运行。     

风电集群有功功率控制及其策略

鉴于大规模风电并网的集中控制和精细化调度要求,文中基于区域有功功率分层调度思想,设计了风电调度中心站—风电集群控制主站—风电场控制执行站3层体系架构的风电集群有功功率控制系统,并给出风电集群控制主站和各场站间控制接口的设计方案。继而考虑风电场、分散接入风电机组的调节性能差异,针对运行实际需求提出一套面向集群控制主站的有功功率控制策略,实现风电场有功控制模式的在线决策和相应模式下的有功功率指令值的在线快速计算,并验证了控制策略的有效性。所建系统可实现风电集群内风电场、分散机组的统一调度与监控,并且在充分利用电网接纳风电能力的同时提高集群运行的经济性,有效解决目前风电分散控制导致的资源浪费、协调困难等问题。     

风电场的接入对末端电网系统的影响

风电场的接入对电力系统的电能质量影响较大,特别是对于接入负荷水平低、电压稳定性较差的末端电网系统影响尤为明显.文章分析了接入末端电网系统的风电场在运行中受到不同外部干扰时,对电网系统电压稳定性的影响,探讨了产生电压波动的原因,结合理论分析和仿真计算结果给出了相应的解决办法,指出风电场接入末端电网时需调整风电机组的运行方...