大型风电场远程与中央监控系统
1 系统组成
大型风电场远程与中央监控系统由服务于风电场的风电场中央监控系统和服务于风电公司的风电场远程运行信息管理系统两部分组成。
其中风电场中央监控系统安装于风电场内，实现对风电场内所有风电机组的中央监控功能以及风电场发电功率预测、风电场发电智能控制等高级应用功能；风电场远程运行信息管理系统安装于风电公司，实现对所辖各风电场运行数据的远程管理功能。
图1-1 系统功能组成
1.1 风电场中央监控系统的系统组成
如图1-2所示，大型风电场中央监控系统根据风电场规模在监控中心放置一台或者多台应用服务器以及一台数据库服务器，应用服务器通过通信集中器连接光纤网络与风电机组进行通信，应用服务器与通信集中器间设置双向物理隔离设备，以避免来自应用服务器和监控网络的非法访问，监控人员可通过连接在监控总线上的主控室工作站访问安装在应用服务器上的风电场中央监控系统，实现对风电机组的中央监控。
在应用服务器与风电场外网络出口处设置双向物理离设备，防止风电场外数据对风场内部设备的影响。
风力发电机1
风力发电机n
专业气
象预报
监控通讯
数据
物理隔离设备
通讯集中器
W e b s e r v i c e s
数据库服务器
应用服务器1…n
物理隔离设备
主控室工作站n
图1-2 风电场中央监控系统的物理组成
电网调度网络
主控室工作站1
监控通讯数据
监控通讯数据
监控总线
1.2 风电场远程运行信息管理系统的系统组成
由于风电公司与其所属风电场往往距离遥远且风电场分布分散的特点，在风电公司与其风电场之间建设专网成本过高，因此利用Internet通道实现互联是经济、可行的方案。
如图1-3所示，风电公司与其所属的各风电场采用VPN设备连接互联网，实现风电公司应用服务器和风电场应用服务器的通信。
VPN设备可保证风电场端及风电公司端网络的有效访问及网络安全。
风电公司内部工作站可通过公司内部网络以浏览器的方式直接访问安装在应用服务器上的风电场远程运行信息管理系统，实现对风电场运行信息的远程管理。
图1-3 风电场远程运行信息管理系统的物理组成
2 系统功能
2.1 风电场中央监控系统的系统功能
2.1.1基本功能
通信管理：系统自动与预先设定的风电机组建立通信连接，并具有通信中断后的自动重新连接功能。
通信功能的设计遵循国际风电机组监控通讯标准IEC61400-25协议，结合主流控制器提供的标准OPC接口，实现风机PNP功能。
数据存储：数据存储的功能分别在通讯集中器和数据库服务器中实现。
通信集中器中可存储风电机组数不小于100台、时间分辨率0.5s以下15天的实时运行数据。
数据库服务器可存储风电机组数不小于100台、时间分辨率0.5s以下20年的实时运行数据。
监视功能：实时监视风电机组的运行状态及运行数据（数据刷新周期可由后台设置，设置范围视风电机组型号而定，一般为0.5s-30s）。
实现绘制风速－功率曲线、风速分布曲线、风速趋势曲线等功能。
图2-1风电场监视界面
远控功能：实现在监控中心对风电机组的远程开机、停机、左/右偏航、复位、功率设定与控制、风电场有功功率变化率的设定与控制等功能。
更多高级控制功能在高级应用中实现。
图2-2 风电机组最大变化率控制
运行统计：实现对风电机组的运行数据统计功能（风电机组正常运行的小时数等）。
图2-3 风电机组运行信息统计
双击某统计项目后将弹出对应图表，并实现图像的导出。
如图2-4所示。
图2-4统计项目曲线
数据管理：实现对风电机组运行数据的自动存储与维护，自动生成报表，支持数据查询，具有数据导出功能。
图2-5 数据管理功能
参数管理：程序后台远程修改风电机组运行参数，维护OPC配置文件，实现对不同类型或新增风电机组的支持。
故障报警：风电机组发生故障后，通过屏幕图标闪烁以及音频提示的方式提示监控人员，并将故障信息存入数据库。
2.1.2高级应用功能
风电场发电功率预测：采用智能预测方法可实现未来0-4小时的超短期发电功率预测；可接收来自气象部门的专业气象预报，实现未来24小时（该时间长短由来自气象部门的专业气象预报时间决定）的短期发电功率预测。
本部分高级应用软件的功能与指标符合国家电网公司颁布的《风电功率预测系统功能规范》。
图2-6风电场输出功率预测
风电场发电智能控制：通过基于IEC-61850标准的智能电网扩展接口，可自动接收来自电网调度机构的指令和控制要求；能智能实现电网调度机构控制风电场输出有功功率的指令，使风电场具有输出有功功率的控制功能；在风电场出口电网系统发生故障或扰动而引起风电场低电压穿越时，能智能实现对机组的相关紧急闭环控制，使风电场具有低电压穿越控制功能。
本部分高级应用软件的功能符合国家电网公司颁布的《国家电网公司风电场接入电网技术规定》的相关要求。
2.1 风电场远程运行信息管理系统的系统功能
布局信息：通过地图的形式显示风电公司所属风电场以及风电场内部风电机组的地理位置，并根据运行状况以不同图标显示。
图2-7 风电公司所辖风电场地理布局
数据监测：可实时显示各风电场每个风机的实时运行数据，并且可以选择地图模式、风机列表、单台风机等多种显示模式，显示模式不同，所显示的监测数据项也不相同。
图2-8 数据监测功能
数据查询：提供历史数据查询、风电场信息查询、故障信息查询以及数据导出功能等，实现对运行数据综合管理。
图2-9 数据查询功能
数据项分析：提供了实时运行数据对比、风场时间段内发电比、风速与功率曲线、风机数据趋势图等数据分析功能。
图2-10风速功率曲线
数据报表：针对单台风机、风电场提供了相关的日、月、年报表，报表的格式和数据项可以根据需求自定义，可导出EXCEL格式。
此外还提供了运行系统发电量的年度报表。
图2-11系统发电量年报表
3 系统特点
风电机组扩展PNP技术：系统充分考虑风电机组分期建设的扩展与投运问题，具有风机即插即用功能，无需二次开发，在管理后台即可实现风电机组的增加。
该功能通用于支持标准OPC协议的风电机组。
标准OPC接口：系统为其它高级应用系统提供OPC技术的数据信息调用方法，避免其它系统直接访问监控系统数据库，保证监控系统的数据库安全。
信息共享遵循OPC标准协议格式，接口实现便捷。
标准化：系统设计遵循国际标准IEC61400-25和IEC61850，提高系统成熟度。
系统功能和指标符合国家电网公司颁布的《国家电网公司风电场接入电网技术规定》和《风电功率预测系统功能规范》的有关要求。
易用性：系统集成容易，硬件系统配置、数据库安装设置、风机接口协议设置简单。
一般网络集成商经过简单培训即可轻松完成系统集成，风机整机厂商也能按照接口文档方便完成风机接口协议配置。
通用性：系统具有硬件接口转换方案，该方案从理论上适用于支持OPC工业接口标准的所有风电机组。
软件商业化：对增加所支持风电机组类型无需进行二次开发和修改，对windowsXP及以上版本的操作系统完全兼容，控制界面风格简约，具有完善的系统软件许可保护方案。
4 设备配置
系统功能用途配置说明数量
风电场中央监控系
统
应用服务器CPU:Intel四核志强处理器，主频
2.6GHZ以上；内存：4G(ECC)以上；硬
盘：SCSI 292GB以上Raid磁盘阵列
1台（负责
机组数不
小于100
台）
数据库服务器CPU:Intel四核志强处理器，主频
2.6GHZ以上；内存：4G(ECC)以上；硬
盘：SCSI 1TB以上Raid磁盘阵列
1台（负责
机组数不
小于100
台）。