风电信息管理系统在内蒙古地区风电场的应用

(1.内蒙古电力勘测设计院；2、内蒙古空港航空地面服务有限公司，内蒙古   呼和浩特   010020)

摘要：文章分析了风电由于风速变幻而对电网的安全稳定运行造成的影响及风电信息管理系统在内蒙古地区风电场的应用，指出它可以准确预测风电场风机出力的变化趋势，保障电网安全稳定运行。

关键词：风电；信息管理系统；内蒙古

中图分类号：TM614(226)      文献标识码：B      文章编号：1007—6921(2009)23—0117—02

1 风电信息管理系统应用的原因

风力发电是可再生能源中最廉价、最有希望、最具商业化规模的能源，因此在煤炭、石油等常规能源逐渐枯竭的背景下，风力发电产业得到国家的大力扶持，在近几年获得了巨大的发展。根据内蒙古自治区的发电发展规划，将在锡林郭勒地区、巴彦淖尔地区、乌兰察布地区、包头地区、呼伦贝尔及兴安盟地区建设百万风电基地。

随着大型风电场的建设，同时由于风力发电的风速变幻莫测，按目前技术手段难以预测风电场发电出力的变化趋势，造成电网运行调度的困难和复杂化，对电网的安全稳定运行造成了很大影响。因此建设风力发电预测系统，准确预测风电场出力的变化趋势对于保障电网的安全稳定运行、实现安全经济调度具有重大意义。

风力发电预测需要风电场提供大量的风机基础数据：每台风机有功功率、无功功率、功率因数、风速、风向角、环境温度测量、风机运行状态信号等。这些数据目前仅存在于风电场当地的风机监控系统中，而且目前风机生产厂家多达几十家，不同风机厂家的风电场监控技术一般都互不兼容，如何与风电监控系统通信获取风机信息，并安全可靠地上传到调度中心，是建设风力发电预测系统首先必须解决的问题。风电信息管理系统正是在此背景下开发的，其为风力发电预测系统的一个子系统，是为风机信息上传研制的专用设备。它解决了风电场种类繁多的风机信息的获取、存储和上传的问题，可以为风力发电预测提供准确及时的风机准确数据，同时实现对风电场风机运行、监视和控制。
2 对风电信息管理系统构成的要求
2.1 硬件
2.1.1 核心硬件：采用32位CPU为核心处理器，高硬件配置使系统具有非常强大的处理能力，并增强了系统的可靠性及扩展能力。历史数据存储采用DOM盘，由于没有机械式硬盘的转动部分，使数据存储更加可靠。大容量的存储介质使风电信息管理系统终端能准确地记录SOE，并能实现带时标存储遥测、遥信、电度量等数据。
2.1.2 电源：为了保证风电信息管理系统的可靠运行，真正做到双电源的无扰动切换，设备的电源要求采用双冗余设计，既可以每一路电源单独运行，也可以双路电源共同运行，每一路电源直流、交流均可。风电信息管理系统的运行环境存在着大量电磁干扰，其中有很大成分来自于电源线路，为了消除干扰，①采用隔离技术，使弱电系统和强电系统完全隔离，这样能去除大部分低频干扰；②对于高频干扰，在每一路电源中使用高性能的EMI滤波器，使干扰信息在电源入口处被滤波，大大增强了装置的电磁兼容性能。
2.1.3 网络：风电信息管理系统要求配置4~8个标准以太网接口，可扩展，支持标准的TCP/IP协议。
2.1.4 串口：风电信息管理系统要求配置2个相互独立可同时工作的串口。可通过这些串口与主站交换数据。
2.1.5 MODEM：要求配置内置专线MODEM和拨号MODEM，以适应与主站的各种通讯方式。
2.2 软件

风电信息管理系统的软件要求采用多线程的程序设计，对主站的通讯、数据存储处理、配置维护、状态监视、数据采集等功能用不同的线程来完成，使其多项任务并行处理，可同时完成对多个主站系统的通讯以及对多个风机监控系统的采集任务，并且可在短时间内将采集的数据集中，数据均带时标存储，从而保证数据的实时性、准确性、完整性。

风电信息管理系统使用OPC服务器接口访问不同风机厂家的风机监控系统，以获取风机信息。OPC规范可被大多数厂商接受，不同厂商只要遵循OPC技术标准就可以实现软硬件的互操作性，目前绝大多数的风机监控系统均支持通过OPC服务器接口访问风机数据。因此使用OPC服务器接口可以屏蔽不同厂家监控技术的差异，解决了风电场种类繁多的风机信息的获取问题。
3 风电信息管理系统的应用模式

风电信息管理系统安装在风电场升压站内，完成风电信息上传功能。风电场当地为实现风机的监控配置了监控机，监控机上安装了相应供应商的风电监控系统。风电信息管理系统通过网络集线器/交换机或采用交叉网线直接网口相连的方式与监控机以网络方式连接，通过监控机上的OPC服务器软件读取风机监控信息。在风机厂家监控系统种类多于两种时，采用网络集线器/交换机连接，否则采用交叉网线直接网口相连的方式。

风电信息管理系统采用四线专线或通过路由器使用电力调度数据网两种方式将风机监控信息上传给调度中心的风电信息综合监控主站系统，专线通道和网络通道互为备用。
4 风电信息管理系统的优点
4.1 数据采集与存储

风电信息管理系统标准配置支持接入风机监控系统8个，4000个要测量，5000个遥信量，2000个电度量，数量可扩充，支持遥信变位和SOE(事件顺序记录)的传送和处理；带时标存储遥信、遥测、电度量、风机起停状态等的历史数据，数据存储周期1~60min可调，支持3个不同的存储周期；数据存储采用没有机械转动部分的DOM盘保证数据存储可靠性，能保证数据掉电不丢失时间不小于10年；存储容量：至少2GB，可升级。按4000个要测量，5000个遥信量，2000个电度里昂，数据存储周期5min，终端可保证存储数据45天以上；终端支持接收和存储主站系统下发的风电场当地的天气预报等气象信息和对该风电场的发电预测的结果，并可发布给风电场。
4.2 通信

对风机监控系统通讯：终端使用OPC服务器接口协议从风机监控系统采集数据，支持OPCDA1.0、OPCDA2.0、OPCDA3.0等多个版本的数据访问接口，支持同步和异步访问接口；对主站通信：终端支持网络、专线及拨号等多种通讯方式；通讯规约：为支持历史数据和实时数据的同时传送以及历史数据的断点续传功能，支持IEC60870-5-101、IEC60870-5-102、IEC60870-5-104规约；至少支持与两个主站同时进行通讯，针对不同的主站可配置发送相关的遥信、遥测、电度量的数量、顺序及数据周期，实时数据和历史数据均可灵活配置，以适应不同主站的需要；对时：支持主站对时或GPS对时；通讯口配置：4~8个标准以太网接口，2个S232接口，1~2个内置拨号MODEM，1~2个内置专线MODEM。
4.3 事件记录

风机监控系统提供的事件记录；包括重启、电源故障、关机等运行工况；与OPC服务器通信异常；与主站通讯异常；电源供电故障信息；终端登陆或注销信息；终端参数发生改变；单点信息记录溢出。
4.4 远程维护及升级

提供远程维护及升级软件，通过网络或专线通道对其进行在线的远程维护及升级；远程维护及升级具备权限和口令管理功能，能对所有登录、更新、注销等操作保留日志备查；远程维护提供对终端配置的读取、修改、更新功能，并既可以从主站数据库下载参数更新到终端中，也可将终端配置好的参数直接上传到主站数据库中；远程维护提供对遥信、遥测、电度量的实时数据和历史数据的查询功能以及文件的下载功能。
5 结论

为满足内蒙古电网风电调度管理要求，规范内蒙古电网风电场风机信息的接入以及为风力发电预测提供准确及时的风机基础数据，准确预测风电场风机出力的变化趋势，保障电网安全稳定运行。目前，凡是接入内蒙古电网的风电场，均要求为风电场配置一套专用且符合电力系统相关标准的风电信息管理系统，该系统通过OPC接口与风电场的几期风机监控系统通讯，完成风电场关于风机的各种实时数据的采集，可完成这些数据带时标的本地存储形成历史数据，并将处理后的实时和历史数据向内蒙中调风功率预测系统主站传输。其主通道是通过数据网传输设备接入至电力调度数据网,通信协议为IEC60870-5-104；备通道为常规四线MODEM通道，通信规约为IEC60870-5-101。
［参考文献］
［1］陈刚.电力管理信息系统的设计与实现［J］.电力系统自动化，2004，(6).

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