浅谈智慧电厂集控系统的简单应用

浅谈智慧电厂集控系统的简单应用

常江 徐柯 张静 侯筱军 杜宏伟

北方魏家峁煤电公司  内蒙古鄂尔多斯市 010300

摘要：新能源集控系统通过数据采集系统、数据处理系统、实时运行监测系统、有无功监视系统、功率预测监视系统、大屏幕显示系统等对新能源电场进行管控制，以提高新能源电站运行管理效率。

关键词：智慧电厂；集控系统；功能

随着新能源发电行业的发展，如何有效监控管理新能源电站越来越受到关注。新能源电场实行少人值守运行模式，所有调度指令根据省调调度命令经集控中心发出，各电场值班人员只负责监视及巡视，只在特殊情况下进行必要的操作。集控系统接收来自多个新能源子站数据信息，并分析处理上传至调度中心，确保系统的可靠安全、稳定、实用。

一、智慧电厂概念及背景

1、定义。智慧电厂是指通过集成先进信息技术、互联网、物联网、大数据、人工智能等技术，实现电厂的高效、安全、绿色、可持续发展。其不仅是一种技术手段，更是一种理念，旨在构建绿色、智能、高效、可持续发展的能源体系。智慧电厂是为了建立现代能源电力系统，实现安全、高效、绿色、低碳的发电。其特点表现为生产过程可自主优化，相关系统能采集、分析、判断和规划自身行为，智能地在线动态优化配置设备及其参数。

2、发展背景。近年来，全球能源转型加速，可再生能源逐渐成为能源结构的主要组成部分，对传统电力系统产生了巨大冲击。同时，全球电力需求持续增长，对电力系统的稳定性和安全性提出了更高要求。在此背景下，智慧电厂作为一种新的能源解决方案，应运而生。

二、集控系统功能

1、数据采集系统功能。数据采集系统是实现风电场可靠接入的关键系统，所有上送数据经采集系统统一接入，通过采集系统实现集控对子站设备的控制及调节。

①模拟量数据处理。a.合理性范围检查：当遥测量超出用户设置合理性范围时，实时数据库将不会刷新，改变相应状态信息；b.符号取反，便于修改模拟量极性；c.相关遥信处理；d.相关遥测处理；e.简单统计计算：包括日最大值、日最大值时间、日最大时相关有功、日最大时相关无功、日最大值相关电流等，能任意设置每天开始时间。

②状态量数据处理。a.状态变化处理和报警；b.双位遥信处理和报警；c.相关遥信处理和报警；d.计次计时告警处理；e.开关事故判别；f.保护信号处理，区分保护动作信号与告警信号，作为开关事故跳闸依据；g.信号合成；h.人工置数/解除。

③电度量数据处理。a.电度量异常值校验；b.脉冲与数字电度存储和处理。

2、实时运行监控系统功能。实时运行监控是集控中心的中枢，能实时了解各子站运行状态，满足运行人员的日常操作及上级系统或电网调度系统对电站的监控需求，能有效整合资源，减少设备重复投资，降低运营成本。系统能灵活地扩展、集成各种应用功能，各种应用功能的实现及使用具有统一的数据库模型、人机交互界面，并且能统一维护，使来自各新能源子站的各种数据能无障碍整合。

监控系统可实时监控下属子站生产状态，通过生产模拟图、趋势图、棒状图、参数分类表等监视方式，实时显示各设备主要运行参数与状态。

①实时运行监控画面要求。系统支持显示风场和光伏电站拓扑图，能以地图形式显示所选风场下属各风机或光伏电站各光伏阵列的地理分布，汇总了其发电量信息及各种运行状态下风机和逆变器数量；支持风场和光伏电站列表图，呈现风场或光伏电站实时发电信息，统计风场中不同状态风机量及光伏电站中不同状态下逆变器数量，并提供风场/光伏电站信息挂牌等功能。

②人机界面要求

⑴图形编辑工具。其是人机系统重要部分，是适用于电力系统自动化的图形软件。

⑵图形显示工具。可用于显示各种监控图形，包括场站图、系统单线图、潮流图、地理图、配置工况图、目录画面、菜单画面、自动化系统中各种应用控制画面，以及其它反映电力与计算机设备状态的画面等。

⑶可视化展示。可视化功能是指基于实时数据、模拟计算结果或其它能从基础支持平台获得的数据，经标准数据接口进行数据交换，以设备或厂站为单位，采用面向对象设计，利用计算机图形理论及技术，生动地显示电网运行参数，并溶入优化控制策略，为电网调度运行提供直观监视方式。

③实时数据刷新要求。经客户/服务器模式链接到数据库服务器，定时刷新画面前景，并定义每幅画面刷新前景周期。支持数据库中各种数值量、状态量、列表、棒图、仪表图、曲线等前景刷新。根据数据库中对象成员的状态及其相应符号决定显示实时状态量。基于颜色决策实时刷新数值量、棒图等前景。

④画面操作功能要求。为用户提供与电力设备交互的方式，如遥控遥调、设置保护定值等操作。通过网络事件，SCADA控制服务执行遥控预校验、校验、遥控选择、执行等操作，操作结果能经遥控对话框实时观察。

⑤控制与调节。其是指在集控中心实现子站开关、刀闸开合，改变变压器分接头位置，投切无功补偿装置，控制逆变器和风机启停或出力等。在控制和调节时，系统需用严格措施确保控制操作安全可靠性，防止误操作的发生。

升压站设备的全面控制：断路器、隔离开关等开/合控制、有载调压变压器分接头调节、保护装置定值修改、装置软压板投退；支持同步操作：检同期、检无压。

⑥报表管理功能要求。系统具有专业级报表展示工具。报表工具主要有“报表模板制作”“报表浏览”功能，用于实现报表模板制作、管理、浏览、定时打印等。报表工具提供为系统应用程序制作各种统计报表的功能，其数据源为SCADA数据。

⑦数据统计分析功能要求。⑴历史数据查询分析。数据查询功能：可对风机、逆变器、升压站等监测设备进行实时数据查询、历史故障查询、主故障查询、日数据查询，为设备的实时运行状况提供曲线趋势分析功能，用户选择相应设备后，会自动列出该设备相应接入测点。⑵趋势曲线查询分析。趋势曲线查询分析可用于分析风频曲线、上网电量完成情况、历史数据曲线等。历史数据曲线分析支持自定义历史数据分析，可自定义两种数据形成历史曲线图。

3、有/无功监视功能。集控中心接收、汇总、显示、记录从各风电场和光伏电站上传的功率控制系统(AGC/AVC)相关数据、实量量测数据、预测和计划数据、基本数据、历史数据、临时数据，并能进行数据存储及查询等功能。

有/无功功率监视系统能调整控制策略。集控中心可接收电网下发的有/无功功率调整指令，并根据最优策略向各电场发布控制指令，限制风电场及光伏电站有/无功出力，将电站功率稳定在计划值附近。

4、集控逻辑五防功能。系统提供了基于网络拓扑的系统级智能五防功能，每次遥控操作都需检测与被操作对象关联的设备，以确保控制操作的安全。在集控中心进行的操作是为了防误闭锁判断，防止误拉、合断路器；防止带负荷拉、合刀闸；防止带电挂接地线；防止带地线送电；防止误入带电间隔的功能(五防)。能控制、判断、分析运行人员电气设备操作步骤，确定操作合理安全性。

5、功率预测系统监视功能。功率预测系统可接收各场站现有功率预测子系统上传的数据，如功率预测曲线、实际功率输出曲线、测风/光塔数据、天气预报数据等，并在人机界面上集成展示及对比分析，提供查询。集控中心还能拟合各场站功率预测曲线，生成整个区域的功率预测曲线，方便运维人员直观了解该区域功率预测情况。

6、远程视频监控系统功能。集控中心可管理和调用下辖新能源子站不同厂家视频监控系统的所有视频数据，实现集控中心的统一监视。视频监视子系统实现调用、轮巡等功能。同时，可实现视频信号在大屏系统上的统一展示。

7、大屏幕显示系统。集控中心建设一套大屏幕显示系统，将各操作员站视频信号与大屏幕显示系统互联互通，实现视频上屏的可视化操作。

参考文献：

[1]汪洋.电网调度监控一体化运行管理模式探究[J].山东工业技术,2018(20):164.