風力發電監控與運維一體化系統設計

崔盛淼

摘要：中國在近年來能源產量不斷提高，當前已經成為世界上的能源生產大國，同時也是能源消費大國。我國近年來社會經濟發展速度不斷加快，對能源開發高度重視，提高能源儲備，使人民對于能源逐漸增加需求得以滿足。中國在不斷加大能源開采力度的過程中，沒有采取相應的控制措施與科學有效的精細化管理，導致生態環境遭到搖籃中破壞，造成了不良后果，于是更加重視清潔能源的開發和利用。

關鍵詞：風力發電;監督控制;運行維護;一體化;系統設計;有效方法

引言：

當分布式發電系統應用的過程中，所存在的優勢是非常明顯的，主要表現為分散性、多樣性、靈活性，而是作為清潔型能源存在的。當前，該發電系統已經發展得非常成熟，使得該系統已廣泛應用，與大電網系統之間建立連接，由于分布式發電本身所具備的一個特點是，并不存在非常強的連續性，所以，考慮到電網運行安全，與傳統電網相比較，其結構是集中式的，具有密集性特性，而且是強網架。分布式發電系統不會對電網本身產生非常強的依賴性，如果電網在運行的過程中產生故障，分布式發電過程中可以脫離，處于獨立運行狀態，對分布式發電系統起到重要的支撐作用。在如此重要負荷下進行電源供應，能夠有力支撐電網結構，使其運行更加靈活，而且呈現出多樣化方向發展態勢。中國的風力資源非常豐富，但是存在一個問題，就是分布缺乏均勻性，在三北地區和海上有豐富的風資源，其他地區則缺少這方面的資源，尤其是內陸平原地區，風資源嚴重匱乏。所以，對風力發電系統起到一定的限制作用。

一、主要技術

（一）集中監督控制系統技術

1.智能化告警技術

當分布式新能源電站運行的過程中，當處于集約化監督控制模式下，很多告警信息產生并被系統收集，這對于監盤人員而言，工作內容多而且壓力大，通常會存在抓不住事故重點，不能有效分析問題并在第一時間處理。所以，當前需要做的是，在現有功能基礎上對智能化的告警數據進行統計，對各種類型的設備運行信息進行分析，明確其重要性，對信號劃分為不同類型，同時劃分為不同層次，具有針對性地實施處理并顯示，針對所獲得的信息應用智能技術進行分析，加工處理并從綜合的角度合理應用，幫助運行人員對于故障及時準確地分析，并針對性地處理，使得分布式新能源電站在運行的過程中應用智能技術。

該系統所發揮的智能告警功能是基于事件推理專家庫實施的，主要的目的是對每個告警信息都能夠實時提供，并在判斷的時候保證準確性，采用相應的處理方案，協助值班人員據此可以及時發現異常，并了解其產生的原因，并快速到現場對事故進行處理，確保設備處于安全運行狀態，保證系統更好地發揮作用。

2.故障診斷技術

分布式新能源電站中設備較多且雜，當這些設備運行時，難免會出現各種類型的故障。此時可以將分布式新能源電站監督控制系統充分利用起來，將設備運行中所產生的信息收集起來，采用智能算法對站內一次設備及二次設備運行狀態進行診斷，并進行針對性地的技術改進，從而發現設備運行中的缺陷，將相應的計劃制定出來，在對設備進行維修時進行消缺，這樣可以將停工期縮短，避免費用大量消耗。采用該技術還可有一個重要的功能，就是對設備故障實施預警，結合使用分布式新能源電站功率控制系統，就可以應用智能技術自動調整現發電出力，并根據實際需要合理分配，由此可以降低設備故障故障率，避免產生頻繁停機現象，不會對電網造成負面影響。

在實施故障診斷的過程中，要做好定期巡視工作并強化檢查。檢查監督控制設備指示燈和監督控制設備開關，還要檢測監督控制設備是否能正常工作，對于所獲得的情況詳細記錄，據此確定系統的各項設備是否正常，是否有噪聲出現或者不正常發熱以及冒煙的狀況。對各種設備的電源進行檢查，包括保護裝置以及檢測控制裝置等等都是檢查的主要對象，還要明確指示燈的顯示是否正常，監督控制設備設備是否有效連接，發現有卡住的現象或者出現傾斜的問題，都要及時處理并詳細記錄。

對于系統的設備做好定期校驗工作以保證設備準確可靠運行。系統設備的各項指標正常才能保護好發電系統。當該裝置運行超過一年的時間，就要實施校驗檢查，重點判斷其性能。根據校驗的結果判斷存在安全問題，就需要修改參數，同時改動二次回路接線及定值區數值調整。

3.無線移動監視技術

隨著智能移動設備快速發展，4G無線網絡以及5G無線網絡覆蓋范圍的擴大，使用移動智能終端設備監控和查看運營信息已迫在眉睫。開發移動智能終端設備（智能采集、平板電腦）的無線移動監控功能軟件，可以對分布式發電設施采用無線移動技術進行監督控制。

二、系統設計

（一）設計步驟

風力發電監控與運維一體化系統的設計過程中應用智能技術，可以采用如下的設計步驟：

其一，對于設計項目要全面理解。在設計所有的風力發電設備之前，對于連接設備的風力發電設備從多個角度綜合理解并全面分析，了解風力發電設備所發揮的功能、設計過程中需要遵循的標準，需要采用的設計元件以及各項技術指標等等，都要熟練掌握。要注重分析處理信號的特點，還要掌握被控制轉換對象的特點，系統分析其參數，并對分析所獲得的結果做好統計工作。當進入到設計環節，要明確設計要求，對系統實施高層次的抽象描述，之后進行設計分析并加以驗證，如果沒有通過驗證，就要從頭開始重新操作，驗證通過之后，進行物理設計實現，然后進入到樣機環節，物理設計實現和樣機環節沒有通過的情況之下，都要回到系統高層次抽象描述環節進行重新操作。樣機環節通過之后，就可以定型制造風電設備。

其二，將相應的設計方案制定出來。通過分析系統的總體功能，將風力發電設備設計原理框圖制定出來，然后將設計方案細化，劃分為多個環節。分析各個環節之間所存在的關聯性，將所采用的信號交流方式確定下來，明確風力發電設備運行的時序。采用這種方式，風力發電設備設計更加簡單化，風力發電設備設計的原理也能夠清晰表達。

其三，使用智能軟件對單元風力發電設備模擬操作。將總體設計方案確定下來之后，要正確選擇元器件。通過運行智能軟件繪制風力發電設備的每個環節，之后進行模擬操作，實施智能檢驗，這樣可以對設計方案是否可行作出判斷。在進行風力發電設備設計的過程中所使用的元器件多種多樣，包括中央處理器、TTL等等，電能供應中采用不同電源，合理設計風力發電設備之間的電能轉換過程，對于所采用的轉換方式以及轉換的流程都要確定下來，使用程序圖表達，對于相關內容準確表達，保證電平正確轉換。

在設計智能化風力發電設備的過程中，選擇智能軟件的時候要考慮到設計風力發電設備所屬類型。風電企業開發出多種類型的智能軟件，而且各有側重點。通常而言，進行風力發電設備監控設計的過程中，如果對基礎風力發電設備進行智能操作，可以用于智能模擬操作。如果控制風力發電設備比較復雜。設計通信工程風力發電設備時，設計智能模擬操作過程中，根據實際需要使用各種智能風力發電設備軟件，可以檢驗各個環節設計方案所能夠發揮的性能，模擬運行原理以及運行流程，以智能分析風力發電設備設計方案，同時對參數進行分析，如果設計方案存在不足，可以自動修改，由此起到優化設計方案的作用。通過合理應用EDA技術，使得設計過程更加簡單，而且操作便捷，減少工作量，設計工作時間縮短，在設計中不斷創新思維，使設計者的動手能力大大增強。

其四，分析設計方案。在對風力發電設備采用智能模擬方式進行操作，需要著重分析風力發電設備應用性。針對各個單元采用智能模擬方法進行操作，在此過程中需要檢驗一部分性能，確保各個環節都不會有問題存在。但是，經過組合而形成一個整體之后，各個環節之間很有可能出現搭配不合理問題，使得整個系統運行的過程中不能很好地發揮性能，不能實現預期目標。所以，智能模擬操作各個環節中，需要從多個角度分析各個環節風力發電設備，明確信號輸入與輸出之間的關系，以及各個環節接口的極性和時序等等，從而明確風力發電設備設計中的矛盾沖突，經過不斷修改之后，將最完美的設計方案提供出來。

其五，將各個設計環節進行組合。檢驗各個環節風力發電設備設計情況，還要明確風力發電設備之間設計方案的合理性，采用模擬智能的方法展開模擬操作，從而對設計加以驗證，明確其是否可行。在設計風力發電設備元件時嚴格按照設計要求進行，經過反復模擬操作，明確不同環節設計方案之間所存在的關聯性，讓設計人員對于設計風力發電設備所采用方式熟練掌握。在實施電子智能模擬操作的時候，應用元件都比較理想，而且在連接上也采用理想工藝，落實到實際風力發電設備中，由于各種因素的影響，導致其性能不能保持穩定。所以，在安裝風力發電設備實體的時候，要積極調試其性能并不斷優化，以更好地發揮其功能。

（二）實際應用

1、在智能模擬操作中的應用

風力發電監控與運維一體化系統主要用于電子信息工程和通信工程，應用EDA技術，要對通信基礎知識充分掌握，能夠對風力發電監控與運維一體化系統的基本功能以及運行原理全面了解，使用模擬操作儀器進行示范操作，將線路的運行狀態充分展示出來。如果采用傳統的模擬操作儀器，由于沒有較高的精確度，使得模擬操作準確度受到影響，所獲得的模擬操作結果不夠理想。應用模擬技術可以改變操作條件，模擬操作結果有較高的精準度。

在進行智能模擬操作的過程中應用EDA技術，確保設計更加科學，而且實現標準化。如果采用傳統設計方法，需要先進行整體設計，然后進入到模擬操作環節，經過檢驗之后各項指標合格，就可以進行大批量生產，如果質量不合格，就要對樣機進行重新設計并制作，這樣導致可靠性不是很高，而且人力成本和物力成本是消耗化量大 。采用模擬智能軟件進行設計，很多的技術難關都能夠克服，在設計制作之前要對原理實施模擬智能，并進行虛擬聯機，制作工作不再繁瑣，得以簡化，由此節約了成本，同時智能系統提供的設計標準更加準確，保證設計的科學性，基于此展開設計，可以獲得更加可靠的結果。

2、在風電設備中的應用

風電設備中對EDA技術合理應用是非常必要的?，F在人們的生活質量已經明顯改善，對風電設備有了更高的質量要求，抗干擾性需要進一步提高，使數字技術不斷升級，包括模擬信道、話音以及加密技術都采用數字化操作方式，技術要求也越來越高。對于這些要求要充分滿足，就要調整電子線路，合理應用高速電子風力發電設備，還要結合使用風力發電設備，這樣的風力發電設備設計比較繁瑣。如果按照傳統設計方式，主要是采用拼接的方法，只要經驗豐富，操作就非常容易，對于設計方案加以驗證，不足之處進行修改之后再驗證，就可以完成操作，消耗的時間比較多，成本也會增加，特別是沒有詳細分析精密儀器，導致可靠性不高。應用EDA工具可以規避這些不足，設計的速度更快，而且準確率更高，確保風電設備風力發電設備有很高的準確度。

3.將技術質量驗收規范制定出來。前期技術管理任務分解時，要充分考慮到風電工程項目管理的實際要求及質量要求，將相應的質量驗收規范制定出來。對于工程質量標準要明確，控制好質量驗收中的每一個細節，確保質量驗收工作的實施符合質量檢驗專項規范，保證質量驗收的完整性，且發揮其應有的價值。

結束語：

通過上面的研究可以明確，風電工程規模大，工程量也非常大，而且通常工期都非常短，工程環境條件都比較復雜。如果使用的設備比較落后，工程運行中術缺乏先進性，就不能很好地發揮其作用。由于風電工程存在特殊性，就會導致語運行的過程中監督管理難度大。要保證風電工程處于良性運行狀態，就要充分考慮到風電系統所具備的特點，明確了風電系統運行的過程中所發揮作用以及存在的不足之處。 根據風力發電的實際需要將監督控制與運行維護一體化系統設計出來，將其優勢發揮出來，能夠對風力發電有效控制。應用科學的方法對該系統進行設計，有效降低項目安全風險;提高風電管理能力，加強風里發現系統的控制能力。采用這種方式強化風電工程管理，能夠使我國能源匱乏的問題得到解決，還可以達到節約能源，減少污染物排放的效果。

參考文獻

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