非并網(wǎng)風(fēng)電SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

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1、第32卷第21期Vol.32No.212008年11月10日Nov.10,2008非并網(wǎng)風(fēng)電SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)林小進(jìn),楊善水,王莉,龔春英(南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院,江蘇省南京市210016)摘要:設(shè)計(jì)了一種適用于非并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)。該系統(tǒng)將傳統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控、電網(wǎng)監(jiān)控和配電站合而為一。系統(tǒng)以傳統(tǒng)SCADA為基礎(chǔ),結(jié)合非并網(wǎng)監(jiān)控的特點(diǎn)和需求,實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、電網(wǎng)和用電企業(yè)的監(jiān)控及數(shù)據(jù)傳輸,并實(shí)現(xiàn)了整個(gè)非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)從發(fā)電側(cè)到用電側(cè)的一體化監(jiān)控。文中對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能進(jìn)行了分析研究。關(guān)鍵詞:風(fēng)力發(fā)電;非并網(wǎng);風(fēng)電場(chǎng);數(shù)據(jù)采集與

2、監(jiān)控(SCADA)中圖分類號(hào):TM6140引言風(fēng)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)框架。該框架在實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控的基礎(chǔ)上,結(jié)合了對(duì)風(fēng)電場(chǎng)輸電網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和隨著煤炭、石油等能源的減少和對(duì)能源需求的配電網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控。根據(jù)本文的方案可研制出適合大增加,各國(guó)越來(lái)越重視可再生能源的利用。風(fēng)能作規(guī)模非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)的一體化監(jiān)控系統(tǒng),應(yīng)用于非為一種清潔的可再生能源,已日益引起各國(guó)重視。并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)中。中國(guó)在大規(guī)模風(fēng)能利用方面雖然起步較晚,但近些年來(lái)發(fā)展很快,2007年啟動(dòng)了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求展計(jì)劃(973計(jì)劃)“大規(guī)模非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)1.1系統(tǒng)特點(diǎn)[1]研究”,可見(jiàn)對(duì)風(fēng)電事業(yè)的

3、發(fā)展非常重視。SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控在現(xiàn)代化的大型風(fēng)電場(chǎng)中,可能會(huì)有幾十臺(tái)甚制和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行至上百臺(tái)風(fēng)力機(jī),如何有效地對(duì)各風(fēng)力機(jī)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和控制,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)監(jiān)視和控制,使整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行調(diào)節(jié)和事故報(bào)警等功能。SCADA系統(tǒng)不完全等同[2]變得至關(guān)重要。近些年已經(jīng)在各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)廣泛應(yīng)于控制系統(tǒng),而是獨(dú)立于控制系統(tǒng)、基于比控制更高用了數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng),取得了良好的一層次的監(jiān)控意義上的系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)效果。風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點(diǎn):[1,3]非并網(wǎng)風(fēng)電系

4、統(tǒng)是指風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出的電能不1)遠(yuǎn)距離通信能力強(qiáng)。直接接入電網(wǎng),而是直接送到高耗能企業(yè)(如電解2)實(shí)時(shí)性強(qiáng)。由于風(fēng)力發(fā)電受自然條件影響,鋁、海水淡化等工業(yè))消耗掉。這種使用方式解決了其有關(guān)的電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的變化非常頻繁且迅電網(wǎng)中不能接入大量風(fēng)電的難題,為大規(guī)模使用風(fēng)速,所以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行信息的實(shí)時(shí)性要求很高。電提供了一種新的思路。非并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)3)可靠性高。SCADA系統(tǒng)所采集、傳送的數(shù)是非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)的重要組成部分,監(jiān)控水平的高據(jù)及相應(yīng)的控制命令對(duì)保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行具有低體現(xiàn)了整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的管理水平和自動(dòng)化水平,為至關(guān)重要的作用,因此要求遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)必

5、須可靠。風(fēng)電場(chǎng)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保障。非并網(wǎng)風(fēng)非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。電場(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)不同于普通的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng),是集風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控、電網(wǎng)監(jiān)控、配電于一體的系統(tǒng),統(tǒng)籌考慮了整個(gè)網(wǎng)絡(luò),具有性價(jià)比高、可靠性高等特點(diǎn)。本文在考察了國(guó)內(nèi)電力行業(yè)SCADA系統(tǒng)的應(yīng)[426]圖1非并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)用情況的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種符合大規(guī)模非并網(wǎng)Fig.1Supervisorycontrolsystemfornon2grid2connectedwindplant收稿日期:2008206224;修回日期:2008208203。該系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng),是

6、集風(fēng)國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)資助項(xiàng)目電場(chǎng)監(jiān)控和電網(wǎng)、用電企業(yè)的配電于一體的新型監(jiān)(2007CB210303)。—87—2008,32(21)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)風(fēng)電系統(tǒng)的發(fā)電站與配電站沒(méi)有直接主監(jiān)控臺(tái)接收風(fēng)電場(chǎng)、直流電網(wǎng)和配電站3個(gè)聯(lián)系,而非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)由于獨(dú)立于傳統(tǒng)電網(wǎng),只構(gòu)方面的數(shù)據(jù),進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并發(fā)出指令對(duì)其進(jìn)行操成一個(gè)小范圍的局部直流電網(wǎng),在這個(gè)局域電網(wǎng)中,作。硬件采用模塊化結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)靈活。風(fēng)電場(chǎng)與用電企業(yè)緊密聯(lián)系,并可根據(jù)此特點(diǎn)對(duì)電3電能一體化監(jiān)控設(shè)計(jì)能進(jìn)行管理。新型監(jiān)控系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):以傳統(tǒng)SCADA為基礎(chǔ),融合對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、直流電1)集

7、風(fēng)電場(chǎng)、直流電網(wǎng)和用電企業(yè)配電于一體。網(wǎng)、配電站的監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)了整個(gè)風(fēng)能系統(tǒng)發(fā)電、輸電、綜合考慮整個(gè)系統(tǒng),合理地對(duì)電能進(jìn)行管理和分配,用電的一體化監(jiān)控管理。整個(gè)系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)主要將監(jiān)控和配電一體化,提高了其經(jīng)濟(jì)效益。包括以下幾個(gè)方面。2)整個(gè)電網(wǎng)統(tǒng)一管理。從發(fā)電到用電全程一體3.1一體化平臺(tái)化監(jiān)控,提高了系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性。將對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、電網(wǎng)和配電站的監(jiān)控融為一體,建1.2系統(tǒng)功能立統(tǒng)一、直觀、圖形化的界面,建立集中統(tǒng)一、高效的非并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控自動(dòng)一體化平臺(tái),包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、線損分析、功化和配電自動(dòng)化的系統(tǒng)。系統(tǒng)功能如圖2所示。率

8、預(yù)測(cè)、功率調(diào)節(jié)、統(tǒng)計(jì)分析等部分。統(tǒng)一支撐平臺(tái)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)