CN106230032B - 一种基于电力调度数据网的风电场群生产调度运维系统 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种基于电力调度数据网的风电场群生产调度运维系统,该系统是包括集控中心和风电场子站;其连接关系为:调度中心连接集控中心,集控中心通过电力调度数据网连接风电场子站;其中,所述的调度中心为省级调度中心或地区调度中心;所述的电力调度数据网为地区、县市的电力部门搭建的用于传输电力数据的内部电力调度数据网络。本发明建立集控中心主站,集控中心接受调度中心的总指令,在集控中心根据各个风电场的实际受风情况及风机健康状况,将调度总指令做最优分解,然后各个风电场直接接受集控中心的统一调度,有效的实现了风电场群的统一调度管理,优化了资源配置,提高了风能利用率。

Description

一种基于电力调度数据网的风电场群生产调度运维系统
技术领域
本发明涉及风电场集控技术及电网调度领域,尤其涉及一种基于电力调度数据网的风电场群生产调度运维系统
背景技术
当今社会不可再生能源日益枯竭,为了维护生态平衡,使人与自然和谐相处,必须走可持续发展道路,因此可再生能源的开发和使用显得尤为重要。风力发电以其丰富、清洁、可再生等优势逐渐得到世界各国的广泛应用,风力发电技术日益成熟,风电产业逐步发展。风电场的规模持续扩张,但由于风电场单机规模小、风机数量众多、场址分散且多处于偏远恶劣环境,这在一定程度上限制了风电行业的发展。近几年行业内针对性的提出了风电场群集中监控系统的概念,并指出在区域建立远程集控中心的方案,建立统一集中监控的一体化平台,实现对多个风场集中化管理。为能够实现多个风场统调,进行最优分配,传统电网对风电场的调度模式是:调度中心用电话的方式逐个向所辖风电场下发标准指令。但是由于调度中心无法掌握各不同风电场的出力情况,会出现个别风电场弃风严重而另一些风电场却不能完成发电任务的状况。此外仍然存在一些问题没有解决,比如电网对同区域内风电场不能实现统调;远程系统不能实现对风电场的实时操作;故障不能预判,只能救火式运维;备件管理落后,不能实现全寿命周期管理;运行维护相关数据整理分析不能标准化。
此外由于风电场设备种类繁多,通讯接口不统一,风电场升压站和风机的数据采集成为一大难点,并且在集控中心的大部分功能也仅局限于对实时数据的显示和简单的对下控制。由于在现有风电场中已经运行有一套用于电力调度部门的数据采集系统,系统新建的数据采集系统不应与现有数据采集系统形成相互干扰。
发明内容
本发明的目的为针对现有调度方式的不足,提出了一种基于电力调度数据网的风电场群生产调度运维系统。在本发明中,建立集控中心主站,集控中心接受调度中心的总指令,在集控中心根据各个风电场的实际受风情况及风机健康状况,将调度总指令做最优分解,然后各个风电场直接接受集控中心的统一调度,有效的实现了风电场群的统一调度管理,优化了资源配置,提高了风能利用率。在本发明中,优化了电网调度指令下发方式,风机与升压站数据均通过电力调度数据网统一传输到集控中心,不同于以往风机数据用公网vpn传输的方式,有效的保证了所采集风机数据与升压站数据的安全性。
本发明的技术方案为:
一种基于电力调度数据网的风电场群生产调度运维系统,该系统是包括集控中心和风电场子站;其连接关系为:调度中心连接集控中心,集控中心通过电力调度数据网连接风电场子站;其中,调度中心和电力调度数据网为现有电力设施;
所述的调度中心为省级调度中心或地区调度中心;
所述的电力调度数据网为地区、县市的电力部门搭建的用于传输电力数据的内部电力调度数据网络;
所述的集控中心包括:运行监控子系统、能量管理子系统、前置采集子系统、电能计量子系统、保护录波子系统、风机状态监测子系统、产能预报子系统、风机故障知识子系统、调度报表子系统、物资管理子系统、WEB发布子系统、数据挖掘子系统、第一主干网交换机、第一防火墙、第二主干网交换机、正向隔离装置、第三主干网交换机、第二防火墙、第四主干网交换机、I区前置网交换机、第一纵向加密装置、II区前置网交换机、第二纵向加密装置、第一核心路由器、第二核心路由器、电力调度电话;其连接关系为:首先,在主干网上依次设置第一主干网交换机、第一防火墙、第二主干网交换机、正向隔离装置、第三主干网交换机、第二防火墙、第四主干网交换机;运行监控子系统、能量管理子系统、前置采集子系统分别连接第一主干网交换机,前置采集子系统还连接I区前置网交换机,I区前置网交换机还连接第一纵向加密装置,第一纵向加密装置还连接第一核心路由器;电能计量子系统、保护录波子系统分别连接第二主干网交换机,同时电能计量子系统、保护录波子系统又分别连接II区前置网交换机,II区前置网交换机连接第二纵向加密装置,第二纵向加密装置连接第二核心路由器;风机状态监测子系统、产能预报子系统、风机故障知识子系统、调度报表子系统分别连接第三主干网交换机;物资管理子系统、WEB发布子系统、数据挖掘子系统、电力调度电话分别连接第四主干网交换机;其中电力调度电话与调度中心连接;第一核心路由器、第二核心路由器分别连接电力调度数据网。
所述的风电场子站包括第三核心路由器、第三纵向加密装置、风场I区数据接入交换机、第四纵向加密装置、opc网关机、数据转发rtu、风场II区数据接入交换机;其连接关系是:opc网关机和数据转发rtu分别连接风场I区数据接入交换机,风场I区数据接入交换机连接第三纵向加密装置,风场II区数据接入交换机连接第四纵向加密装置,第三纵向加密装置和第四纵向加密装置分别连接第三核心路由器,第三核心路由器连接电力调度数据网,原有风机SCADA服务器连接opc网关机,原有风电场rtu连接数据转发rtu,原有电量采集终端、原有保信子站、原有故障录波器、原有风机振动在线监测服务器、原有风场功率预测服务器分别连接风场II区数据接入交换机;
所述的运行监控子系统组成包括2台冗余的实时数据服务器、2台冗余的历史数据服务器、配置6台集控操作员工作站、1台报表和报警工作站和2台维护工作站,他们均分别与第一主干网交换机相连;
所述的能量管理子系统包括能量管理服务器1台,直接与第一主干网交换机相连;
所述的前置采集子系统包括2台前置采集服务器,二者分别与第一主干网交换机相连;
所述的电能计量子系统包括电能计量服务器、工作站各1台,二者分别与第二主干网交换机相连;
所述的保护录波子系统包括保护录波服务器、工作站各1台,二者分别与第二主干网交换机相连;
所述的风机状态监测子系统包括风机状态监测服务器、工作站各1台,二者分别与第三主干网交换机相连;
所述的产能预报子系统包括产能预报服务器、工作站各1台,二者分别与第三主干网交换机相连;
所述的风机故障知识子系统包括风机故障知识服务器、工作站各1台,二者分别与第三主干网交换机相连;
所述的调度报表子系统包括调度报表工作站1台,直接与第三主干网交换机相连;
所述的物资管理子系统包括物资管理服务器、工作站各1台,二者分别与第四主干网交换机相连;
所述的WEB发布子系统包括WEB发布服务器、工作站各1台,二者分别与第四主干网交换机相连;
所述的数据挖掘子系统包括2台数据挖掘服务器以及1台磁盘阵列,其中,2台数据挖掘服务器分别与第四主干网交换机相连,同时,它们还分别与磁盘阵列相连;
所述的第一主干网交换机、第二主干网交换机、第三主干网交换机、第四主干网交换机均为为H3C S5120-LI系列以太网交换机;
所述的第一防火墙和第二防火墙均为网御神州SecGate-3600-G7系列防火墙;
所述的正向隔离装置为南瑞公司的SysKeeper-2000系列正向隔离设备;
所述的I区前置网交换机和II区前置网交换机均为H3C S5120-LI系列以太网交换机;
所述的第一纵向加密装置和第二纵向加密装置均为南瑞公司的NetKeeper-2000系列加密装置;
所述的第一核心路由器和第二核心路由器均为华为公司的NE40E型号路由器;
所述的第三核心路由器为华为公司的NE40E型号路由器;
所述的第三纵向加密装置及第四纵向加密装置,均为南瑞公司的NetKeeper-2000系列加密装置;
所述的风场I区数据接入交换机及风场II区数据接入交换机,均为H3C S5120-LI系列以太网交换机。
所述的实时数据服务器、历史数据服务器、能量管理服务器、前置采集服务器、电能计量服务器、保护录波服务器、风机状态监测服务器、产能预报服务器、风机故障知识服务器、物资管理服务器、WEB发布服务器、数据挖掘服务器均为统一型号;
本专利中所述的操作员工作站、报表工作站、报警工作站、维护工作站、电能计量工作站、保护录波工作站、风机状态监测工作站、产能预报工作站、风机故障知识工作站、调度报表工作站、物资管理工作站、WEB发布工作站均为统一型号。
本发明的有益效果在于:改变传统电网对风电场的调度方式,增加集控中心层,对调度总指令做最优分解后统一下发到各风电场,实现风能的最优配置;在风电场子站新增opc网关机和数据转发rtu,统一数据采集接口,采集风机、箱变、升压站、无功补偿、测风塔、功率控制、电度计量、继电保护、故障录波等数据到集控中心,集控中心向各风电场下发有功无功控制指令;在集控中心系统中开发风功率预测、物资管理、数据挖掘等高级应用;本发明部分数据采集通过新增的数据转发rtu接入风电场原有rtu数据,进而不对原调度用数据采集系统产生影响。
附图说明
图1为本系统总的结构图。
图2为本系统集控中心组成结构图。
图3为本系统风电场子站组成结构图
具体实施方式(结合附图具体说明)
实施例:
如图1所示,本发明的一种基于电力调度数据网的风电场群生产调度运维系统,该系统是包括集控中心(41)和风电场子站(43);其连接关系为:调度中心(40)连接集控中心(41),集控中心(41)通过电力调度数据网(42)连接风电场子站(43);其中,调度中心(40)和电力调度数据网(42)为现有电力设施。
所述的调度中心(40)为省级调度中心或地区调度中心,用于采集当地网的各种信息,进行安全检测,进行有关站点开关的远方操作,变压器分接头的调节,电力电容器的投切等。
所述的电力调度数据网(42),为地区、县市的电力部门搭建的用于传输电力数据的内部电力调度数据网络,用于传输电网自动化信息、调度指挥指令、继电保护与安全自动装置控制信息的专用网络。
在本发明中的作用是向上传输所采集的风电场子站(43)信息,并向下传输由调度中心(40)发出,后经过集控中心(41)优化的调度指令给风电场子站(43)。
所述的集控中心(41)为本发明的主体部分,详细结构如图2所示,包括若干子系统及设备,包括:运行监控子系统(1)、能量管理子系统(2)、前置采集子系统(3)、电能计量子系统(4)、保护录波子系统(5)、风机状态监测子系统(6)、产能预报子系统(7)、风机故障知识子系统(8)、调度报表子系统(9)、物资管理子系统(10)、WEB发布子系统(11)、数据挖掘子系统(12)、第一主干网交换机(13)、第一防火墙(14)、第二主干网交换机(15)、正向隔离装置(16)、第三主干网交换机(17)、第二防火墙(18)、第四主干网交换机(19)、I区前置网交换机(20)、第一纵向加密装置(21)、II区前置网交换机(22)、第二纵向加密装置(23)、第一核心路由器(24)、第二核心路由器(25)、电力调度电话(44);各系统之间具体连接关系为:首先,在主干网上依次设置第一主干网交换机(13)、第一防火墙(14)、第二主干网交换机(15)、正向隔离装置(16)、第三主干网交换机(17)、第二防火墙(18)、第四主干网交换机(19);运行监控子系统(1)、能量管理子系统(2)、前置采集子系统(3)分别连接第一主干网交换机(13),前置采集子系统(3)还连接I区前置网交换机(20),I区前置网交换机(20)还连接第一纵向加密装置(21),第一纵向加密装置(21)还连接第一核心路由器(24);电能计量子系统(4)、保护录波子系统(5)分别连接第二主干网交换机(15),同时电能计量子系统(4)、保护录波子系统(5)又分别连接II区前置网交换机(22),II区前置网交换机(22)连接第二纵向加密装置(23),第二纵向加密装置(23)连接第二核心路由器(25);风机状态监测子系统(6)、产能预报子系统(7)、风机故障知识子系统(8)、调度报表子系统(9)分别连接第三主干网交换机(17);物资管理子系统(10)、WEB发布子系统(11)、数据挖掘子系统(12)、电力调度电话(44)分别连接第四主干网交换机(19);其中电力调度电话(44)负责与调度中心(40)建立通讯连接关系;第一核心路由器(24)、第二核心路由器(25)分别连接图1中的电力调度数据网(42)。
所述的运行监控子系统(1)的组成包括2台冗余的(互为备用)实时数据服务器、2台冗余的历史数据服务器、配置6台集控操作员工作站、1台报表和报警工作站和2台维护工作站,他们均分别与第一主干网交换机(13)相连;
其中,2台冗余的(互为备用)实时数据服务器,并联于第一主干网交换机(13),用于集控中心实时数据的采集及处理;配置2台冗余的历史数据服务器,并联于第一主干网交换机(13),用于集控中心历史数据的存储及数据备份,实现对风场数据的历史统计查询、风电统计分析及弃风量统计分析等风电业务生产指标分析功能,并可针对不同需求方便的扩展新的业务计算指标。
配置6台集控操作员工作站,并联于第一主干网交换机(13),作为集控中心运行监控子系统的主要人机界面,用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询,设备状态和参数的查询,防误操作指导等,运行人员可通过操作员站对全部电气设备、风场设备进行运行监测和控制。
配置1台报表和报警工作站,并联于第一主干网交换机(13),提供定制化的数据展现功能,提供报表的生成、打印、上报功能,与上级单位的报表系统无缝连接,同时对于随时出现的故障,进行声光报警,报警内容显示在最前端,便于运行人员查看报警内容。
配置2台维护工作站,并联于第一主干网交换机(13),供系统管理人员进行系统维护,可进行系统配置、数据库的参数修改、系统组态图形的定义修改、报表的制作修改及网络维护、系统诊断等。
所述的能量管理子系统(2)包括能量管理服务器1台,直接与第一主干网交换机相连,用于显示和分析各风电场上传的AGC/AVC、风电场有功功率、无功功率和频率电压等数据,实现报表显示和查询等。
所述的前置采集子系统(3):配置有2台前置采集服务器,二者分别与第一主干网交换机(13)连接。独立配置的前置采集服务器可以集中优势的硬件资源,提升接入数据的处理效率,增强子站的接入能力;同时,独立配置的前置采集服务器也起到了网络隔离的作用,使得对下与子风场的通讯不会影响上层应用。同时系统与下属各个子站连接之间的通道配置有电力专用的纵向加密装置,用于广域网边界保护,为主站安全I区提供一个网络屏障,同时为上下级系统之间的广域网通信提供认证与加密服务,实现数据传输的机密性、完整性保护。
所述的电能计量子系统(4):配置电能计量服务器、工作站各1台,二者分别与第二主干网交换机(15)连接,用于显示、分析各风电场上传的电能量计量信息,实现报表显示和查询等。
所述的保护录波子系统(5):配置保护录波服务器、工作站各1台,二者分别与第二主干网交换机(15)连接,用于显示、分析各风电场上传的继电保护和故障信息子系统运行数据,用于电网的故障分析。
所述的风机状态监测子系统(6):配置风机状态监测服务器、工作站各1台,二者分别与第三主干网交换机(17)连接,用于显示、分析各风电场上传的风机振动在线监测系统运行数据,包括风电机组设备状态信息、历史数据、历史故障及设备诊断报警、预警数据,实现风电场故障知识系统。
所述的产能预报子系统(7):配置产能预报服务器、工作站各1台,二者分别与第三主干网交换机(17)连接,实现集控中心的功率预测相关数据集成功能,系统接收各新能源子站已有的功率预测子系统上传的数据,如功率预测曲线、功率实际输出曲线、测风塔数据、天气预报数据等,在人机界面上统一集成展示,并提供查询。
所述的风机故障知识子系统(8):配置风机故障知识服务器、工作站各1台,二者分别与第三主干网交换机(17)连接,帮助监控人员快速定位最重要的保护动作信号,以及设备、装置异常信号作,帮助进行故障诊断。
所述的调度报表子系统(9):配置调度报表工作站1台,直接与第三主干网交换机相连,主要用于调度相关OMS系统,上报发电计划,调度日报、弃风电量填报等调度要求相关功能。
所述的物资管理子系统(10):配置物资管理服务器、工作站各1台,二者分别与第四主干网交换机(19)连接,实现各风电场和监控中心侧物资管理等功能。
所述的WEB发布子系统(11):配置WEB发布服务器、工作站各1台,二者分别与第四主干网交换机(19)连接,实现对系统数据的网络发布。业主办公网的用户可以通过个人终端的浏览器访问系统网站,在网页上实现告警监视、报表查询、状态查看等功能,方便快捷。办公网通过防火墙与监视中心内部网络实现有效隔离,充分保证用户远程访问系统数据的安全性。同时WEB发布服务器兼有外部系统接口服务器的功能,实现集控中心向其它外部系统和平台传送设备运行状态及实时数据等生产信息的功能。
所述的数据挖掘子系统(12):配置2台数据挖掘服务器以及1台磁盘阵列,其中,2台数据挖掘服务器分别与第四主干网交换机(19)相连,同时,它们另外分别与磁盘阵列相连。该系统具有成熟的、功能强大的风电业务生产指标分析功能,并可针对不同需求方便的扩展新的业务计算指标。
所述的第一主干网交换机(13)、第二主干网交换机(15)、第三主干网交换机(17)、第四主干网交换机(19)均为为H3C S5120-LI系列以太网交换机,其端口速率可以不同,工作方式也可以不同,如可以提供10M、100M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方式等。
所述的第一防火墙(14)和第二防火墙(18)均为网御神州SecGate-3600-G7系列防火墙,网络端口为标配含4个10/100/1000M自适应电口;最多可扩展6个千兆SFP接口;最多可扩展12个千兆电口。完整实现了状态检测包过滤/应用代理防火墙、IPSec VPN/SSL VPN、抗DDoS攻击、深度内容检测、入侵检测防护、带宽管理和流量控制、病毒防御等综合安全网关的功能。
所述的正向隔离装置(16),为南瑞信息SysKeeper-2000系列正向隔离设备(千兆),用于阻断信息网到控制网的潜在通信途径,保证控制系统数据传输在线、实时和连续,提升控制系统网络边界的安全防护强度。
所述的I区前置网交换机(20)和II区前置网交换机(22)均为H3C S5120-LI系列以太网交换机,其端口速率可以不同,工作方式也可以不同,如可以提供10M、100M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方式等。
所述的第一纵向加密装置(21)和第二纵向加密装置(23)均为南瑞公司的NetKeeper-2000系列纵向加密装置,用于电力控制系统安全I/II区的广域网边界保护,为网关机之间的广域网通信提供认证、与加密功能的vpn,实现数据传输的机密性、完整性保护。
所述的第一核心路由器(24)和第二核心路由器(25)均为华为公司的NE40E型号系列核心路由器,用于实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通的设备。
所述的电力调度电话(44),为程控调度电话系统的通话终端设备,终端主要与程控调度分机配合使用,集成度高,可靠性好,主要应用于电力行业调度室与调度员的业务通话,以及各部门的业务联系、指挥调度。
本专利中所述的实时数据服务器、历史数据服务器、能量管理服务器、前置采集服务器、电能计量服务器、保护录波服务器、风机状态监测服务器、产能预报服务器、风机故障知识服务器、物资管理服务器、WEB发布服务器、数据挖掘服务器均为统一型号,统一配置的浪潮NF5240M3服务器,硬件配置为处理器字长64位CPU:2*E5-2450(8C)2路*8核内存:17G显卡:GT610 1G显存硬盘:2*1TB SATA;网卡4块100/1000M网络自适应;DVD*1;机架式安装可支持Unix\LINUX\Windows操作系统。
本专利中所述的操作员工作站、报表工作站、报警工作站、维护工作站、电能计量工作站、保护录波工作站、风机状态监测工作站、产能预报工作站、风机故障知识工作站、调度报表工作站、物资管理工作站、WEB发布工作站均为统一型号,统一配置的浪潮NP3020M3工作站,硬件配置为CPU:1*G3220 3.0GHz内存:8G显卡:GT610显卡显存1GB硬盘:2*1TBSATA硬盘DELL 22寸显示器可支持Unix\LINUX\Windows操作系统;3年7×24质保及现场免费服务
本专利中所涉及到的计算机网络为结构采用分布式开放局域网交换技术,双重化冗余配置,由1000M后台局域网交换机及100M前置交换机的二层结构组成,系统的骨干网是千兆网,前置采集网络可采用百兆网。整个网络采用冗余双以太网结构,网络传输协议基于TCP/IP实现,网络配置规模满足系统远景要求。集控中心后台局域网分为两个网段,分别是生产控制网络和信息管理网络,两个网段之间配置隔离装置实现有效隔离。
本发明系统远程通讯链路租用电力调度通讯专用链路通道。每个风场子站需要采集其故障录波和保护信息管理子站系统的全部运行数据上传至集控中心,此部分需求至少需要配置2M带宽;风场子站其它各子系统的实时数据和非实时数据的上传至少需要2M带宽,在条件允许的情况下可按双通道互为备用冗余考虑。
所述的风电场子站(43)为本系统数据采集部分,详细结构如图3所示,包括:第三核心路由器(26)、第三纵向加密装置(27)、风场I区数据接入交换机(28)、第四纵向加密装置(29)、opc网关机(30)、数据转发rtu(32)、风场II区数据接入交换机(34)。其连接关系是:opc网关机(30)和数据转发rtu(32)分别连接风场I区数据接入交换机(28),风场I区数据接入交换机(28)连接第三纵向加密装置(27),风场II区数据接入交换机(34)连接第四纵向加密装置(29),第三纵向加密装置(27)和第四纵向加密装置(29)分别连接第三核心路由器(26),第三核心路由器(26)连接图1中的电力调度数据网(42),原有风机SCADA服务器(31)连接opc网关机(30),原有风电场rtu(33)连接数据转发rtu(32),原有电量采集终端(35)、原有保信子站(36)、原有故障录波器(37)、原有风机振动在线监测服务器(38)、原有风场功率预测服务器(39)分别连接风场II区数据接入交换机(34);所述的原有风机SCADA服务器(31)、原有风电场rtu(33)、原有电量采集终端(35)、原有保信子站(36)、原有故障录波器(37)、原有风机振动在线监测服务器(38)、原有风场功率预测服务器(39)均为风电场现有并投入使用的设备。
所述的第三核心路由器(26),为华为公司的NE40E型号系列核心路由器,用于实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通的设备。
所述的第三纵向加密装置(27)及第四纵向加密装置(29),均为南瑞公司的NetKeeper-2000系列纵向加密装置,用于电力控制系统安全I/II区的广域网边界保护,为网关机之间的广域网通信提供认证、与加密功能的vpn,实现数据传输的机密性、完整性保护。
所述的风场I区数据接入交换机(28)及风场II区数据接入交换机(34),为H3CS5120-LI系列以太网交换机,其端口速率可以不同,工作方式也可以不同,如可以提供10M、100M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方式等。
所述的opc网关机(30),为opc数据采集与规约转换装置,用于将风机相关数据从风机scada服务器中采集出来,并将opc规约转换为104规约。
所述的数据转发rtu(32),为新能源子站自动化系统对外的通讯接口,用于收集子站升压站、风机、功率预测、AGC\AVC等各个子系统的数据,经规约转换后通过网络向上级集控中心传送,可根据需要配置主备双机,这里采用南瑞公司的RCS9698G系列远动机。
所述的原有风机SCADA服务器(31)、原有风电场rtu(33)、原有电量采集终端(35)、原有保信子站(36)、原有故障录波器(37)、原有风机振动在线监测服务器(38)、原有风场功率预测服务器(39)、均为风电场原有已投入使用设备,在此提出仅作为说明本系统对这些设备的数据接入关系。
本发明中涉及的操控中的软件和程序均为公知技术。
本系统运行方式,在图1中看,包括从上向下的调度指令下发过程与从下向上的子站数据采集上传过程。
1)调度指令下发过程:
系统在运行过程中,首先由调度中心(40)制定调度计划并通过电力调度电话将调度指令下发给集控中心(41),在集控中心(41)中的能量管理子系统(2)对调度指令进行处理。
处理过程为:根据所采集的各个风电场的天气预报数据、测风塔实时数据、测风塔历史数据、风电场风机实时工况信息、风机历史数据,同时根据风电场风机故障和正常运行状况对单个风电场的整体出力做出预测,将调度中心(40)下发的调度计划根据各个风电场的预测出力情况做最优分解,从而避免出力良好的风电场弃风,出力不足的风电场完成不了发电任务的情况。
集控中心在本系统中的相关调度作用为:
1)接受各级调度机构下发的调度命令并严格执行;
2)及时、准确报送所辖风电场/光伏电站的生产信息和相关数据;
3)根据所辖风电场不同设备的调管范围报送一、二次设备停电计划;
4)及时报告事故或异常情况,并配合各级调度机构进行事故或异常处理。
经过优化分解的调度指令通过电力调度数据网(42)进一步下发给各个风电场的远动通讯装置。通讯过程遵循IEC101、IEC104规约。
远动通讯装置通过网络103通讯规约把调节命令转发给opc网关机(30)。如图3opc网关机(30)与数据转发rtu(32)之间的有向箭头所示。
opc网关机通过opc协议把调节命令下发给风机监控系统,最后风机监控系统执行调节命令。集控中心(41)这一环节的加入,有效的实现了风电场群的统一调度管理,优化了资源配置,提高了风能利用率。
最终实现集控中心根据省调、地调调度指令,可对下辖各风电场内风电机组、逆变器、开关和主变等设备进行远程控制和调度。
2)子站数据采集上传过程,首先,风电场的各类型数据先做采集汇集处理,采集的数据源可以包括各风电场风电机组、风机振动监测、升压站、箱变设备、功率预测系统、功率控制系统、相量测量系统、保护及故障信息子站和电能量计量等。
1、风电机组数据采集的具体实现过程为:
opc网关机(30)采集原有风机SCADA服务器(31)中的数据。原有风机SCADA服务器(31)内安装有opc-server软件,而opc网关机(30)为一台服务器,其内安装同时包含opc-client和opc转104规约功能的应用软件,opc-server和opc-client形成C/S架构,opc-client通过opc规约采集集控中心需要的数据点,并把opc数据转换为104数据,从而符合远动及调度规约的要求。
所采集的风电场风机实时工况信息和风机历史数据为优化分解调度计划提供依据。
2、升压站、箱变设备和功率控制系统的数据采集具体实现过程为:
数据转发rtu(32)采集原有风电场rtu(33)中数据。在风电场子站,有已投入使用的原有风电场rtu(33),该远动用于原调度数据采集,由于集控系统数据采集与前者点表吻合,因此部分数据直接用原有风电场rtu(33)所采集的作为数据来源,但是为了不影响原调度系统的数据采集过程,在此发明系统中,新增数据转发rtu(32),接入原有风电场rtu(33)的风电机组、逆变器、升压站电气设备运行等信息数据,并上传至监控中心。至此便完成对升压站、箱变设备、功率控制系统等设备的数据采集过程。
所采集数据中的各个风电场的天气预报数据、测风塔实时数据、测风塔历史数据为优化分解调度计划提供依据。
3、对于相量测量系统、保护及故障信息子站、电能量计量、风机振动监测、功率预测系统等数据采集具体实现过程为:
原有电量采集终端(35)、原有保信子站(36)、原有故障录波器(37)、原有风机振动在线监测服务器(38)、风原有风场功率预测服务器(39)等设备通过网口或串口通讯接入风场II区数据接入交换机(34)。
原有电量采集终端(35)通过串口通讯,遵循IEC102规约,电量采集远方终端通过预留的网络接口接入电力数据网接入设备的非实时交换机,将相关数据采集上传至集控中心。
原有保信子站(36)可以通过以太网或串口通讯,遵循IEC103规约;
原有故障录波器(37)支持光口或网口通讯,遵循IEC61850或IEC103规约;
故障录波器或保护及故障信息子站通过预留的网络接口接入电力数据网接入设备的非实时交换机,将相关数据采集上传至集控中心。
原有风机振动在线监测服务器(38)一般不做要求,在此仅作为备选;
原有风场功率预测服务器(39)遵循FTP协议,风场功率预测系统能够将各风电场功率预测数据上传调度端,并作为就地能量综合管理协调控制提供重要输入参数及依据。
上述的采集数据汇总至风场II区数据接入交换机(34)后通过纵向加密装置上传到风电场的第三核心路由器(26),由此便完成了对单个风电场的数据采集和汇集。
4、对数据的传输以及集控中心(41)对数据进行采集。
数据的传输采用电力调度数据网。因为与风机相关的数据量巨大,传统的数据传输一般采用公网vpn的方式,在此处于安全考虑,我们把所有数据均通过电力调度数据网进行传输。
在集控中心,首先经过集控中心的核心路由分别传输到各分区交换机,同样核心路由与交换机之间添加纵向加密装置,前置采集子系统(3)负责对上传的数据进行采集。独立配置的前置采集服务器可以集中优势的硬件资源,提升接入数据的处理效率,增强子站的接入能力;同时,独立配置的前置采集服务器也起到了网络隔离的作用,使得对下与子风场的通讯不会影响上层应用。
前置采集子系统(3)采集的数据作为集控中心的数据源,传输给I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各区系统,为各类高级应用软件提供数据支持。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (1)

1.一种基于电力调度数据网的风电场群生产调度运维系统,其特征为该系统是包括集控中心和风电场子站;其连接关系为:调度中心连接集控中心,集控中心通过电力调度数据网连接风电场子站;其中,调度中心和电力调度数据网为现有电力设施;
所述的调度中心为省级调度中心或地区调度中心;
所述的电力调度数据网为地区、县市的电力部门搭建的用于传输电力数据的内部电力调度数据网络;
所述的集控中心包括:运行监控子系统、能量管理子系统、前置采集子系统、电能计量子系统、保护录波子系统、风机状态监测子系统、产能预报子系统、风机故障知识子系统、调度报表子系统、物资管理子系统、WEB发布子系统、数据挖掘子系统、第一主干网交换机、第一防火墙、第二主干网交换机、正向隔离装置、第三主干网交换机、第二防火墙、第四主干网交换机、I区前置网交换机、第一纵向加密装置、II区前置网交换机、第二纵向加密装置、第一核心路由器、第二核心路由器、电力调度电话;其连接关系为:首先,在主干网上依次设置第一主干网交换机、第一防火墙、第二主干网交换机、正向隔离装置、第三主干网交换机、第二防火墙、第四主干网交换机;运行监控子系统、能量管理子系统、前置采集子系统分别连接第一主干网交换机,前置采集子系统还连接I区前置网交换机,I区前置网交换机还连接第一纵向加密装置,第一纵向加密装置还连接第一核心路由器;电能计量子系统、保护录波子系统分别连接第二主干网交换机,同时电能计量子系统、保护录波子系统又分别连接II区前置网交换机,II区前置网交换机连接第二纵向加密装置,第二纵向加密装置连接第二核心路由器;风机状态监测子系统、产能预报子系统、风机故障知识子系统、调度报表子系统分别连接第三主干网交换机;物资管理子系统、WEB发布子系统、数据挖掘子系统、电力调度电话分别连接第四主干网交换机;其中电力调度电话与调度中心连接;第一核心路由器、第二核心路由器分别连接电力调度数据网;
所述的风电场子站包括第三核心路由器、第三纵向加密装置、风场I区数据接入交换机、第四纵向加密装置、opc网关机、数据转发rtu、风场II区数据接入交换机;其连接关系是:opc网关机和数据转发rtu分别连接风场I区数据接入交换机,风场I区数据接入交换机连接第三纵向加密装置,风场II区数据接入交换机连接第四纵向加密装置,第三纵向加密装置和第四纵向加密装置分别连接第三核心路由器,第三核心路由器连接电力调度数据网,原有风机SCADA服务器连接opc网关机,原有风电场rtu连接数据转发rtu,原有电量采集终端、原有保信子站、原有故障录波器、原有风机振动在线监测服务器、原有风场功率预测服务器分别连接风场II区数据接入交换机;
所述的运行监控子系统组成包括2台冗余的实时数据服务器、2台冗余的历史数据服务器、配置6台集控操作员工作站、1台报表和报警工作站、2台维护工作站,他们均分别与第一主干网交换机相连;
所述的能量管理子系统包括能量管理服务器1台,直接与第一主干网交换机相连;
所述的前置采集子系统包括2台前置采集服务器,二者分别与第一主干网交换机相连;
所述的电能计量子系统包括电能计量服务器、工作站各1台,二者分别与第二主干网交换机相连;
所述的保护录波子系统包括保护录波服务器、工作站各1台,二者分别与第二主干网交换机相连;
所述的风机状态监测子系统包括风机状态监测服务器、工作站各1台,二者分别与第三主干网交换机相连;
所述的产能预报子系统包括产能预报服务器、工作站各1台,二者分别与第三主干网交换机相连;
所述的风机故障知识子系统包括风机故障知识服务器、工作站各1台,二者分别与第三主干网交换机相连;
所述的调度报表子系统包括调度报表工作站1台,直接与第三主干网交换机相连;
所述的物资管理子系统包括物资管理服务器、工作站各1台,二者分别与第四主干网交换机相连;
所述的WEB发布子系统包括WEB发布服务器、工作站各1台,二者分别与第四主干网交换机相连;
所述的数据挖掘子系统包括2台数据挖掘服务器以及1台磁盘阵列,其中,2台数据挖掘服务器分别与第四主干网交换机相连,同时,它们还分别与磁盘阵列相连;
所述的实时数据服务器、历史数据服务器、能量管理服务器、前置采集服务器、电能计量服务器、保护录波服务器、风机状态监测服务器、产能预报服务器、风机故障知识服务器、物资管理服务器、WEB发布服务器、数据挖掘服务器为统一型号;
所述的操作员工作站、报表和报警工作站、维护工作站、电能计量工作站、保护录波工作站、风机状态监测工作站、产能预报工作站、风机故障知识工作站、调度报表工作站、物资管理工作站、WEB发布工作站为统一型号;
所述的第一主干网交换机、第二主干网交换机、第三主干网交换机、第四主干网交换机均为H3C S5120-LI系列以太网交换机;
所述的第一防火墙和第二防火墙均为网御神州SecGate-3600-G7系列防火墙;
所述的正向隔离装置为南瑞公司的SysKeeper-2000系列正向隔离设备;
所述的I区前置网交换机和II区前置网交换机均为H3C S5120-LI系列以太网交换机;
所述的第一纵向加密装置、第二纵向加密装置、第三纵向加密装置和第四纵向加密装置,均为南瑞公司的NetKeeper-2000系列纵向加密装置;
所述的第一核心路由器、第二核心路由器和第三核心路由器均为华为公司的NE40E型号路由器;
所述的风场I区数据接入交换机及风场II区数据接入交换机,均为H3C S5120-LI系列以太网交换机。
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