CN108345740A - 一种海上风电综合监控系统统一建模方法 - Google Patents

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刘文彪
纪陵
李靖霞
钟昀
杨小凡
王紫东
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    • G—PHYSICS
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    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Abstract

本发明公开了一种海上风电综合监控系统统一建模方法，首先进行模型建立，包括：按照海上风电场物理对象建立一次对象模型，按照业务逻辑建立监控专业模型，建立控制系统模型，建立风功率预测系统模型等，然后进行统一功能配置，包括由数据库、通信、图形等部分组成的常规SCADA功能，和拓扑分析、带电着色等高级功能，以及基于拓扑分析结果的功率控制功能，基于当前运行状态信息的功率预测功能。本发明解决了海上风电场自动化系统多个系统孤岛运行的局面；多个系统统一化配置，减少重复配置和调试工作量，降低复杂度，减小人为犯错的可能性；运行人员通过一个集成的监控系统操作，减小了人员学习培训的成本和维护成本。

Description

一种海上风电综合监控系统统一建模方法
技术领域
本发明涉及一种海上风电综合监控系统统一建模方法，属于风电监控技术领域。
背景技术
我国陆上风电由于弃风限电现象导致发展放缓，目前海上风电呈现出快速发展势头。海上风电长处是靠近负荷中心，可以被充分消纳并有利于增强附近电网架构，缺点是海上环境复杂恶劣、运维费用高。为保证安全运行，海上风电场有多个自动化系统，但是互相之间割裂和缺乏信息交换，使用不便，从而影响了海上风电场运行维护的效率和经济性。从而有必要研究综合监控系统，解决多个系统的集成和信息交换。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种海上风电综合监控系统统一建模方法，解决现有技术中海上风电综合监控系统中各系统互相割裂且缺乏信息交换，不利于海上风电自动化系统的安全经济运行的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种海上风电综合监控系统统一建模方法，包括：
按照海上风电场物理对象建立一次对象模型；
根据升压站监控系统、风机监控系统、箱变监控系统建立监控模型，对设备运行状态进行过程监视控制；
对控制策略、时间长度、压板、步长进行参数定义，根据有功功率控制AGC和无功功率控制AVC建立控制系统模型，实现功率控制功能；
根据风位置信息、启动时间、风场容量建立风功率预测系统模型，用于对各风机进行发电特性预测计算；
为上述各模型进行统一化功能配置。
进一步的，所述一次对象包括：风机、箱变、SVG、主变、母线、出线、气象子站和风场。
进一步的，建立与电网有关的一次对象模型参考IEC61850和IEC61970标准，建立与风电场有关的一次对象模型参考IEC61400-25标准。
进一步的，所述设备运行状态包括：设备监测系统运行状态、电缆监测系统运行状态、火灾告警系统运行状态、通风及空调系统信息、广播系统运行状态。
进一步的，通过四遥信息来接入集成多个自动化系统采集数据，从而对设备运行过程进行过程监视控制。
进一步的，统一化功能配置包括：
由数据库、通信、图形部分组成的SCADA功能配置；
拓扑分析功能配置；
带电着色功能配置；
基于拓扑分析结果的功率控制功能配置；
基于当前运行状态信息的预测功能配置。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果为：
(1)解决了海上风电场自动化系统多个系统孤岛运行的局面；
(2)多个系统统一化配置，减少重复配置和调试工作量，降低复杂度，减小人为犯错的可能性；
(3)运行人员通过一个集成的监控系统操作，减小了人员学习培训的成本和维护成本。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是与电网有关的一次对象模型的结构示意图；
图3是参考IEC61850和IEC61970标准建立的与电网有关的二次对象模型；
图4是与电网有关的一次对象模型和二次对象模型的映射关系图；
图5是风功率预测系统和风功率控制系统模型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，是本发明的流程图，包括如下步骤：
按照海上风电场物理对象建立一次对象模型；
一次对象包括：风机、箱变、SVG、主变、母线、出线、气象子站和风场。其中：与电网有关的一次对象包括：区域电网、主变、母线、出线等；与风电场有关的一次对象包括：风机、箱变、SVG、气象子站和风场等。
建立与电网有关的一次对象模型是参考IEC61850和IEC61970标准。如图2所示，是参考IEC61850和IEC61970标准建立的与电网有关的一次对象模型的结构示意图。如图3所示，是参考IEC61850和IEC61970标准建立的与电网有关的二次对象模型，一次对象模型和二次对象模型的映射关系如图4所示。
建立与风电场有关的一次对象模型是参考IEC61400-25标准。目前建立的风电机组模型的属性如表1所示。
表1:风电机组模型属性表
属性名称 数据类型 中文名 CIM命名
Name String 名称
Description String 描述 Naming.description
aliasName String 别名 Naming.aliasName
PathName String 路径名 Naming.pathName
ParentLink Link 父对象 MemberOf_EquipmentContainer
maximumOperatingMW Float 最大运行功率 GeneratingUnit.maximumOperatingMW
minimumOperatingMW Float 最小运行功率 GeneratingUnit.minimumOperatingMW
ProtectionEquipments Container 保护设备表 ProtectionEquipments
ObjOrder Int 对象编号
KeyName String CIM关键名 Naming.name
DeviceNo Int 对象引用计数
SyncMachineList Container 同步电机表 Contains_SynchronousMachine
mRID String(64) mRID
LNList Container 逻辑节点表
根据升压站监控系统、风机监控系统、箱变监控系统建立监控模型，通过四遥信息对设备运行状态进行过程监视控制。如表2所示，是各监控系统所监控的设备运行信息表。
设备运行状态包括：设备监测系统运行状态、电缆检测系统运行状态、火灾告警系统运行状态、通风及空调系统信息、广播系统运行状态。
表2：各监控系统所监控的设备运行信息表
对控制策略、时间长度、压板、步长进行参数定义，根据有功功率控制AGC和无功功率控制AVC建立控制系统模型，实现功率控制功能；
在获知风机和母线连接关系，母线与主变连接关系，以及母线之间连接的运行状态后，可以在功率控制系统中对各段母线的调整量进行合理分配，使得在满足并网点指标合格的前提下，优化各段母线功率分布及电压状况。
根据风位置信息、启动时间、风场容量建立风功率预测系统模型，用于对各风机进行发电特性预测计算。如图5所示，是本发明建立的风功率预测系统和风功率控制系统模型。其中风场所采集的信息如表3所示：
表3：风功率控制系统中风场所采集信息表
为上述各模型进行统一化功能配置，包括：
由数据库、通信、图形等部分组成的SCADA功能配置；
拓扑分析功能配置；
带电着色功能配置；
基于拓扑分析结果的功率控制功能；
基于当前运行状态信息的预测功能。
本发明通过统一建模，在离线时统一配置，减少配置工作量；并且支持多个应用系统的融合，各种应用设计时相同部分则由一份基础的模型支持，各自差异则由业务模型实现。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种海上风电综合监控系统统一建模方法，其特征在于，包括：
按照海上风电场物理对象建立一次对象模型；
根据升压站监控系统、风机监控系统、箱变监控系统建立监控模型，对设备运行状态进行过程监视控制；
对控制策略、时间长度、压板、步长进行参数定义，根据有功功率控制AGC和无功功率控制AVC建立控制系统模型，实现功率控制功能；
根据风位置信息、启动时间、风场容量建立风功率预测系统模型，用于对各风机进行发电特性预测计算；
为上述各模型进行统一化功能配置。
2.根据权利要求1所述的海上风电综合监控系统统一建模方法，其特征在于，所述一次对象包括：风机、箱变、SVG、主变、母线、出线、气象子站和风场。
3.根据权利要求2所述的海上风电综合监控系统统一建模方法，其特征在于，建立与电网有关的一次对象模型参考IEC61850和IEC61970标准，建立与风电场有关的一次对象模型参考IEC61400-25标准。
4.根据权利要求1所述的海上风电综合监控系统统一建模方法，其特征在于，所述设备运行状态包括：设备监测系统运行状态、电缆监测系统运行状态、火灾告警系统运行状态、通风及空调系统信息、广播系统运行状态。
5.根据权利要求1所述的海上风电综合监控系统统一建模方法，其特征在于，通过四遥信息来接入集成多个自动化系统采集数据，从而对设备运行过程进行过程监视控制。
6.根据权利要求1所述的海上风电综合监控系统统一建模方法，其特征在于，统一化功能配置包括：
由数据库、通信、图形部分组成的SCADA功能配置；
拓扑分析功能配置；
带电着色功能配置；
基于拓扑分析结果的功率控制功能配置；
基于当前运行状态信息的预测功能配置。
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