作為(wéi)清潔能源之一(yī)，風(fēng)力(lì)發(fā)電(diàn)場近(jìn)幾年(nián)裝機(jī)容(róng)量快(kuài)速(sù)增(zēng)長。8月(yuè)17日(rì)，國家能源(yuán)局發(fā)布1-7月份全國(guó)電力工業統(tǒng)計數(shù)據。截至7月底，全(quán)國累計發電(diàn)裝(zhuāng)機(jī)容(róng)量約27.4億千瓦(wǎ)，同比增長(cháng)11.5%。其中(zhōng)，太陽(yáng)能發(fā)電裝機容量約(yuē)4.9億(yì)千瓦，同(tóng)比增長(cháng)42.9%；風(fēng)電裝(zhuāng)機容量約3.9億千瓦，同(tóng)比(bǐ)增(zēng)長14.3%。風力(lì)發(fā)電(diàn)場分(fēn)為(wéi)陸上風電和海上(shàng)風(fēng)電，一般地處偏僻(pì)，安裝(zhuāng)比較分(fēn)散，環(huán)境也(yě)比較(jiào)惡劣，因(yīn)此風(fēng)電(diàn)場需要(yào)一套遠程(chéng)監控係統，便(biàn)於運維人(rén)員(yuán)管理(lǐ)風(fēng)電(diàn)場運行。

1. 風力(lì)發(fā)電場的(dí)電(diàn)氣(qì)設備

每台(tái)發電(diàn)機(jī)組的頂部(bù)機倉(cāng)配(pèi)備有(yǒu)一(yī)個(gè)渦輪發(fā)電機(jī)，前(qián)端是可調整角度的(dí)風(fēng)葉，係統(tǒng)可根據不同(tóng)的(dí)風(fēng)力(lì)狀況(kuàng)來(lái)調整(zhěng)風葉的傾斜角(jiǎo)度，風(fēng)葉(yè)一般(bān)的轉速為10～15轉/分(fēn)，通過(guò)變速箱可(kě)調(tiáo)節(jié)到1500轉/分的(dí)轉(zhuǎn)速驅動發(fā)電(diàn)機(jī)。在機(jī)倉裏(lǐ)同時也(yě)配置一台(tái)工(gōng)業(yè) PLC用於(yú)控製及(jí)相關(guān)數(shù)據(jù)采集(jí)，通過(guò)PLC采(cǎi)集風速(sù)，風(fēng)向(xiàng)，轉(zhuǎn)速，發(fā)電(diàn)有功(gōng)功率及無(wú)功功率等相(xiāng)關數據，並(bìng)通(tōng)過(guò)采集的數(shù)據(jù)對發電機進行實時控(kòng)製。陸上在(zài)風(fēng)機塔(tǎ)底(dǐ)端還設置箱變(biàn)負責升壓和匯(huì)流，根(gēn)據(jù)功(gōng)率和地理條件(jiàn)，多(duō)台風機(jī)一次(cì)升(shēng)壓後(hòu)並(bìng)聯匯流接(jiē)入升壓變電站，通過(guò)升壓變壓器進(jìn)一步(bù)提(tí)升(shēng)電(diàn)壓後(hòu)並(bìng)入大(dà)電網為(wéi)電網(wǎng)輸送(sòng)電能(néng)。風力(lì)發電(diàn)場的(dí)電氣接(jiē)綫(xiàn)示(shì)意(yì)圖如圖(tú)1所示。風機發出的(dí)電壓一(yī)般為0.69kV，經過箱變升壓為(wéi)10kV或(huò)者35kV，多台並聯匯流後接入升壓變電(diàn)站的(dí)低(dī)壓側母(mǔ)綫(xiàn)，再次(cì)經過主變壓器(qì)升(shēng)壓(yā)至(zhì)110kV或(huò)者更(gēng)高(gāo)電(diàn)壓等級後(hòu)接入電網(wǎng)。

不同於陸(lù)上風電，海上風電由於(yú)環境(jìng)惡劣(liè)（高(gāo)濕度(dù)，高鹽(yán)密(mì)度(dù)），用於一次升壓的幹(gān)式變(biàn)壓器(qì)集(jí)成在風(fēng)機的(dí)機倉內，這樣(yàng)既解(jiě)決(jué)了整個機(jī)組(zǔ)的占地麵積問題，又避免(miǎn)了將變壓器安裝(zhuāng)在較(jiào)低位置(zhì)所帶來(lái)的防護(hù)困難問(wèn)題。

圖1 風(fēng)力發電場電氣(qì)接綫(xiàn)示意(yì)圖

1. 風力(lì)發(fā)電場的保(bǎo)護和測控設備(bèi)

風力(lì)發(fā)電場從(cóng)風(fēng)機發(fā)電(diàn)-升(shēng)壓(yā)箱變-匯(huì)流(liú)-升壓站(zhàn)中(zhōng)壓(yā)母綫--主變壓器(qì)-升(shēng)壓(yā)站高(gāo)壓(yā)母綫(xiàn)--高(gāo)壓(yā)出綫--電(diàn)網並(bìng)網，中間需(xū)要(yào)經過兩次升(shēng)壓後並入(rù)電(diàn)網(wǎng)，電(diàn)氣設(shè)備的數量和種類比較(jiào)多，任意環節(jié)出(chū)現(xiàn)故障(zhàng)都(dū)會影響風力(lì)發(fā)電場的正常運行(háng)。因此需(xū)要(yào)在風力(lì)發電(diàn)場(cháng)的(dí)各個環(huán)節(jié)設(shè)置保(bǎo)護和測控裝(zhuāng)置，監測風電場的(dí)運行(háng)狀(zhuàng)態(tài)。圖2為風力(lì)發(fā)電場(cháng)的保護和測控裝置配置示意圖(tú)。

圖2 風力發電場保護(hù)測控(kòng)裝置(zhì)配置(zhì)圖(tú)

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1. 箱(xiāng)變測控(kòng)裝(zhuāng)置

在陸上風(fēng)力(lì)發(fā)電場(cháng)為降(jiàng)低(dī)綫路損耗，一般在(zài)風(fēng)機(jī)旁配置(zhì)0.69/35(10)kV箱(xiāng)式(shì)升(shēng)壓站(zhàn)。風電場各(gè)風機間距(jù)達數(shù)百米，離(lí)集(jí)控室較遠；升壓變均處於空(kōng)曠(kuàng)的野(yě)外，自然環(huán)境(jìng)比較(jiào)惡(è)劣，不方便人工巡視(shì)，使得(dé)箱變測控(kòng)成為(wéi)風電場(cháng)的(dí)監控難點。箱(xiāng)變(biàn)測(cè)控(kòng)裝(zhuāng)置是(shì)風(fēng)電(diàn)場(cháng)監控係統(tǒng)的(dí)核心部(bù)分，對箱變實現(xiàn)智(zhì)能化(huà)管理(lǐ)。箱變(biàn)測控裝置能(néng)夠(gòu)對風電箱(xiāng)變進行(háng)保護(hù)和遠程(chéng)監控(kòng)，實現(xiàn)“遙信，遙測，遙(yáo)控(kòng)，遙調(tiáo)"功(gōng)能，大大提(tí)高風(fēng)電(diàn)場的(dí)運維(wéi)效率。

圖(tú)3 風力發電(diàn)場(cháng)箱(xiāng)變(biàn)測(cè)控裝(zhuāng)置(zhì)

AM6-PWC箱變(biàn)保護(hù)測控裝置(zhì)針對風電(diàn)及(jí)光(guāng)伏(fú)升(shēng)壓變不(bù)同要求(qiú)的集(jí)保護(hù)，測控(kòng)，通(tōng)訊一體化裝置，其功(gōng)能(néng)配置(zhì)如下表所示。

1. 低(dī)壓(yā)側綫路(lù)和(hé)母(mǔ)綫保護(hù)測控(kòng)

多台風機經(jīng)過(guò)*一(yī)次升(shēng)壓為35(10)kV後(hòu)並聯(lián)為(wéi)一個(gè)回路(lù)接入升壓變(biàn)電(diàn)站(zhàn)低壓(yā)側(cè)母綫，當(dāng)風(fēng)電場風(fēng)機數量(liáng)比較多(duō)時，匯(huì)入升壓變電站低壓側母綫的(dí)綫(xiàn)路也(yě)比較(jiào)多(duō)。為了實(shí)現監測，綫路配置綫(xiàn)路保護(hù)裝置，多(duō)功(gōng)能(néng)測(cè)控(kòng)儀表，電(diàn)能(néng)質(zhì)量(liáng)監測(cè)裝置(zhì)，無綫(xiàn)測溫(wēn)裝(zhuāng)置，實現(xiàn)對(duì)綫(xiàn)路(lù)電(diàn)氣(qì)保護(hù)，測量(liáng)以及(jí)溫度(dù)的(dí)實(shí)時監(jiān)測(cè)，低壓側(cè)母綫設置弧(hú)光(guāng)保護(hù)裝(zhuāng)置

表1 低壓(yā)側綫路(lù)，母綫(xiàn)保護(hù)測(cè)控配置

1. 主變壓器(qì)保(bǎo)護測(cè)控(kòng)

風(fēng)機(jī)發電在(zài)低壓(yā)側母綫匯(huì)流後經(jīng)過(guò)主變壓(yā)器升(shēng)壓至110kV並入電網(wǎng)。主變壓(yā)器(qì)配(pèi)置(zhì)差(chà)動保(bǎo)護(hù)，高後(hòu)備保(bǎo)護，低(dī)後備保(bǎo)護，非電量(liáng)保(bǎo)護，測控裝(zhuāng)置(zhì)及(jí)變壓器(qì)溫控，檔(dàng)位變送器，實(shí)現(xiàn)對主變(biàn)壓器(qì)的(dí)保(bǎo)護測控(kòng)功能，集(jí)中(zhōng)組(zǔ)屏安裝。

表(biǎo)2 主變保(bǎo)護測(cè)控(kòng)配(pèi)置

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1. 高壓綫路保護(hù)測控

風(fēng)力發電場發出的電能經(jīng)過(guò)兩(liǎng)次(cì)升壓(yā)至110kV後(hòu)並入電網，110kV綫路(lù)配置(zhì)光纖縱(zòng)差保護，距離保(bǎo)護(hù)，防孤島(dǎo)保護，測(cè)控裝置等(děng)。

表3 110kV綫路(lù)保護測控配置(zhì)

1. 風(fēng)力發(fā)電場(cháng)監(jiān)控係(xì)統

風(fēng)力(lì)發(fā)電場(cháng)監控(kòng)平台實(shí)現對風電(diàn)場(cháng)的運行(háng)狀態和(hé)風機(jī)的實(shí)時(shí)數據進(jìn)行監測，控製和(hé)管理，提(tí)高(gāo)風(fēng)電(diàn)場(cháng)的可靠性(xìng)和運行效(xiào)率(shuài)，降低維(wéi)護成本，實(shí)現(xiàn)智(zhì)能(néng)化管(guǎn)理(lǐ)。

風(fēng)力發(fā)電(diàn)場占地麵(miàn)積(jī)比(bǐ)較大，設(shè)備分(fēn)散(sàn)，係統對(duì)數據通訊(xùn)可靠性(xìng)和實時性(xìng)要(yào)求比較(jiào)高。在(zài)具(jù)備(bèi)條件(jiàn)的情(qíng)況(kuàng)下采(cǎi)用(yòng)光纖冗(rǒng)餘(yú)環(huán)網進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通訊，也可以采用LORA無(wú)綫(xiàn)方(fāng)式(shì)進行(háng)數(shù)據(jù)傳輸(shū)。

圖(tú)4 風力(lì)發電(diàn)場(cháng)監(jiān)控係(xì)統(tǒng)圖(tú)

風(fēng)機(jī)機(jī)組PLC和(hé)箱(xiāng)變(biàn)測控裝置數據(jù)通過光(guāng)纖(xiān)環(huán)網上傳至控製(zhì)室數據服務器(qì)，升(shēng)壓(yā)站綜合自動(dòng)化係(xì)統(tǒng)數(shù)據通過(guò)以(yǐ)太(tài)網上傳數據服務器(qì)，多(duō)功能(néng)儀表，無(wú)綫測溫，溫度變(biàn)送器(qì)，檔位變送器，直(zhí)流係統以(yǐ)及其它(tā)智能(néng)設備接入通(tōng)訊管(guǎn)理(lǐ)機(jī)上傳數(shù)據服務器，如(rú)圖(tú)4所示(shì)。

圖5 風力發電場(cháng)監控界(jiè)麵(miàn)

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1. 風場(cháng)監控

對整(zhěng)個(gè)風(fēng)電場(cháng)風(fēng)機(jī)的(dí)基(jī)本參數(shù)（包(bāo)括風速(sù)，功率(shuài)，轉速(sù)等(děng)）的(dí)綜合展(zhǎn)示，並(bìng)且(qiě)可(kě)通過遠(yuǎn)程控製單個或(huò)多個(gè)風(fēng)機(jī)的(dí)啟停(tíng)，實現對每(měi)個(gè)風(fēng)機的(dí)日(rì)發電(diàn)量(liáng)，月發(fā)電量(liáng)，年發電量的監(jiān)控(kòng)，便(biàn)於實時監視(shì)風機的(dí)運行狀況。

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1. 機組監控

對機組內的(dí)各個(gè)控(kòng)製(zhì)模(mó)塊的參(cān)數以及(jí)控製狀態(tài)的監控，模(mó)塊包括(kuò)：變(biàn)槳，偏航，齒輪箱(xiāng)，發電機，液壓(yā)站，機艙，變流器(qì)，電網，安(ān)全(quán)鏈，轉矩，主(zhǔ)軸(zhóu)，塔(tǎ)基，測風(fēng)儀(yí)等。實現(xiàn)對每(měi)個(gè)模塊的參數(shù)，故障(zhàng)及趨(qū)勢(shì)圖的綜(zōng)合展(zhǎn)示。

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1. 實時數(shù)據(jù)顯示

風電場內的(dí)風機(jī)，變電站(zhàn)等設(shè)備(bèi)都(dū)配備傳感器(qì)和監(jiān)測(cè)設備，能夠實(shí)時采(cǎi)集設備的(dí)運行(háng)電氣數(shù)據，溫(wēn)度(dù)，振(zhèn)動(dòng)等參數(shù)，異常時(shí)及(jí)時預警(jǐng)。

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1. 功(gōng)率管理

對(duì)有(yǒu)功(gōng)參數和無(wú)功參數的展示(shì)，有功與無(wú)功的控(kòng)製調節(jié)等功能，切實可(kě)行的(dí)降(jiàng)低企業的運營成本，為實現節能(néng)減(jiǎn)排的(dí)目標(biāo)提供數據支撐(chēng)。

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1. 生產(chǎn)報(bào)表

對(duì)風電量，風場性(xìng)能指(zhǐ)標(biāo)，機組(zǔ)新(xīn)能(néng)等重要參數(shù)進(jìn)行報表(biǎo)功能的(dí)顯(xiǎn)示和，支(zhī)持按(àn)照時(shí)間維(wéi)度(dù)（日(rì)，月(yuè)，年(nián)）統計(jì)各(gè)風電場(cháng)設備(bèi)的運(yùn)行(háng)情況。按(àn)日，月(yuè)，年的(dí)查(chá)詢方(fāng)式，對重要參數(shù)進(jìn)行(háng)分(fēn)類分項(xiàng)統計(jì)，並(bìng)生(shēng)成報(bào)表(biǎo)。

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1. 統(tǒng)計分(fēn)析(xī)

支(zhī)持多(duō)種統計分(fēn)析功(gōng)能(néng)，充(chōng)分挖掘(jué)數據潛在(zài)價(jià)值(zhí)，提(tí)供節能優化(huà)方案，為(wéi)管理者提供(gōng)決策依據(jù)，切實可(kě)行(háng)的提(tí)高企(qǐ)業(yè)的(dí)管理(lǐ)水(shuǐ)平(píng)，並(bìng)且(qiě)實現(xiàn)節(jié)能減排，科(kē)學生產的目(mù)標(biāo)。分析(xī)方式包括：故(gù)障(zhàng)統計，功(gōng)率(shuài)曲(qū)綫，可利(lì)用(yòng)率(shuài)統(tǒng)計(jì)，風玫(méi)瑰圖(tú)，風(fēng)速(sù)功(gōng)率報(bào)表(biǎo)，月(yuè)日(rì)利用率以(yǐ)及停機時間(jiān)統計(jì)等。