【 第一章 系統(tǒng)概述 】
風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)采用分層分布的體系結構，整個自動化系統(tǒng)分為三層：風場控制層、區(qū)域控制層和集中控制層。風場控制層設在風電場現(xiàn)場，為風電場運行與管理提供完整的自動化監(jiān)控，為上級系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)與信息服務；區(qū)域控制層設在區(qū)域風電場中央控制室，負責所轄風電場運行狀態(tài)的監(jiān)視與管理，為集中控制層提供數(shù)據(jù)與信息服務；集中控制層作為總部或集團的風力發(fā)電監(jiān)控中心，全面掌控所有風電場運行狀況，統(tǒng)籌資源調配。建設風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)各風電場設備的集中監(jiān)視和管理，對提高公司綜合管理水平、優(yōu)化人員結構、提高風電場發(fā)電效益等十分重要。
▎ 提高風電場自動化水平 ▎
無人值班少人值守是風電場運營模式的發(fā)展方向，對風電場的設備狀態(tài)、自動化水平、人員素質和管理水平都提出了更高的要求，是風電場一流的設備、一流的人才、一流的管理的重要標志，建立可以實現(xiàn)風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)，是實現(xiàn)風電場無人值班少人值守的必要條件，對全面提高風電場自動化水平有極大的促進作用。
▎ 提高風電場群的經(jīng)濟效益 ▎
設置風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)，建立與當?shù)貧庀蟛块T的聯(lián)系，根據(jù)氣象部門對未來時段天氣預報的預測信息，制定風電場在未來時段的生產(chǎn)計劃，合理地安排人員調配和設備檢修計劃，使資源得到充分利用，提高風電場群的經(jīng)濟效益。
▎ 提高風電場群在電網(wǎng)中的競爭優(yōu)勢 ▎
隨著風電場群規(guī)模的日益擴大，風電發(fā)電量在電網(wǎng)中占的比重將越來越大，通過建立風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)，對各風電場的發(fā)電狀況進行預測，并上報電網(wǎng)公司，以利于電網(wǎng)公司電力調度計劃的制定，提高發(fā)電公司在電網(wǎng)中的競爭優(yōu)勢。
▎ 提高公司管理水平 ▎
由于風電場群具有風電場設備多且分布分散，地處偏遠的特點，如果對每個風電場單獨進行管理，需要消耗大量的人力物力。設置風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)風電場群的集中運行管理、集中檢修管理、集中經(jīng)營管理和集中后勤管理，通過人力資源、工具和備件、資金和技術的合理調配與運用，達到人、財、物的高效運作和資源的優(yōu)化利用，保障實現(xiàn)風電場群綜合利用效益最大化。
▎ 提高風電抵御風險的能力 ▎
根據(jù)風電的特點，風電的發(fā)電狀況極大地受制于當?shù)氐臍夂驐l件，惡劣的天氣狀況會影響風電場的安全運行，并對風電場設備造成一定的破壞。建立風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)，制定各種氣候條件下的防災預案，根據(jù)收集到的各風電場所屬區(qū)域的氣象預報信息，對于可能到來的災害性天氣，盡早啟動防災預案，對保證風電場的安全運行、減少災害損失十分必要。
通過風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)，將所屬的遍布各地的風電場或其他新能源項目集成為一個網(wǎng)絡，建立一個功能完善、技術先進、性能良好的可靠、安全、穩(wěn)定的綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)對所屬風電場或將要開發(fā)的其他新能源進行統(tǒng)一監(jiān)視、控制及管理。
【 第二章 設計原則 】
▎ 實現(xiàn)對風電場群的統(tǒng)一管理 ▎
風電場群的運行管理涉及面廣，涵蓋多個專業(yè)，為使風電場發(fā)揮最大的綜合利用效益，保證風電場安全可靠運行，必須對風電場群實行統(tǒng)一管理，對風電場群綜合利用的各個方面進行有效的協(xié)調，實行統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一調度、統(tǒng)一管理。
▎ 實現(xiàn)對風電場進行的集中監(jiān)控 ▎
在風電場逐步推行“無人值班，少人值守”，設置風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)，既可以適應風電分散及管理的需求，又可以簡化風電場計算機監(jiān)控系統(tǒng)硬件及軟件設施配置及運行維護人員配置。
▎ 具有高度的靈活性和可擴展性 ▎
由于新站點的建設，遠程監(jiān)控系統(tǒng)須具備高可擴展性，支持后期新建網(wǎng)點的無縫接入與平滑擴容。
【 第三章 建設需求 】
▎ 建立發(fā)電預測及運營系統(tǒng) ▎
根據(jù)氣象部門的氣象信息，并結合風機在各種氣候條件下的運行模型，對風電場在未來時段的發(fā)電狀況進行預測，并上報電力調度系統(tǒng)。建立生產(chǎn)管理決策支持系統(tǒng)，建立以生產(chǎn)管理為主線、以決策服務為目的、面向生產(chǎn)全過程的、具有輔助決策和預測功能的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，充分利用已有的信息資源，運用各種管理模型，對數(shù)據(jù)進行加工處理，為管理決策提供必須的準確及時的信息，支持管理決策工作。
▎ 建立風電場發(fā)電調度及監(jiān)控系統(tǒng) ▎
根據(jù)電力調度部門提供的發(fā)電計劃，對各風電場進行發(fā)電調度。并準確、及時、全面的收集各風電場運行管理所需的各種信息，包括風機運行信息、升壓站設備信息、繼電保護及故障信息等。對收集的信息進行分析、處理、存儲，并按管理部門要求及各風電場的運行要求，對風電場的相關設備進行集中監(jiān)視、控制及管理，確保各風電場所有機電設備安全、可靠運行。
▎整合風電場現(xiàn)有子系統(tǒng) ▎
風電場運行涉及的設備眾多，存在多個子系統(tǒng)，并獨立運行，增加了運行維護的難度。風電場自動化系統(tǒng)采用先進的控制與通訊技術，將現(xiàn)有的主控、箱變、升壓站、無功控制、視頻安防等系統(tǒng)進行整合，為用戶提供功能完備、操作簡便的“單一系統(tǒng)”，降低運行維護的難度，提高自動化及管理水平。
【 第四章 總體架構 】
▎系統(tǒng)安全區(qū)與安全防護 ▎
風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)的業(yè)務內(nèi)容包含遠程監(jiān)控、遠程圖像監(jiān)控、生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，為了確保風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)及調度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的安全，抵御黑客、病毒、惡意代碼等各種形式的惡意破壞和攻擊，特別是抵御集團式攻擊，防止電力二次系統(tǒng)的崩潰或癱瘓，依據(jù)國家電力監(jiān)管委員會[2006]第34號令《電力二次系統(tǒng)安全總體方案》的要求，風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)的業(yè)務進行安全區(qū)及必要的安全防護，以保證風電場及遠程監(jiān)控自動化系統(tǒng)和通信數(shù)據(jù)網(wǎng)的安全。
▎系統(tǒng)總體結構 ▎
遠程監(jiān)控系統(tǒng)地理分布廣闊，是一個跨地區(qū)、多業(yè)務的大型自動化系統(tǒng)，整個自動化系統(tǒng)采用縱向分層、橫向分區(qū)的體系結構。系統(tǒng)在縱向層次上分為3層：上級管理層（對應集團公司）、遠方監(jiān)控層（對應區(qū)域運營管理公司）、廠站監(jiān)控層（對應各風電場中央控制室）。遠方監(jiān)控層在橫向上又根據(jù)監(jiān)控業(yè)務的性質、時效性、重要程度的不同等劃分為生產(chǎn)控制區(qū)和管理信息區(qū)。
遠方監(jiān)控層將設置遠程監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、遠程圖像監(jiān)視系統(tǒng)，其中遠程監(jiān)控系統(tǒng)可通過光纖及衛(wèi)星雙通道實現(xiàn)與各風電場的信息交換，采集各風電場現(xiàn)場設備的生產(chǎn)信息進行集中監(jiān)視，并對主要的開關設備進行遠方控制，此外遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)留有與上級管理部門的通訊接口，在需要時可通過該系統(tǒng)向上級管理部門傳送信息；遠程圖像監(jiān)視系統(tǒng)通過光纖通道采集各風電場的圖像信息并對采集的圖像進行監(jiān)視。
【 第五章 風電場監(jiān)控系統(tǒng) 】
▎ 監(jiān)控對象為風電場所屬 ▎
① 風機；
② 箱變；
③ 其他輔助設備；
④ 升壓站設備。
▎ 主要外接系統(tǒng) ▎
① 上級管理部門，如省級調度系統(tǒng)；
② 遠程監(jiān)控系統(tǒng)。
▎ 風機主控系統(tǒng) ▎
風電主控系統(tǒng)是為變速恒頻兆瓦級風力發(fā)電系統(tǒng)配套的主控系統(tǒng)，可以在一定的范圍內(nèi)通過協(xié)調控制風輪機、機械傳動系統(tǒng)、發(fā)電機、變流單元等風力發(fā)電整機部件，實現(xiàn)自然風能----機械能---電能的轉換，達到電能的可靠、穩(wěn)定輸出以及最大風能的捕獲和提供。由于在這個轉換過程中，自然風能的外部輸入是不可控的，因而通過主控系統(tǒng)可以在一定范圍內(nèi)通過風力機槳葉系統(tǒng)的調節(jié)（輸入）和變流系統(tǒng)輸出功率的調節(jié)達到最大風能轉換和可靠、穩(wěn)定輸出功率的效果。所有信號將通過光纜傳入風電場監(jiān)控系統(tǒng)。
▎ 升壓站監(jiān)控系統(tǒng) ▎
變電站要求以計算機站控系統(tǒng)為核心，對整個變電站系統(tǒng)實現(xiàn)遙測，遙信，遙控，遙調功能。系統(tǒng)可以根據(jù)電網(wǎng)運行方式的要求，實現(xiàn)各種閉環(huán)控制功能。實現(xiàn)對全部的一次設備進行監(jiān)視、測量、控制、記錄和報警功能，并與保護設備和遠方控制中心通訊，實現(xiàn)變電站綜合自動化。風電場通訊層采用工業(yè)光纖以太環(huán)網(wǎng)結構。綜合自動化根據(jù)需要也可采用雙網(wǎng)冗余結構。升壓站通訊服務器負責與相關調度系統(tǒng)的信息交換。
▎ 箱變控制系統(tǒng) ▎
風力發(fā)電作為可再生能源的主要利用形式，所建成的風電站具有其自身的特殊性。最顯著的就是發(fā)電單元布置較為分散且數(shù)量眾多，距離集中升壓變電所位置較遠，需就地經(jīng)升壓變電站升壓后傳送至集中升壓變電所。因此箱式變電站作為升壓輸電的重要設備，其安全可靠、節(jié)能環(huán)保、運行維護等綜合性能對提升風電成套裝備的整體技術指標尤其重要。因此，在普通箱式變電站的基礎上還增加了智能化功能，對高低壓設備配備相應的傳感裝置，利用穩(wěn)定可靠的測控裝置將電氣一次、二次信息、風機控制信息納入集中監(jiān)控系統(tǒng)中，減少日常維護成本，提高風電站的自動化管理水平及運行可靠性。信號可通過光纖或PLC的方式傳入。
▎ 系統(tǒng)接入（SVG） ▎
SVG是一種用于動態(tài)補償無功的新型電力電子裝置，它能對大小變化的無功進行快速和連續(xù)的補償，其應用可克服LC補償器等傳統(tǒng)的無功補償器響應速度慢、補償效果不能精確控制、容易與電網(wǎng)發(fā)生并聯(lián)諧振和投切震蕩等缺點，顯著提升風電場接入點的電網(wǎng)穩(wěn)定性及安全性。其基本原理是指將自換相橋式電路通過電抗器直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當?shù)卣{節(jié)橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?/span>
▎ 氣象監(jiān)測系統(tǒng) ▎
氣象監(jiān)測系統(tǒng)，收集到的風電場所屬區(qū)域的氣象信息，對于可能到來的災害性天氣，制定各種氣候條件下的防災預案，以保證風電場的安全運行、減少災害損失。
▎ 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng) ▎
圖像監(jiān)控系統(tǒng)是一種全天候、全方位的實時監(jiān)視設施，使運行調度人員擴大觀察視野，隨時掌握風電場設備運行、安全防范等實時情況，并可同時對每個現(xiàn)場場景進行實時錄像，以便進行事故預防與分析。為提高企業(yè)運行管理水平，適應電站“無人值班、少人值守”的運行管理方式，圖像監(jiān)控系統(tǒng)將作為一種現(xiàn)代化的監(jiān)視手段，為風電場內(nèi)各項生產(chǎn)設施的安全運行提供保障手段。
