集团型风电企业综合联网监控管理系统的构建
2020-07-26
来源:汇智旅游网
■■ 一 0lea 0f y 第27卷第8期 2011年8月 电网与清洁能源 Power System and Clean Energy Vo1.27 No.8 Aug.2011 文章编号:1674—3814(2011)08—0084—04 中图分类号:TM614;F406 文献标志码:A 集团型风电企业综合联网监控管理系统的构建 李晟L2,蒋维2,任杰一-2,吕东2 (1.华北电力大学,北京102206;2.中国水利电力物资有限公司风电部,北京100045) C0nstrueti0n of nil Integraled Netw ̄)rkin鐾Monitoring Management System for Wi鼬d PoWeF| ̄,nter轴 i 《;FOU LI Sheng ,JIANG Wei。,REN Jie ,一,LV Dong (1.North China Electirc Power University,Beijing 102206,China;2.Wind Power Project Department,China National Water Resource&Electirc Power Materials&Equipment Co.,Ltd.,Beijing 100045,China) ABSTRACT:The group—typed wind power enterprises as represented by the large power generation groups have become the main force in China’s wind power investment and development.How to manage a rapid increasing nunlber of wind farms thus has become an urgent and important safety 鉴作用。 关键词:集团型风电企业;综合联网监控管理系统;综合应 用平台 中国风电产业发展引人瞩目:2 1世纪初才只有几 issue.From a perspective of video nmnitoring in wind farms, based on the widely adopted three—tier responsibility body 个示范项目,短短几年过后,中国市场已发展成了世 界最大的风电市场。2010 ̄中国(不包括台湾地区)新 增安装风电机组12 904台,装机容量18 927.99 MW, 年同比增长37.1%;累计安装风电机组34 485台,装 机容量44 733.29 MW,年同比增长73.3%I 。风电领 域已成为能源投资商的热土,从风电开发商的分布 control pattern,this paper proposes all integrated networking monitoring management system.The proposed system is introduced in details in terms of requirements analysis,system design idea,and detailed design.The professional network video management system is the core of the entire system.It should be of a large capacity,high load capacity,high reliability,expansibility and compatibility,and be able to aceonlmodate the current video monitoring systems of existing wind farms.The proposal presented in the paper can serve as a referenee for building of the integrated networking monitoring management system by group-typed wind power enterprises. KEY WORDS: group—typed wind power enterprises; integrated networking monitoring management system; 来看,更向能源投资企业,尤其是以五大电力集团 为代表的中央能源投资集团企业集中。根据国家发 改委能源研究所的数据,2010年五大发电集团新增 风电装机容量2 243万kW,占当年全国风电新增装 机容量的72% 。由于风电场分布广、数量多,单个 风电场同时存在若干个危险源,项目运行人员少、 信息传递及时性要求高,设备安全和运行监控要求 integrated application platform 摘要:以五大发电集团为代表的集团型风电企业已经成为 我国风电投资开发的主体力量,如何管控好数量急剧增加的 风电场成为企业安全生产中重要的课题。从风电场安全视频 监控的角度,针对其普遍实行的 级责任主体的管控模式, 提 了一种综合联网监控管理系统的构建方案。从需求分 远高于一般场站,曰内一些风电场综合利用视频监 控技术和综合自动化技术,已建立起现场实时监控 诊断系统,较好地解决了运行人员不足,劳动强度 大的问题,提高了运行管理水平 。 五大电力集团基本上构建了集团公司、省级分 (子)公司、基层企业三级责任主体的管控模式,目 前迅猛增长、分布极广的风电场对集团型风电企业 (以下简称集团)的安全生产管理提出了新的要求。 从风电场视频监控系统建设的角度看,目前分散地 建立单个风电场视频监控系统的模式已经不能满 足集团安全生产管理的需要,为适应风电业务发展 的需要,强化风电场的安全防范管理,提高各地风 析、系统设计思路、系统的详细设计3个方面进行了阐述,其 中专业网络视频管理系统是整个系统的核心,要求其具有容 量大,承载能力强,可靠性好,扩展性、兼容性强的特点,且能 容纳业已存在的若干风场的视频监控系统。文中提出的方案 对集团型风电企业的综合联网监控管理系统的构建具有借 基金项目:ffI困大唐集团公一J: 程管珲部科技项目(CDT 20l0—024) l ;e蕊n Energy ■ 第27卷第8期 电网与清洁能源 电场的综合安全管理水平,强化应急指挥能力,提 高集团风电的整体管理水平和效益,十分有必要在 其集团系统内建设统一的风电场综合联网监控管 理系统。系统建成后,集团总部监控中心可以查阅其 源由各平台管理部门自行定义。需要调用资源的各 级部门登录平台后,可以直接看到自己拥有权限的 所有资源,并可进行相应的操作。 综合联网监控管理系统中各层次的主要设备 系统内的全国各地风电场的视频监控资源和设备 的容量均应考虑有一定的冗余,可以满足日后的扩 展需求。平台提供与视频智能分析、GIS地理信息系 统等相关智能应用系统的二次开发接口和协议,可 运行状态,便于各级领导、各级业务及职能管理部 门等授权用户对监控部位随时进行监督与检查,及 时发现设备故障情况和隐患,充分挖掘和发挥监控 设备在安全管理、内部控制、事后监督、应急指挥等 基础管理工作方面的作用,配合风电场生产系统的 工作,提高集团风电场生产管理的自动化程度110-121。 需求分析 依托集团视频承载网,结合各地已建成的风电 场视频监控系统的架构和特点,以统一的技术标准 将各地风电场视频监控系统有机的融合到一个统 一的综合应用平台下,构建一个统一管理、统一调度 的资源调度管理平台(平台资源获取与控制需要示 意图见图1),实现全网视频信息资源的高度共享。 视频管理需求、兼容接入需求、转发管理需求、存储 管理需求、视频设备管理需求、权限管理需求、生产 设备运行状态监视需求。 { 平台资艨预城与控制需求示意阁 在平台资源获取与控制需求上遵循以下原则: 1)综合联网监控管理系统采用扁平化管理 模式。 2)不管是上级单位对下级单位或平级单位之 问均可直接相互调用权限许可范围内的视频图像 资源。 3)综合联网监控管理系统开放的视频图像资 充分扩展平台的智能应用功能。 2系统设计思路 集团风电场综合联网监控管理系统是一个集软 件、硬件、网络于一体,可实现对各类视频资源统一 管理、统一调度,对各种生产设备运行状态统一采集 和监视,采用开放标准的综合业务管理平台。图2为 综合联网监控管理系统结构示意图。该平台不仅用 于监控图像管理,而且能实现生产设备运行状态监 视、风电场工作流程视频监控(遥视)、GIS等深层次 应用,同时还可与视频指挥系统相整合,实现应急指 挥等功能。采用风电场一省公司—集团总公司3层架 构体系设计,各个风电场综合监控管理系统对外联 网共享,对内独立运行,任意局部故障不影响整体运 行,具有较高的稳定性和可靠性,便于统一规划、分 步实施。全网实现“统一互联规范、统一图像资源编 号,统一权限体系,资源共享”,确保各个风电场节点 互联互通,实现真正意义上的全网资源共享。 风电场综合联网监控管理系统可以将风电场升 压站接线图引入系统中,风电场用户可以自行将摄 像头标注在接线图中,看接线图的时候可以直接找 到摄像头监控点位。当风电场生产设备出现故障后, 风电场综合监控管理系统能够及时通过视频图像监 控和生产设备运行状态监控,及时发现故障设备并 上报相关管理人员,通过网络将故障设备的状态显 示给设备生产厂家,帮助风电场及时修复故障设备, 恢复生产 3系统详细设计 集团风电场综合联网监控管理系统由前端系 统、传输系统和综合应用平台组成。前端系统是指 安装于各风电场的摄像机、报警设备、风电机组运 行状态采集设备等采集系统;传输系统是指将前端 86 李晟,等:集团型风电企业综合联网监控管理系统的构建 系统拓扑示意图见图3。 系统采集的信号传输至综合应用平台的通道;综合 应用平台实现对各类信息的调阅、采集、管理、查 询、控制、共享等功能。基于集团风电场综合联网监 控管理系统建设的实际需求,综合应用平台采用专 业网络视频管理系统,分别部署在风电场监控中 心、省公司监控中心、集团公司总部监控中心。风电 场综合应用平台作为第3级平台,对内独立运行,对 外联网共享,完成所辖监控点资源的业务管理、认 证、接人、流媒体分发、存储管理和生产没备运行数 据的采集、显示、存储,配合风电场生产系统安全工 作,实现与集团公司1级平台、省公司2级平台和其 他风电场3级平台的无缝对接。综合联网监控管理 匪重塑圃 级综合成用平台 童竺型些丝!尘I 坦堂苎 些丝!: \~ 级综合膻州 台 / ! 些芝!: Jl \些堡尘 / 级综合应川 白 ,,,_--__-I'I、、 恩 一 的整合,实现对集团所有的视频设备的调阅、管理 和控制,对集团所有的风电机组运行状态的查看, 省公司综合应用平台作为第2级平台,完成对 本省辖区范围内所有风电场综合监控管理系统的 整合,实现对所辖的视频设备的调阅、管理和控制, 对所辖的风电机组运行状态的查看,对本级平台用 并可与集团其他发电系统相关应用平台进行整合, 实现各业务部门灵活调用所需的资源信息。 集团风电场综合联网监控管理系统采用这种 树型管理结构,可实现分级、分层的联网应用,任意 局部故障不影响整体运行,具有较高的稳定性和可 靠性,便于统一规划、分步实施,全面导人集团的管 户的管理,实现与集团公司1级平台和其他省公司2 级平台的无缝对接。经过授权,省公司2级平台用户 可以调用集团公司l级平台和其他省公司2级平台 的监控资源。 集团公司总部综合应用平台作为第1级平台, 理。每个风电场的综合应用平台都可以提供独立的 业务功能,同时又接受上一级平台的监督管理。这 完成对全国范围内所有风电场综合监控管理系统 第27卷第8期 电网与清洁能源 87 样的规划设计减少了系统的故障风险和未来的扩 展风险,具有很高的可用性l13]。 专业网络视频管理系统是视频、音频、数据和 行业应用一体化的解决方案,集计算机网络、数据 通信、视频处理、流媒体和自动化技术于一身,兼备 网络视频监控、流媒体应用、数据采集、图像存储、 系统网管等功能,具有大规模组网能力,是构建于 有线网络(LAN/INTERNET)和无线网络(WLAN/ WIMAX/3G)之上的统一资源管理平台,如图4所示。 / 磺 端 圈4专业网络视频管理系统架构示煮图 各级综合应用平台均设立以下服务子系统: 1)中心管理服务子系统。中心管理服务子系统 是监控管理平台的业务应用核心,采用J2EE架构设 计,主要完成设备管理、用户管理、权限认证、报警 信息管理、信息查询、业务管理、日志管理等事务性 处理功能。 2)数据库服务子系统。数据库服务子系统采用 ORACLE数据库,负责监控报警联网管理系统核心 运行数据和业务数据的读写与保存,存储的主要信 息有设备信息,日志信息,用户信息,故障信息,报 警信息,平台信息和临时的会话信息等。 3)接入服务子系统。接人服务子系统是系统的 中心通信枢纽,连接所有的终端设备和网络设备, 负责响应客户端和设备提交的系统请求服务,并进 行视频分发和存储的调度管理。 4)分发服务子系统。分发服务子系统主要是针 对热点视频被大量用户并发访问时,解决带宽瓶颈 问题的,使用分发服务模块能够减少视频传输带宽 瓶颈点的并发访问量,节约瓶颈点的网络带宽。 5)网络管理服务子系统。网络管理服务子系统, 将综合联网监控管理系统相应的运行状态信息显 示给维护管理人员,并在系统出现异常情况下给出 相应的告警信息,便于维护管理人员了解系统的运 行情况,也便于对整个系统的运行进行配置和管理。 6)报警服务子系统。报警服务子系统通过对前 端DVR/DVS进行预案设置,可以实现对监控报警联 网管理系统内所有报警信号的集中采集管理,能够 远程调用报警主机报警信息,对前端报警源、DVR/DVS 视频通道进行布防、撤防,完成系统级别的联动处 理,实现对报警信息的视频联动,录像联动等功能。 7)控制子系统和显示子系统。在各级监控中心 设立控制子系统和显示子系统,完成对监控点位视 频图像的实时观看、控制,调用历史图像。 8)风电机组运行状态实时采集子系统。风电机 组运行状态实时采集子系统通过PLC采集器,实现对 风电机组的运行状态、风速、发电机转速、设备温度、 功率、电压、电流、集控室温湿度等数据的采集、显 示和存储,能通过图形界面以图形、报表、曲线等方 式显示相关数据,配合风电场生产系统的安全工作。 9)平台互联服务子系统。平台互联服务子系统 负责处理设备的定位和认证鉴权,完成各级综合应用 平台的互联互控,实现各级综合应用平台之间的实 时视频浏览、历史视频回放、云台控制、报警信号传 递、设备列表共享、生产系统数据查询等业务功能。 4 结语 本文从风电场视频监控的角度,针对以五大发 电集团为代表的集团型风电企业普遍实行的三级 责任主体的管控模式,提出了与其相适应的综合联 网监控管理系统的构建方案。从需求分析、系统设 计思路、系统的详细设计3个方面进行了阐述,其中 专业网络视频管理系统是整个系统的核心,要求其 具有容量大,承载能力强,可靠性好,扩展性、兼容 性强的特点,且能容纳业已存在的若干风场的视频 监控系统。本文提出的方案对集团型风电企业的综 合联网监控管理系统的构建具有借鉴作用。 参考文献 [1】 李俊峰,施鹏飞.中国风电发展报告20l0【R】.海口:海南 出版社,2010. (下转第93页) ?j_ } 黪 l {8蠢ri ¨ ¨ ¨ - 一_ HU 第27卷第8期 电网与清洁能源 93 特性的研究『J1.电网与清洁能源,2010,26(4):21—24. 刘晓宇,张润和,武海涛.变速恒频风力发电系统中矩阵 汤凡,刘天琪,李兴源.用于风电场功率控制的飞轮储能 系统仿真研究 电网与清洁能源,2010。26(2):63—68. 王黎,赵云丽,李卫东.飞轮储能的仿真系统研究 电网 与清洁能源.2010.26(1 11:102—106. 变换器的仿真研究【JJ.现代电子技术,2009(19):176—180. SSMI H,KARAKI,RIAD B,et a1.Pro—babilistic Production Costing of Diesel-Wind Energy Conversion Systems[J].IEEE Trans.Energy Convers,2000,15(3). WANG X Y,MAHINDA VILATHGAMUWA D,CHOI S S,Determination of Battery Storage Capacity in Energy 江晓林.小型风力发电系统及其控制技术的研究IDI. 保定:华北电力大学图书馆,2008. 张靠社,李琼.超导储能系统提高风电场暂态稳定性研 究『J1.电网与清洁能源,201 1,27(1):72—75. Buffer for Wind Farm[J].IEEE Trans Energy Convers,2008, 23(3). 张华民,周汉涛。赵平,等.储能技术的研究开发现状及 展望『J] 源工程,2005(3):1-7. 黄忠霖,黄京.电力电子技术 ̄MATLAB实践m1.北京: 国防工业出版社,2009. 管俊,高赐威.储能技术在抑制风电场功率波动方面的 研究综述『J1.电网与清洁能源,201 1,27(4):48—53. 房泽平.应用于小型风力发电系统的Buck ̄路fJ】.可再 生能源,2008,26(1):74—78. 陈习坤.汤双清.新型飞轮储能电池在独立运行式风力 发电系统中的应用研究lJ1.节能,2005(1):22—25. 张兴,周志健,许颇.用于蓄电池充放电的可逆SPWM 勰 p p 孟强,潘建,孟丽.双馈变速恒频风电系统矢量控制分析 节能,2003f111:37—39. p 变流器….合肥工业大学学报:自然科学版,矧 p 2007,30 (6):713-717. 王仲勋。沈锦飞.兆瓦级直驱式永磁同步风力发电控制 系统研究fJ1-现代电子技术,201 1(4):201—203. 陈海燕,刘喜办,高智宇.基于DSP的风力发电逆变电源 的研究『J1_现代电子技术,2011(2):205—207. 唐跃进,石晶,任丽.超导磁储能系统(SMES)及其在电 力系统中的应用f MI.北京:中国电力出版社,2009:56-94. 劳斯佳,尹忠东,单任仲.超级电容器储能控制技术研 究….电源技术,2009,33(4):269—272. 收稿日期:2011—02—17。 陆逸。曾庆军.风力发电用低压断路器网络化智能控制 器研制 .现代电子技术,2010(24):205—207. 黄应强.苏宪龙,沈涛,等.基于风力发电系统的电能变 换装置研究『J1.现代电子技术,2010(15):206—208. 黄雅君.风力发电变桨后备电源智能管理系统【J1.现代 电子技术,2010(61:203—206. 作者简介: 姚鑫(1986一),男,硕士研究生,研究方向为小型孤立风力 发电系统的控制策略和方法; 栗文义(1963一),男,教授,主要研究方向为电力系统规划与 可靠性分析、新能源与分布式发电。 李娜.无刷双馈风力发电机并网运行的策略及仿真【J]. 现代电子技术,2009(22):180—182. i嚣 = ==:=嚣三 :: :::≤ 嚣= :-S : 三: 兰 ==:2-嚣 ≤=:= 立 ,==盖= =:: :£ =暑嚣≤ £ ≤: (编辑:::嚣≤ = 徐花荣) = =: (上接第87页) 电网技术,2009,3(4):80—84. [2] 贺韬,李卫.风力发电场监控通讯标准IEC 61400—25及 其设计思路lJ1.电网与清洁能源,2009,25(8):45—49. 『31 余洋'陈盈今,刘立卿,等.大规模风电接入对电网电压稳 定性影响的研究『J1.电力科学与工程,2010,26f4):1-4. 王成,王志新.基于无线局域网的大型风电场远程监控 [101章素华.构建中国数字化电厂的技术思考[J】,华电技术, 2008.30(7):32—36. 『11】白建华,辛颂旭,贾德香,等.中国风电开发消纳及输送相 关重大问题研究『J].电网与清洁能源,2010,26(1):14—17. f121朱涛.风电接入系统的相关问题研究综述【Jl-南方电网 系统fJ1.电网与清洁能源,2009,25(12):75—78. 技术,2009,3(51:58—68. f51 张谦,李琥,高松.风电对调峰的影响及其合理利用模式 研究 『J].南方电网技术,2010,4(6):18—22. 『61 谭川,刘欣然.基于滑模模糊方法的变速风电系统的最 大风能捕捉控制器设计『J].电力科学与工程,2010,26(2): 68—72. 『131杨宁,符杨.基于有线和无线设计的大型风电场通信系 统lJ1.自动化仪表,2010,31(3):32—34. 收稿日期:2011—05—16。 作者简介: f71 代永强.风力发电企业视频安全生产调度系统的应用lJ1. 李晟(1977~),男,硕士研究生,主要从事风电项目管理、 电力信息化,2010,8(6):61—63. 『81 许成哲,辛业春.大规模风电场对电力系统稳定性影响 CDM开发管理等; 蒋维(1979一),男,博士,主要从事风电运行管理、生产过程 的研究『J1-电网与清洁能源,201 1,27(3):74—76. 『91 李正然.云南电网吸纳大容量风电的若干问题『J1.南方 数字化技术等方面的研究。 (编辑董小兵)