巴合曼电子技术服务（上海）有限公司中国区自动化部经理徐彦豪：风电场智能化管理的应用与优化

　　

 

巴合曼电子技术服务（上海）有限公司中国区自动化部经理徐彦豪先生

 

　　徐彦豪：我今天讲一下风电场智能化管理的一些应用以及我们身为控制器的厂商所提供的一些应对现在一些新的趋势的软硬件的解决方案。

 

　　首先我简单介绍一下巴合曼集团，巴合曼集团是一个专注于风电行业，在风电领域有47年的经验的一个控制器提供厂商，我们的控制器已经安装于全球大概超过10万台风机上，所安装的风机从以前造的500千瓦机型到现在8MW的最大的海上的风场。巴合曼电子有限公司集团总部在奥地利，在全球已经有超过9000台风机使用我们的状态检测方案。下面就是我们现在新进在近几年并入的Certec公司，主要也是致力于工业化的互联网软件的开发和创新，旗下的这些软件主要是基于互联网的可视化软件。

 

　　今天我想跟大家来探讨一下风电场的智能化管理的一些发展趋势，以及它对控制器的软硬件产品的需求。

 

　　第一点现在对新的风电场的管理软件有一个一体化的就是风电场和能源网络的一体化管理，对控制器或者控制器的软件来说需要有一个标准化的接口能够兼容不同厂商的风电机组，同时也可以满足各种电网集控系统的可能性。

 

　　第二点也是基于现在电网的各种新的需求，比如早上秦主任所提的关于高压或者调频的需求，需要整个控制网络能很快的及时响应电网的需求，对风机进行群控制。对于这一点来说对于整个控制系统的软硬件来说我们需要首先精确及时获取电网当前的状态，电网频率的信息，还需要有实时的风场网络满足实时性的控制需求。

 

　　第三点是结合大数据，进行智能化的诊断和最后包括智能化的生产调度的功能。我们作为控制器的生产厂商也是软硬件提供商，也是提供这么一个面向数据库的架构，支持大数据的正个云平台的架构来实现这个，同时我们也提供一个全新的全方位的监测系统，最后结合ERP系统进行智能化的自动诊断以及自动生产管理这个系统。

 

　　针对我刚才说的三点趋势，我今天也是分三块来讲，一个是风电场智能化管理系统，二风场控制的优化解决方案，三是智能在线状态监测系统。

 

　　巴合曼现在提出了一个新的SCADA系统，在这个系统内我们也是通过提出了两个标准来实现。标准组的想法就是通过这个方法实现各个厂商的风机的兼容性，IEC的结构是在我们这个SCADA系统里面有底层的变量定义开始完全的包含进去，这样包括电网设施都很好的集成到SCADA系统中去，同时这个SCADA系统也是从PLC底层的数据库缓存一直到风场服务器，到云端的数据库，内嵌一整套的数据库的支持和中间的投顾处理这些功能。

 

　　我们的WPS这个产品是基于我们公司生产的atvise SCADA平台所建的，内部包含一些功能函数的库还包括了图形化插件的库，这些库都可以直接拿来通过简单的配置就可以在SCADA系统里面得到使用，内部还集成了基于我们控制器的用户管理系统，这样SCADA系统直接可以对风电的控制器内部权限进行操作。然后我们这个SCADA是纯网页技术，在任何终端上打开浏览器就能对风场进行操作。另外下面有一些被遮住了，整个的数据传输的架构是完全基于OPCUA这个标准的通讯架构，内部的数据结构是完全符合IEC61400-I规约的，也是满足越来越大的兼容性需求。

 

　　这边是通过图片的形式简单的说一下WPS系统的几个功能和特性，连接这边就是我们可以通过浏览器的接口，可以用所有的PC端、触控屏、手机，各种移动终端都能直接访问我们的SCADA系统，在服务器里面可以集成各个厂家不同的风机进行比较，采集到数据之后进行各种常规的分析，功率曲线或者直接分析功能，这些都是已经在我们这个WPS系统里面作为一个函数库的形式集成进去。最后诊断，包括可以自动生成一些月报年报，或者按需要自定义不同时间来生成各种报告，最后页提供一个演示功能，就是如果在现场没有进行操作的时候，直接连上我们的SCADA系统的时候可以通过循环播放的形式显示现在当前风场里面的一些关键信息。

 

　　这边我再简单的列一下我们这个WPS这个系统的一些优势或者是说能给大家带来的一些好处。我们这个是一个完全把所有的包含云平台由上往下一直到PLC底层的数据库集成到SCADA内部的整体解决方案，所有这些东西都不需要多去考虑，都是自动在系统内部直接进行的。可以通过浏览器的平台进行访问。我们这个完全基于IEC61400-5和61850这个架构标准化的结构，通过使用这个标准化的结构我们就可以很简单的使现在单个服务器中集成不同厂商，不同型号的各种风机，包括升压站的各种数据，都可以统一在一个SCADA里面实现，其实我们针对现在大家一些整体的集控风电场和整个能源网络的需求提出的这么一个想法，现在推出了这么一套新的SCADA系统，下面有一个在线的手机演示网站，手机可以直接演示。

 

　　第二块就是我们针对风场现在的控制，针对我们现在需要对电网日趋增加的这些需求，比如说一些更快的调频的响应提出风场控制的优化解决方案。这边是我们现在已经提供的风场控制器的解决方案，风场控制主要的就是通过由电网这边提供功率需求量，通过我们这边内部实时采集到的风场当前的有功、无功率这些情况，包括现在电网具体的状态来做出一定的算法，然后计算出应该给各台单个机组或者是整个集群，有功、无功功率的设定值。我们这边大概我简单的讲一下我们这套风场控制方案的大概的组成结构。

 

　　首先我们内部是通过IEC的这些接口提供一个智能电网协议的接口，然后从电网那边可以读到调度指令，因为现在调度指令一般都是用61850拿到的，然后我们还有一个电能质量测量的模块，这个模块可以实时的获取到并网点那边的各种电网的信息，电网当前的状态，然后对这些状态，这些信息收集到了之后进行一定的控制之后，计算之后然后把这个作为一个有功、无功功率的输出值、设定值输送给风机。同时我们的SCADA系统也是可以很好的整合到这一套风场控制系统当中去，SCADA系统也可以读取或者设定风场的值。当然我们可以完全独立于其他单独操作的，如果针对信息安全或者这些问题的话，也可以完全独立于上位机对它进行运行。这样的话从电网端直接到风机端完全受到保护的控制器的回顾。

 

　　我想大概简单的介绍一下，我们针对风场控制器这边推出的几个新的产品，一个是我们为了达到一个风场实时控制推出的bluecom，这个风场网络是纯软件的解决方案，也就是说我们不需要更换风场任何现有的硬件，它是基于完全标准的以太网架构，也不需要独立的一根专线进行通讯，可以和其他通讯做并行通讯，也就是基于现在风场网络结构，我们可以安装这个软件之后就可以达到所需要的实时通讯的效率。网络拓扑结构也是非常灵活的。我们这边也是一个实测的数据就是如果同时采取500个从站，双向传输250字节数据，周期时间保持在20毫秒以内。

 

　　除此之外我们还提供一个能源通信协议的软件包，这是即插即用的智能电网传输协议的接口，所有的这些我们市面上常用的传输协议，其实就是在各个国家和地区会常用到的这些接口全都是整合在我们的控制器里的软件包内，通过符合标准的一些配置就可以把我们的变量直接通过符合归约标准的形式发送出去，配置完了之后也可以在一台控制器里面随时切换各个输出协议。

 

　　还有就是我们为了能及时的采集到电网的一些波动，电网的扰动，或者这些信息，我们也专门针对风电的应用设计了这么一款电能质量监测模块，这边数据比较多我就简单提几点，我们这个模块其实设计的最大一个重视的地方是，它是用一个非常高动态性、低延时的采集方式来采样的，然后它的采样频率可以达到1.20Khz采用的数据我们可以直接存到内部的内存里，通过内部程序获取，但是这些数据就可以将来用在风场的整个闭环控制里面去。

 

　　我们这个模块里面还自带了符合IEC61400-21及DIN40110标准的电网数据，然后我们这个模块里面还带有很多可以直接配置就能实现的功能参数，比如说现在新的高穿或者是频率监测都是可以通过简单配置方式就在模块内部监测，在发现问题的时候我们这个模块上也集成了几个继电器输出也可以做快速的响应，这个响应等于完全是在模块内部进行的响应，在发生错误的时候然后不会经过控制器主控，而是直接在模块内部处理，然后直接切换继电器的跳闸，所以说这个响应速度也是非常快的，符合各个国家的电网标准。

 

　　今天我最后再讲一下基于现在智能化的自动诊断和自动调度。我们这边提供的一个解决方案就是智能的在线状态监测系统，现在在线状态监测系统是渐渐的有这么一个发展趋势，就是向全方位，不光是以前的标准的传动链的状态监测，而是往各个方面整个立体化做监测，与控制系统做更多的结合，从控制系统或者状态监测系统反过来监测数据，也是在SCADA平台里面也需要更多的获取到CMS的数据，最后它还是可以现在新的一个趋势就是把它整合到ERP系统内部去，CMS系统能自动的做出诊断，然后把报告传输到ERP系统SAP这些里面去，然后在SAP里面做自动的生产和调度和分配。

 

　　首先状态监测全方位立体化发展趋势我这边列了几点，一是我们这边现在新提出桨叶载荷监测系统，桨叶载荷系统可以体现叶片结构性故障、结冰等等这些情况，同时更多的一点是它能提供现在桨叶当前的载荷信息给变桨系统，以提高机组整体的发电效率。预计使用这么一个桨叶载荷信息可以让整体风机的发电效率提高到大概10%左右。另外一个点是我们现在集成了一个机组不平衡监测系统，这个以前可能一般都是需要停机来监测一下看看轮毂这边是不是有不平衡，我们现在是通过在我们状态监测这一套方案里面添加几个传感器的方式，然后在线的做机组不平衡的监测，很经济，也不需要停机，可以实时的做在线的分析。最后我们也提供一个新的塔筒塔基的监测系统，集成塔筒传感器的功能并拓展至应变，在海上风机这方面尤其是注意一下，可以在那边比较有用的监测一下塔筒应变的情况。

 

　　我们的集成在主控内部的CMS方案，这个是可以与主控的信息得到很好的共享，在线状态监测系统从主控系统同步采集风机实时状态，辅助进行数据筛选和诊断。同时主控系统从在线状态监测系统获取测量值、报警等数据信息帮助优化机组和风场控制。这个也是通过我们这个集成的CMS解决方案进行便捷的通讯模式，共享太数据，优异的可编程性和可拓展性，实现和整个控制系统更好的合作。

 

　　另外现在也是对于智能工厂的管理来说，大家也是更希望能看到风机的状态，显示机组主要部件的总体运行状况，显示核心参数的变化趋势以及机组同步的状态信息，提示机组是否需要维护和维护。基于VDI3834的宏观管理策略，着眼于部件组的综合运行状态而非单独的零部件。

 

　　最后就是我们现在在我们整套智能化CMS系统里面也添加了事件导向的故障报警管理系统，完全基于事件我们系统里面会自动的对所发生的CMS报出来的事件进行归类，以图表或者邮件的形式发送出去，以各种不同的等级来进行罚分，最后与这些系统通过接口把这些数据直接传输到SAP系统里面去，然后在SAP里面就可以更加简介的进行信息共享、查询，包括编程进行一些自动化管理的工作或者调度的工作。

 

　　巴合曼的在线监测系统其实已经在全球安装的台数可能不是特别多，9000台左右，但是我们是作为一个监测风机种类最多的CMS厂商，就是我们对不同品牌的风机，包括国外的、国内的各种不同品牌的风机我们都有很多的经验在里面，这个数据都在我们的数据库里面。然后我们是全球唯一的一家经过认证的主控集成的CMS厂商，我们能提供完整的解决方案，包括像刚才我提到的一些新的基于VDI3834的这些方案都是我们能完全提供出来的。

 

　　今天我大概就讲这么多内容，我今天也是想通过这些介绍让大家了解一下我们巴合曼作为一个控制器厂商，针对现在风机智能化的一些发展有一些怎样的研发来适应这些发展做出一些新的产品，大家有兴趣或者有问题，到时候再来跟我联系，谢谢！

 

　　（文章内容来自现场速记整理，未经本人审核）