浅谈新能源集控系统增加预警功能的重要性

浅谈新能源集控系统增加预警功能的重要性

齐新杰 胡少华 姚璇 王晓军

（国家电投集团宁夏能源铝业中卫新能源有限公司）

摘要：集控系统中数据收集、分析、状态监测、故障告警等功能联系密不可分，文章分别从增加集控系统预警功能的背景、原则、成果、意义这四个方面分析了预警功能的重要性。预警功能不论是从设备安全、经济运行角度还是智能化角度考量，都显得举足轻重。

关键词：集控系统；预警功能；故障告警

新能源企业通过建立集控中心，对分布广、规模大的风电、光伏场站远程集中监控，实现了对分散场站的统一监管，实时数据的集中处理，资源统一调度，大幅提升了管理效率。其中对设备进行评估报警，并将信息及时传输给检修人员，可避免隐患故障的发生或将故障损失限制在最小范围内。

增加集控系统预警功能的背景

新能源监控系统作为连接发电厂与电网调度的枢纽，既要做好对发电厂设备信息的实时监控也要确保传输到电网调度数据的准确可靠，对调度下发的指令做出及时的反应。现阶段监控系统的研发已经具备了电力SCADA的数据采集、补采、数据查询统计、事件告警、控制调节等功能，通过智能化信息采集、大数据分析处理、实时监测、运行管理、故障诊断等全方位的功能，可以实现全天候运维管理。

事件告警作为系统一项基本功能，可以对用户操作、开关变位、定值越限等事件发生后提供一个详细的记录，包括时间位置，故障信息，当前值班人员事件是否确认等，对开关变位、定值越限等信息还具有声音报警功能。但是实时预警功能是建立在装置实时数据基础之上的在线计算和分析系统，前者是故障发生后的警告，而后者则是事前预防性告警。它基于信息采集和数据分析之上，对装置参数进行连续分析和计算，一旦超出人工设定范围，及时给与告警，提醒当值人员注意，加强巡检，在夜间或特殊气候条件下，预警功能能够最大限度地弥补人工巡检的不足，提高设备的安全性。

实时预警作为一种高效能的辅助控制功能，对实时及历史数据有很强的依赖性。受电磁干扰、环境变化等外界因素的影响，预测数据带有一定程度的不确定性,在数据代入预警模型前，需要进行数据预处理，否则会在一定程度上影响预警效果，造成不必要的人力投入。

增加集控系统预警功能的原则

1.数据选择原则

在数据选择方面，首先需要具有全面性。新能源场站分布广，规模大，容易受到外界环境变化的影响，因而在建立数据库时，需要更加全面的数据来减少多变环境带来的影响。其次，因为数据信息实时的更新，需要对其进行实时监测分析，采集的数据可以生成实时曲线和历史趋势两种分析界面，形成鲜明的对比。最后数据要足够支撑分析数据报告的生成，一旦预测到可能会超过设定范围，系统会自动弹窗告警或者语音预警。

2.模型建立原则

首先，我们要明确预警的对象。具体是针对系统的一次设备，二次设备或者是外界环境所做出的预警，对其构建评价指标体系，并对指标类别加以分析处理，对其作重要性排序，预防多个预警信息同时弹出。其次，根据历史趋势计算某一时刻的指标值，即预测值。预测值预警是根据指标与预测值的偏差进行预警，即当真实指标与预测值的偏差超出某一阈值时，会触发预警。因此预测值预警可以对偏离历史趋势的指标异常进行预警。依据系统值允许的范围，设置预警区间，也就是阈值，当预警模型依据历史趋势预测到的值超出阈值时，系统及时弹出告警信息。过程中，系统整体需达到平稳运行、可靠性高，能够按照设计的流程准确、快速地响应，系统运行的效果也需要明显、结论可信。

增加集控系统预警功能的成果

1.技术方面

在风场、光伏应用中，除了将电厂经济运行情况可视化，损失电量、功率曲线一键导出的功能实现。还可以通过将SCADA导取的数据输入到预警模型中，得到的异常数据占比与预警阈值对比，判断该发电机组的部件是否故障；根据触发预警的发电机组运行数据，分析每个预警触发时的持续时长，来判断发电机组预警的严重程度。再者，将预警信息与生产管理系统相结合，经故障信息筛选、审核后，对需要维护处理的故障信息可一键推送到生产管理系统工单中，维护人员即可开展维护工作。这大大减少了电厂设备出现重大故障的情况，降低故障损失，提升了故障管理效率，也可以避免不必要的维护，达到降低成本，增加效益的目的。

2.安全方面

对于系统设备来说，告警意味着故障已然发生，而预警则意味着故障仍处在萌芽中，是可防可控的。风电或者光伏电站可根据气象数据源以及风、光功率预测数据实现对风机机组风速的预测或者对高温天气下设备温度以及工作环境的预警。当预测到风速在短期内持续达到8m/s及以上时，警示信息弹出，提醒正在工作的运维人员及时停止作业并采取必要的安全措施。当环境温度过高时，警示信息弹出，提醒正在工作的运维人员采取防暑降温等安全措施，保证人员与设备的安全。要全面辨识短时极端天气可能带来的安全风险，确保有序应对各类突发状况。

3.设备方面

基于无人机巡检、大数据处理技术，分布式检索分析组串发电效率，提供组件清洁预警功能，精确定位组件清洁范围、清洁周期。以渐变颜色形象、直观地展示各组串积灰程度。持续有效跟踪电站各组串发电效率，为电站制定有效清洗方案提供决策支持。持续高温会使光伏组件输出功率下降，降低组件甚至系统的发电性能；同时，组件可靠性风险增大，例如发生热斑时，热斑温度过高导致组件烧毁引发火灾；另外，高温会加速组件有机封装材料及零部件的老化过程，导致功率衰减过大，进而影响组件的使用寿命，增加预警功能可提前预测组件是否会处于极度高温的状态下，提前做好应对措施，可大大提高电站运维的稳定性。

总装机容量在10MW及以上的新能源场站必须配置有功功率自动控制系统（AGC），接收并自动执行电力调度机构远方发送的有功功率控制信号。由电网处下发的《西北区域发电厂并网运行管理实施细则》中规定了AGC/AVC考核内容，月可用率不能达到98%，AGC未经许可投退，AGC响应不及时或者不响应都会造成考核。系统接入预警功能后，预测AGC调节范围超出电网可允许的误差范围时，系统告警自动响应，提醒值班人员注意加强监控，并通知相关运维人员查看AGC系统投入是否存在隐患漏洞，及时消缺，避免考核。

《西北区域发电厂并网运行管理实施细则》中规定接入35kV及以上电压等级的风电场、光伏电站，及新能源汇集站公共并网点必须配置适当容量的无功补偿装置，用于调节风电场、光伏电站公共并网点及送出线路的电压。母线电压值应在电网下达电压曲线上下限范围内，在集控系统中设定电压范围，添加电压检测告警信息，当电压值越限在AVC无法自动调节的时及时告警，由值班人员人为接入调节无功补偿装置来调整电压，避免电压越限造成设备损坏以及调度考核的经济损失。

增加集控系统预警功能的意义。

增加预警功能，可以加快系统优化升级，使得控制系统功能更加完善。能够及时发现设备缺陷，更加全面的了解设备的运行情况、参数变化等情况，通过实时曲线和短期预测两条曲线分析界面对比分析当前设备负荷运行状况。通过历史趋势数据分析预测值是否在阈值内，超出预定范围提前告警，这将大大减轻监控人员工作量，减少运维人员日常现场巡视频次，提高变电站智能化管理水平。针对电网下发的“两个细则”的考核条例，在系统的预警功能辅助下提醒当值人员注意各项数据是否合格，减少或者避免考核，帮助企业降低运作成本，提高生产效率。

结语

在集控系统中，数据的采集和应用不可或缺，建立完整的数据库对系统中预警功能非常重要，一旦系统中的数据出现异常或者数据输出频率不够稳定，都会影响到预测数据的准确性，造成错误的告警，这也需要通过长期的运行总结与完善，对设备运行状态进行准确的测量，分析，评估和预测将大幅度减少电厂的故障率，增强设备的稳定性。

参考文献

［1］张树晓. 基于大数据平台的新能源智能化运营监管技术[J]. 分布式能源, 2022, 7(1): 74-82.

［2］刘波.新能源电站智能运维技术研究［J］.电力设备管理,2021(4):117-119.

［3］西北区域发电厂并网运行管理实施细则.