摘要：作为清洁能源之一，近年来风力发电场的装机容量迅速增长。8月17日，国家能源局发布了1-7月全国电力工业统计数据。截至7月底，我国发电装机容量累计约27.4亿千瓦，同比增长11.5%。其中，太阳能发电装机容量约4.9亿千瓦，同比增长42.9%；风电装机容量约3.9亿千瓦，同比增长14.3%。风电场分为陆上风电和海上风电。一般位于偏远地区，安装分散，环境恶劣。因此，风电场需要一套远程监控系统，方便运维人员管理风电场的运行。

1风力发电场电气设备

每个发电机组的顶部仓库配备涡轮发电机，前端是可调角度的叶片。系统可根据不同的风力条件调整叶片的倾斜角度，叶片的一般转速为10～15转/分，通过变速箱可调节到1500转/分的转速驱动发电机。仓库还配备了工业PLC来控制和收集相关数据，通过PLC收集风速、风向、转速、发电有功功率和无功功率等相关数据，并通过收集的数据实时控制发电机。风机塔底部的箱式变压器也设置在陆地上，负责升压和汇流。根据功率和地理条件，多台风机一次升压后并联汇流连接到升压变电站，通过升压变压器进一步提高电压，然后并入大电网为电网输送电能。风力发电场电气接线示意图如图1所示。风扇发出的电压一般为0.69kV，箱式变压器升压为10kV或35kV。多个并联汇流后，连接到升压变电站的低压侧母线，通过主变压器升压至110kV或更高电压等级后再次连接到电网。

与陆上风电不同，海上风电由于环境恶劣（湿度高、盐密度高），一次性加压的干式变压器集成在风机仓库内，既解决了整个机组的占地面积问题，又避免了变压器安装在较低位置带来的保护困难。b86a22452754ee1401c84b92d75c7f

图1风力发电场电气接线示意图

2风力发电场的保护和测控设备

风力发电场从风机发电-升压箱变压器-汇流-升压站中压母线-主变压器-升压站高压母线-高压出线-电网并网，中间需要两次升压后并入电网。电气设备的数量和种类很多，任何环节的故障都会影响风力发电场的正常运行。因此，需要在风力发电场的各个环节设置保护和测控装置，以监测风力发电场的运行状态。图2显示了风力发电场保护和测控装置配置的示意图。

图2风力发电场保护测控装置配置图

3箱变量控制装置

为了减少陆上风力发电场的线路损耗，风机旁一般配备0.69/35(10)kV箱式升压站。风电场各风机间距数百米，远离集控室；升压变压器在开放的野外，自然环境恶劣，不方便人工检查，使得箱式变压器测控成为风电场监控的难点。箱式变压器测控装置是风电场监控系统的核心部件，实现了箱式变压器的智能化管理。箱式变压器测控装置可保护和远程监控风电箱式变压器，实现“遥信、遥控、遥控、遥控”功能，大大提高了风电场的运维效率。

图3风力发电场箱变测控装置

AM6-PWC箱变保护测控装置是一种集保护、测控、通信于一体的装置，针对风电和光伏升压变的不同要求，其功能配置如下表所示。

4低压侧线及母线保护测控测控

经过*一次升压为35(10)kV后，多台风机并联为一个电路，连接到升压变电站的低压侧母线。当风电场风机数量较多时，也有更多的线路汇入升压变电站的低压侧母线。为实现监测，线路配置线路保护装置、多功能测控仪表、电能质量监测装置和无线温度测量装置，实现线路电气保护、测量和温度的实时监测。低压侧母线配备弧光保护装置

表1低压侧线路、母线保护测控配置

5主变压器保护测控

低压侧母线汇流后，风机通过主变压器升压至110kV并入电网。主变压器配备差动保护、高后备保护、低后备保护、非电力保护、测控装置、变压器温控、档位变送器，实现主变压器的保护和测控功能，集中安装组屏。

主变保护测控配置表2

6高压线路保护测控

风力发电场发出的电能在两次升压至110kV后并入电网。110kV线路配备光纤纵差保护、距离保护、孤岛保护、测控装置等。

110kV线路保护测控配置表3

7风力发电场监控系统

风电场监控平台实现风电场运行状态和风机实时数据的监控、控制和管理，提高风电场的可靠性和运行效率，降低维护成本，实现智能管理。

风电场占地面积大，设备分散，系统对数据通信的可靠性和实时性要求高。在条件允许的情况下，采用光纤冗余环网进行数据采集和通信，或采用LORA无线方式进行数据传输。

图4风力发电场监测系统图

风机单元PLC和箱变测控装置数据通过光纤环网络上传到控制室数据服务器，升压站综合自动化系统数据通过以太网上传数据服务器、多功能仪器、无线温度测量、温度变送器、齿轮变送器、DC系统等智能设备上传到通信管理机上传数据服务器，如图4所示。

图5 风力发电场监控界面

风场监控

对整个风电场风机的基本参数（包括风速，功率，转速等）的综合展示，并且可通过远程控制单个或多个风机的启停，实现对每个风机的日发电量，月发电量，年发电量的监控，便于实时监视风机的运行状况。

机组监控

对机组内的各个控制模块的参数以及控制状态的监控，模块包括：变桨，偏航，齿轮箱，发电机，液压站，机舱，变流器，电网，安全链，转矩，主轴，塔基，测风仪等。实现对每个模块的参数、故障及趋势图的综合展示。

实时数据显示

风电场内的风机、变电站等设备都配备传感器和监测设备，能够实时采集设备的运行电气数据、温度、振动等参数，异常时及时预警。

功率管理

对有功参数和无功参数的展示、有功与无功的控制调节等功能，切实可行的降低企业的运营成本，为实现节能减排的目标提供数据支撑。

生产报表

对风电量、风场性能指标、机组新能等重要参数进行报表功能的显示和，支持按照时间维度（日、月、年）统计各风电场设备的运行情况。按日、月、年的查询方式，对重要参数进行分类分项统计，并生成报表。

统计分析

支持多种统计分析功能，充分挖掘数据潜在价值，提供节能优化方案，为管理者提供决策依据，切实可行的提高企业的管理水平，并且实现节能减排、科学生产的目标。分析方式包括：故障统计，功率曲线，可利用率统计，风玫瑰图，风速功率报表，月日利用率以及停机时间统计等。