一種新能源電站故障識(shí)別和狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源電站故障識(shí)別及狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，特別是涉及一種新能源電站故障識(shí)別和狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]截止2014年9月，中國風(fēng)力發(fā)電全國累計(jì)并網(wǎng)容量達(dá)8497萬千瓦，光伏發(fā)電全國累計(jì)裝機(jī)容量超過2000萬千瓦，風(fēng)力發(fā)電及光伏發(fā)電已經(jīng)成為具有相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。隨著風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電容量在區(qū)域電網(wǎng)中所占比例越來越大，為電力系統(tǒng)帶來了發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)也給其安全穩(wěn)定運(yùn)行和調(diào)度控制等諸多方面帶來了新的挑戰(zhàn)。大型風(fēng)電場及光伏電站的接入點(diǎn)多為電網(wǎng)末端，其區(qū)域電網(wǎng)屬于弱電網(wǎng)，電壓穩(wěn)定性差。
[0003]大量研宄結(jié)果表明，電壓穩(wěn)定性越差的電網(wǎng)有功、無功的變化對系統(tǒng)電壓的影響越加靈敏。在電壓穩(wěn)定性差的電網(wǎng)中易形成電壓崩潰、電網(wǎng)振蕩、諧振等問題，這些電網(wǎng)故障狀態(tài)都將影響風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，特別是電網(wǎng)振蕩，不僅使風(fēng)電及光伏逆變器等設(shè)備報(bào)出故障而停機(jī)，影響設(shè)備的可利用率，而且在電網(wǎng)振蕩嚴(yán)重的地區(qū)甚至?xí)绊懙诫娬緝?nèi)的用電設(shè)備壽命。另外，風(fēng)電場及光伏電站內(nèi)的集電線路容易因?yàn)榻^緣子等設(shè)備的質(zhì)量因素發(fā)生短路故障，每次故障均會(huì)耗費(fèi)變電人員大量時(shí)間巡檢線路，由此產(chǎn)生的發(fā)電量損失亦是巨大的。
[0004]目前風(fēng)電場及光伏電站升壓站內(nèi)均安裝有電能質(zhì)量及繼電保護(hù)錄播設(shè)備，但它們的監(jiān)控范圍僅在升壓站內(nèi)，未涉及到單臺(tái)風(fēng)機(jī)出口或光伏逆變器出口，因此，當(dāng)集電線路發(fā)生故障后是無法判斷故障點(diǎn)區(qū)域范圍的。同時(shí)這些設(shè)備也不具備智能模式識(shí)別功能，而且在升壓站中控室內(nèi)也沒有安裝人機(jī)交互界面，無法快速的讓值班人員知曉故障類型(電網(wǎng)振蕩、諧振、短路故障等)，從而會(huì)導(dǎo)致升壓站內(nèi)的運(yùn)行檢修耗費(fèi)大量人力物力，且無法提前預(yù)知設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，在諸類情況下往往都是在設(shè)備出現(xiàn)故障后才對其進(jìn)行處理，不具有計(jì)劃性。
[0005]專利CN103178617A提到了一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與分析系統(tǒng)，包括:采集客戶端、終端服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其中采集客戶端通過連接一個(gè)區(qū)域內(nèi)各個(gè)電網(wǎng)變電設(shè)備來獲取其220KV變電設(shè)備無功電壓、安穩(wěn)限額、220KV主變N-1狀態(tài)或電網(wǎng)非正常狀態(tài)信號(hào)，采集客戶端連接至終端服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與終端服務(wù)器連接。其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:進(jìn)一步包括與采集客戶端連接的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，它包括一個(gè)信號(hào)收發(fā)器，用于接收其周圍的一個(gè)設(shè)定區(qū)域內(nèi)的所述信號(hào)；一個(gè)地理信息處理器，用于確認(rèn)設(shè)定區(qū)域內(nèi)的新變電設(shè)備的位置信息；一個(gè)信號(hào)控制器，用于對來自預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的全部變電設(shè)備的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。其中，信號(hào)收發(fā)器分別連接至信號(hào)控制器和地理信息處理器，通過信號(hào)收發(fā)器獲取所述設(shè)定區(qū)域內(nèi)的若干個(gè)信號(hào)，通過地理信息處理器中的信號(hào)強(qiáng)度最大值來決定此信號(hào)的位置信息，隨后通過信號(hào)控制器來處理所接收到的信號(hào)并通過信號(hào)收發(fā)器發(fā)送至采集客戶端。
[0006]上述專利中所提到的方法需利用采集客戶端通過連接一個(gè)區(qū)域內(nèi)各個(gè)電網(wǎng)變電設(shè)備來獲取其220KV變電設(shè)備無功電壓、安穩(wěn)限額、220KV主變N-1狀態(tài)或電網(wǎng)非正常狀態(tài)信號(hào)，并通過對線路及主變等設(shè)定相應(yīng)的不同程度的報(bào)警門檻值實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測，提供緊急情況下的限電策略。但該狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要針對于輸電網(wǎng)，而非風(fēng)電場或光伏電站內(nèi)系統(tǒng)，且該方法沒有檢測風(fēng)電場及光伏電站內(nèi)各條集電線路，若發(fā)生電網(wǎng)故障如振蕩、諧振、短路故障等，無法智能判斷振蕩源、諧波源及短路故障點(diǎn)，也未將運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，無法進(jìn)行風(fēng)電場或光伏電站運(yùn)行智能評(píng)估及智能預(yù)警。
[0007]由此可見，上述現(xiàn)有的應(yīng)用在電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與分析系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種新的新能源電站故障識(shí)別和狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新能源電站故障識(shí)別和狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，使其能夠通過監(jiān)控風(fēng)電場電網(wǎng)工作數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，確定風(fēng)電場內(nèi)故障類型和設(shè)備健康狀態(tài)，并在中控的人機(jī)交互界面發(fā)出告警并提供應(yīng)急解決方案，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種新能源電站故障識(shí)別和狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括采集層、通信層以及綜合處理層，所述采集層通過所述通信層與所述綜合處理層通信連接，所述綜合處理層包括通過通信連接的綜合應(yīng)用模塊和數(shù)據(jù)管理模塊。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述采集層包括相互獨(dú)立設(shè)置且與新能源電站連接的升壓站電網(wǎng)檢測模塊、新能源設(shè)備單機(jī)并網(wǎng)檢測模塊以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測模塊。
[0011]所述通信層為有線通信信道。
[0012]所述的通信層包括RS485/232/422以及TCP/IP規(guī)約轉(zhuǎn)換器，所述RS485/232/422與所述TCP/IP規(guī)約轉(zhuǎn)換器串行連接。
[0013]所述綜合處理層還包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫模塊，所述數(shù)據(jù)管理模塊與所述關(guān)系數(shù)據(jù)庫模塊通信連接。
[0014]所述采集層還包括相互獨(dú)立設(shè)置且對新能源電站起保護(hù)作用的線路保護(hù)模塊、主變保護(hù)模塊、IlOV或220V保護(hù)模塊以及35kV保護(hù)模塊。
[0015]所述線路保護(hù)模塊為線路繼電保護(hù)裝置，所述主變保護(hù)模塊為主變繼電保護(hù)裝置，所述IlOkV或220kV保護(hù)模塊以及所述35kV保護(hù)模塊為母線繼電保護(hù)裝置。
[0016]所述綜合處理層還包括與綜合應(yīng)用模塊通信連接的前置端人機(jī)交互控制模塊。
[0017]采用這樣的設(shè)計(jì)后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、本發(fā)明可以適用在風(fēng)電場和光伏電站中；
[0019]2、本發(fā)明可以通過檢測新能源電站站內(nèi)各個(gè)母線、線路及設(shè)備的電壓電流高頻采樣數(shù)據(jù)智能判斷出振蕩源、諧波源以及短路故障，方便工作人員提供緊急反措方案；
[0020]3、本發(fā)明可以利用風(fēng)電場內(nèi)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)新能源電站運(yùn)行的綜合評(píng)估、智能預(yù)警等功能。
【附圖說明】
[0021]上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]圖1是本發(fā)明新能源電站電網(wǎng)故障識(shí)別和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件邏輯構(gòu)架框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明主要針對大規(guī)模并網(wǎng)風(fēng)電場或光伏電站，通過檢測站內(nèi)各個(gè)設(shè)備及集電線路的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)智能判斷電站運(yùn)行狀態(tài)。另外，本發(fā)明可以通過檢測新能源電站站內(nèi)各個(gè)母線、線路及設(shè)備的電壓電流高頻采樣數(shù)據(jù)智能判斷出振蕩源、諧波源以及短路故障，方便工作人員提供緊急反措方案?？偟膩碚f，本發(fā)明可以利用風(fēng)電場內(nèi)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)新能源電站運(yùn)行的綜合評(píng)估、智能預(yù)警等功能。
[0024]請參閱圖1所示的具體實(shí)