《清潔生產(chǎn)促進法》和《可再生能源法》的頒布，使風力發(fā)電面臨大好的發(fā)展機遇。2005年12月5日中國目前一次性建成最大的5萬KW洮北風力發(fā)電項目投入運行。隨著洮北風電公司規(guī)模化經(jīng)營，為了加強企業(yè)形象，做好對外宣傳，克服原來進口風機監(jiān)控系統(tǒng)的英文界面，以及各個系統(tǒng)（風機、變電站、氣象站）相互獨立等不利影響，樹立華能良好的企業(yè)文化形象，保護保障安全生產(chǎn)，提高管理運行和安全防范水平，建立一套生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)和安全TV大屏幕監(jiān)管系統(tǒng)成為必須。這套系統(tǒng)通過采集實時生產(chǎn)信息和安全信息，對風電場設(shè)備運轉(zhuǎn)情況有一個全面、直觀實時的顯示，達到降低成本，提高設(shè)備利用效率的目的。 　　 風力發(fā)電系統(tǒng)主要由風力發(fā)電機和升壓變電站組成，風力發(fā)電機組是將風動能轉(zhuǎn)換為機械能，再將機械能轉(zhuǎn)換為電能輸送到電網(wǎng)的機電一體化設(shè)備。升壓變電站則把電能送入電網(wǎng)。 　　 根據(jù)風力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備組成，風電場集中控制室的監(jiān)控系統(tǒng)一般為三個相互獨立系統(tǒng)，氣象站監(jiān)控、風機監(jiān)控和變電站監(jiān)控。 系統(tǒng)功能目標 　　 構(gòu)建統(tǒng)一的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)和安全TV監(jiān)管平臺，整合不同設(shè)備廠家的監(jiān)控系統(tǒng)，在管理層建設(shè)統(tǒng)一的管理數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)以生產(chǎn)管理和安全管理為核心的自動報表功能、生產(chǎn)裝置的監(jiān)控功能、工藝指標的考核功能和安全防范、生產(chǎn)監(jiān)督以及計量功能。建立生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)平臺，通過對風電場設(shè)備數(shù)據(jù)的采集和整理，為專業(yè)管理人員提供龐大的信息數(shù)據(jù)庫，便于對數(shù)據(jù)進行分析，形成輔助決策系統(tǒng)。用統(tǒng)一的平臺對風電場各種設(shè)備（風機和變電升壓站）的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理和顯示。從而實現(xiàn)企業(yè)管理層根據(jù)生產(chǎn)過程的實時信息快速生成管理決策，通過對過程數(shù)據(jù)和安全TV系統(tǒng)的集成，使生產(chǎn)過程信息資源能夠連續(xù)、自動地與企業(yè)管理系統(tǒng)共享，達到統(tǒng)一監(jiān)管的目的。系統(tǒng)的主要功能：實時數(shù)據(jù)采集與通訊傳輸、畫面顯示、實時曲線、歷史曲線、實時報警、歷史報警、各種統(tǒng)計報表，歷史數(shù)據(jù)存儲等。 　　 各風機和變電升壓站的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以傳遞到演示畫面中，為公司所舉辦與生產(chǎn)有關(guān)的會議及參觀訪問的領(lǐng)導、客戶和同行提供從洮北風電場地理分布、裝機容量、風電場實時氣象狀況和發(fā)電功率（有功功率和無功功率）、實時發(fā)電量總和、風電場日累計發(fā)電量等數(shù)據(jù)和相應(yīng)的畫面顯示。風電廠集控室內(nèi)配備一套63”大屏幕顯示系統(tǒng)作為系統(tǒng)操作員站的顯示終端，監(jiān)視分析生產(chǎn)過程，系統(tǒng)操作員可通過大屏幕上高亮度、高分辨率的圖象了解全廠的系統(tǒng)概貌，風電場設(shè)備的工藝控制，如變電站和風機的工藝流程，及主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 　　 通過監(jiān)管畫面，客戶和管理者還可以看到風電場的氣象狀況，如平均風速、氣溫，生產(chǎn)情況如總發(fā)電功率，設(shè)備情況如運行機組數(shù)量，備用機組數(shù)量，故障機組數(shù)量等。還可以深入監(jiān)視每一個風輪的實時風速、發(fā)電功率、設(shè)備狀況（運行、備用、故障）等，以及變電升壓站的各項電氣數(shù)據(jù)，如母線電壓、電流、功率因數(shù)等。 　　 數(shù)據(jù)總結(jié)分析和輔助決策工具平臺，可以進行歷史趨勢分析，如年、月、日各氣象趨勢和發(fā)電量曲線，設(shè)備質(zhì)量和運行壽命，如單機生產(chǎn)和配套廠家、檢修后運行時間、設(shè)備可利用率等的統(tǒng)計。從而為與生產(chǎn)指標相關(guān)的各項計劃、采購、檢修等活動提供和費用控制提供統(tǒng)計依據(jù)。通過分析風速與風機發(fā)電量的關(guān)系，即風機實時功率曲線，判斷風機的能量轉(zhuǎn)化效率，探索影響風力發(fā)電效率的各項因素，如結(jié)冰、霧、雨水、溫度、風速、風向等環(huán)境因素的影響。 [align=center] 圖1：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[/align] 解決方案 　　 目前，風電場生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)監(jiān)管輔助決策計算機系統(tǒng)技術(shù)成了先進管理的標志之一。在管理方式上，每個系統(tǒng)單元采用一個獨立的管理控制，整個風電場的風機和升壓變電站，以及氣象站均由自主控制系統(tǒng)控制。建立一個高效的實時數(shù)據(jù)平臺，把GAMESA、四方繼保、安全TV監(jiān)視等不同廠家的設(shè)備和系統(tǒng)，即把風機監(jiān)控系統(tǒng)、變電站監(jiān)控系統(tǒng)、氣象站監(jiān)控系統(tǒng)、安全TV監(jiān)視等融合創(chuàng)新集合成一個系統(tǒng)，通過獨立自主編輯不同的接口協(xié)議驅(qū)動程序，統(tǒng)一到一個高效的實時歷史數(shù)據(jù)平臺上，進行數(shù)據(jù)顯示、存儲、分析。實現(xiàn)輔助決策和實時監(jiān)管，滿足管理和運行要求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1。 　　 GAMESA風機監(jiān)控系統(tǒng)提供了OPC（OLE for Process Control）協(xié)議，實現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間平滑連接。OPC服務(wù)器是按目錄樹的方式來組織數(shù)據(jù)的。在OPC協(xié)議中，每一個數(shù)據(jù)項都有一個唯一的標識。OPC客戶端可以對OPC服務(wù)器所提供的數(shù)據(jù)重新進行組織，以便于數(shù)據(jù)的輸入和輸出。 　　 四方繼保提供的升壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)是基于UNLIX操作系統(tǒng)的CS2000系統(tǒng)，通過廣播協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)。系統(tǒng)邏輯框圖如如圖2。 [align=center] 圖2：系統(tǒng)邏輯框圖[/align] 輔助決策支持層 　　 輔助決策支持層對綜合管理信息系統(tǒng)的所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)進行多角度的分析和統(tǒng)計，為企業(yè)領(lǐng)導和管理人員提供管理手段和數(shù)據(jù)支持；該層由綜合查詢分析、報表管理功能模塊構(gòu)成，除提供用戶標準格式的查詢分析、報表，還提供用戶定義格式、計算公式、統(tǒng)計圖形分析等通用化功能，滿足各級用戶不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需求。 業(yè)務(wù)處理層 　　 業(yè)務(wù)處理層是綜合管理信息系統(tǒng)的直接業(yè)務(wù)處理過程，建立管理體制和運行機制，強化監(jiān)督管理；業(yè)務(wù)處理層包括班報、日報、月報、年報、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、成本核算等功能模塊。 系統(tǒng)管理層 　　 系統(tǒng)管理層是信息系統(tǒng)良好運行的支撐模塊，是系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的樞紐；主要完成用戶管理、數(shù)據(jù)備份恢復、流程定義、數(shù)據(jù)接口、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等功能。 系統(tǒng)功能功能如下： 　　■ 用戶權(quán)限管理：平臺支持基于角色的用戶權(quán)限管理，確保其只能進行權(quán)限范圍內(nèi)的操作。 　　■ 數(shù)據(jù)組態(tài)：單獨或者批量組態(tài)數(shù)據(jù)點：創(chuàng)建、更新、刪除、查詢數(shù)據(jù)點以及相關(guān)屬性。 　　■ 運行管理：設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和系統(tǒng)運行監(jiān)視。 　　■ 備份與恢復：通過手工方式或者自動方式備份數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)配置信息和歷史歸檔數(shù)據(jù)，并可從備份文件恢復數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)庫軟件費用十分高，數(shù)據(jù)分析和各種數(shù)據(jù)曲線等功能由于費用問題，此功能現(xiàn)在實施有些困難。 　　■ 審計功能：記錄和追蹤數(shù)據(jù)庫配置信息與數(shù)據(jù)修改。 　　■ 日志功能：記錄數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行中的操作信息、警告信息、錯誤信息等。 　　■ 提供具備圖形化的應(yīng)用開發(fā)界面，實現(xiàn)生產(chǎn)流程圖動態(tài)再現(xiàn)、關(guān)鍵性能指標參數(shù)動態(tài)計算、趨勢顯示與分析工具。 安全TV電視監(jiān)控系統(tǒng)如圖３。 [align=center] 圖3：安全TV監(jiān)視組成[/align] 　　■ 安全TV電視監(jiān)控系統(tǒng)具有以下主要功能： 　　■ 實時圖像監(jiān)控，圖象信號偏差報警，圖象遠傳； 　　■ 具有數(shù)字硬盤錄像及其回放功能和自維護功能； 　　■ 與現(xiàn)場的紅外報警設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)動。支持基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)互連，與實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)接口，保證操作員通過LCD操作能夠?qū)崿F(xiàn)閉路電視畫面的切換和監(jiān)視。 遠程監(jiān)視 　　 通過固定電話連接到監(jiān)控中心，使得只要有電話的地方就可以監(jiān)視到當前風電場的運行情況。通過固定電話進行通訊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖４。 [align=center] 圖4：通過固定電話通訊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖[/align] 這種結(jié)構(gòu)可為出差在外或不在辦公區(qū)域的相關(guān)領(lǐng)導提供及時準確了解公司總體生產(chǎn)狀況，為把一個風電場變成為總公司的一個生產(chǎn)車間成為可能。該系統(tǒng)的最終發(fā)展目標是在發(fā)電公司總部建立統(tǒng)一的監(jiān)管中心，提供風電場生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)采集和上傳，為將來總公司掌握其眾多風電場的生產(chǎn)實時狀況和進行高端應(yīng)用管理提供了高效、準確的平臺。 軟件功能 　　 網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)采集：通過底層數(shù)據(jù)庫在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上加入報表、趨勢功能,提高響應(yīng)速度與精度。自動生成生產(chǎn)管理報表，提高發(fā)電公司的管理效率。存儲生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析比較，指導生產(chǎn)調(diào)度工作。 　　 數(shù)據(jù)同步顯示，及時了解發(fā)電廠的運行和檢修情況。 　　 可在線組合的積木式控制，為后續(xù)建設(shè)工程提供預留接口。 　　 運行狀態(tài)監(jiān)測，將各檢測點信號通過通信端口送入,在上位機中進行相應(yīng)運算,實現(xiàn)運行狀態(tài)的自動監(jiān)測。比照不同風機的運行參數(shù)，分析經(jīng)濟性能的差異的原因多個系統(tǒng)動態(tài)組合技術(shù)，由于采用計算機底層數(shù)據(jù)通訊，各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的融合與共生，各個系統(tǒng)統(tǒng)一到一個平臺上的，保證在動態(tài)顯示的精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 　　 專家控制系統(tǒng)，形成各種曲線顯示，如功率曲線顯示。 　　 實現(xiàn)風電場所有設(shè)備，而不僅僅是風機，還有變電站、氣象站設(shè)備信息的遠方顯示、故障診斷。 　　 實現(xiàn)廠區(qū)安全監(jiān)視TV的一體化監(jiān)視，安全TV信息存儲。 　　 分析運行的關(guān)鍵參數(shù)，對相關(guān)設(shè)備的檢修計劃提供決策參考、準確計量發(fā)電公司的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如發(fā)電量、設(shè)備停運時間等，比照不同風機運行參數(shù)。分析經(jīng)濟性能差異原因。 結(jié)束語 　　 生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)監(jiān)管計算機系統(tǒng)國內(nèi)外正處于起步階段。該系統(tǒng)為國內(nèi)第一家風力發(fā)電公司的生產(chǎn)實時監(jiān)管系統(tǒng)。華能生產(chǎn)實時監(jiān)管系統(tǒng)建成以后，具有變電站和風機的實時數(shù)據(jù)、實時性好、信息全、數(shù)據(jù)處理功能強大等特點。具有較好的歷史數(shù)據(jù)存儲功能，易于維護；報表系統(tǒng)功能強大，易于維護，該報表管理系統(tǒng)查詢速度響應(yīng)快，制表功能齊全。具有非常豐富的演示功能，報表、曲線、實時畫面和報警查詢均可方便瀏覽。成為華能管理電廠高效、準確、有力的管理工具。 作者介紹： 杜雨，華能吉林洮北風力發(fā)電公司； 李飛，中國華能集團公司安全監(jiān)督與科技環(huán)保部； 吳小洪、魏伏華、儲成鋼，北京華能新銳控制技術(shù)有限公司