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1、风电场全生命周期管理,主讲人：XXXX,一、三维数字化二、风电场风功率预测系统三、风电场设备管控系统四、风电场工程安全监测系统五、展望未来,汇报内容,一、三维数字化,三维数字化概述华东院三维数字化解决方案华东院工程全生命周期解决方案,工程数字化是将工程的模拟量信息转变为计算机可以处理的数字信息，从而实现计算机对工程资源的控制、运行和管理。,工程数字化的业务范围,工程数字化适用的行业领域,水电水利、市政、轨道交通、工民建、新能源、电力、石油化工、机械制造、电气自动化等,什么是工程数字化？,目前国内外工程数字化应用及发展趋势主要体现在三个方面：1、三维数字化协同设计2、设计施工一体化3、工程全生命
2、周期管理,工程数字化,以“总体规划、分步实施、统筹安排、协调发展”的原则开展工程三维数字化研究工作，在“一个平台、一个数据架构、一个模型”的总体构想下，采用三维设计软件、协同设计管理软件和数据库服务软件等为基础，各专业的生产需求为导向，坚持自主开发，致力打造符合中国工程设计行业一流的三维数字化设计平台。,建设指导思想,总体规划、分步实施、统筹安排、协调发展一个平台、一个数据架构、一个模型,三维数字化设计平台,工程设计施工一体化平台,工程全生命周期管理平台,软件产品,ELM，即Engineering Lifecycle Management（工程生命周期管理），指工程项目从勘测、设计、建造、数字
3、交付以及工程营运、报废的全过程的数字化管理。其核心要素为：基础标准ISO-15926（GB/T18975）核心数据库工程数据中心核心功能智能化管理与分析,ELM的概念,数字工程设计、建造、运营生命周期,电站投产后，得到两个资产一个是实物电站（物理资产）一个是数字电站（虚拟资产）,创建一项物理资产的同时，也有一项相关的虚拟资产被创建。,数字化模型和实物资产一一对应数字化模型是行为信息与实物资产的联系纽带数字化模型是一切虚拟化仿真的基础,运行期资产管理,现有系统,全生命周期管理系统通过工程数据中心的数据发布、应用集成框架来与电厂相关业务系统进行集成，打破信息孤岛，实现工程信息在应用系统以及不同岗位
4、工作人员之间无缝流转。,工程数据中心,用户管理,权限管理,数字化移交,数据质量控制,工作流管理,变更管理,编码规则,关系模型,数据标准,数据模板,数据检索,报表管理,偏差管理,数据接口,影响分析,知识管理,数据发布,事件管理,项目管理,文档管理,大坝安全监测,三维可视化,虚拟现实,设备性能管理,地质灾害,数字化档案,虚拟检修,虚拟巡检,资产管理,物料管理,运行管理,灾害模拟,专家系统,核心层,管理层,应用层,全生命周期管理系统逻辑结构分为三层，核心层、管理层以及应用层； 工程数据中心是核心，为管理层和应用层提供统一的信息服务。,二、风电场风功率预测系统,政策要求及现状整体框架系统功能软件优势及
5、已获得认可软件部分成果,1 政策要求及行业现状,我国风电开发高度集中于“三北”地区,风电和电网建设不同步,当地负荷水平较低,跨省跨区市场不成熟,灵活调节电源少,成功预测风电功率，可为电网制定调度计划提供可靠的依据，在风电经济并网方面有举足轻重的作用,风电功率预测及在线监测软件系统 是集风电功率预测、实时在线监测、数据统计分析于一体的软件系统。系统包括两部分： 每个风电场安装一套硬件设备负责数据采集、传送设立一个软件系统中心平台（类似于大坝安全检测系统）汇总数据、进行风功率预测、统计分析上报成果并在网站显示,2 整体构架,2 整体构架,风电场,测风塔,能源局,电网调度中心,数值气象预报,风功率预
6、测,风机运行效率评估,其他统计分析,风资源评估,实时运行监测,风电功率预测及在线监测软件系统,(1) 实时采集并分析统计风电场运行的情况实时采集风电场运行数据通过安装在每个风电场的硬件设备采集数据采集数据包括： 风机实际出力、实际风速、开机容量等运行数据 测风塔风速、风向、温度、湿度、气压等气象要素采集数据间隔：5min最小采集单位：单台风机通过网络自动传送至软件系统中心平台,3 系统功能,系统中心平台及时汇总采集的数据，并在网站显示系统中心平台可同时接入多个风电场，在线监测覆盖面广，乃至可覆盖至全国范围风电数据监测信息获取准确、真实、快速用户可直接登录网站查看监测数据，或自定义需求、接收网站
7、自动推送的分析成果（类似于微信）。,3 系统功能,3 系统功能,(2) 实现区域性风电场群的功率预测现有的风电功率预测系统多数包括两个步骤：,本软件系统的功率预测同样包括上述两个步骤，但自主开发，拥有自主知识产权，利用我院在风电场风资源评估上的经验，提高了预测精度。第一步：预测风速。系统自行进行模式计算，完成区域数值气象预报采用国际主流的数值预报模式(WRF)进行计算无需向第三方购买数值气象预报成果能同时预报多个风电场范围的气象要素，并可整合区域内多个风电场的运行及气象数据，优化调整模式参数，提高预报精度模式预报精度满足功率预测的需要,3 系统功能,第二步：风速推算功率。在风电场资源评估、发电
8、量计算模型的基础上，自主研发风电功率计算模型，主要采用流体力学模型方案最小预测单位：单台风机本系统能实现单台风机、风机群组、单个风电场、风电场群、整个区域风电场的风功率同步预测根据区域内多个风电场的运行及气象数据，调整模型方案，提高功率预测精度本系统功率预测精度满足规范要求，其中针对复杂地形风电场，精度明显高于同类软件,3 系统功能,(3) 提供监测信息分析成果风电场群运行进行仿真模拟累积数据分析各区域风电场的运行特性总结各地区风电场运行的负荷特性准确计算“限电”损失可模拟各区域风电场群实时运行评估各类机型的运行效率,3 系统功能,风电场建设方面后评价累积数据分析各风机运行的实际风速、测风塔风
9、况评估各地区的风资源水平分析风电场的风资源分布特点对于复杂地形风电场，对微观选址成果进行后评估，累积经验为风电基地发展规划提供依据,3 系统功能,系统预测精度高，特别是在复杂山地地形有明显的优势。风速和功率预测的最小预测单位为单台风机。本系统能实现单台风机、风机群组、单个风电场、风电场群、整个区域风电场的风功率同步预测。预测时间跨度更大。无需向第三方购买数值气象预报成果。,4 华东院软件的优势、已获得认可,4 华东院软件的优势、已获得认可,“风电场群出力实测时预测系统” 技术获中国电力规划设计协会2013年电力工程设计专有技术,网站登录界面,5 软件部分成果,风电场运行实时监控界面,5 软件部
10、分成果,三门峡鞍子山风电场短期预测日准确率统计,5 软件部分成果,三、风电场设备管控系统,服务对象主要目标最终目的系统架构主要功能,一 生产运行管理系统的服务对象,生产运行人员（值班员）检修人员采购人员各级生产部门管理人员各级生产部门经理风电场决策层,二 生产运行管理系统的主要目标,生产运行管理系统为风电场的生产、运行和管理人员提供统一的平台，主要实现以下目标：掌握风电场的综合信息；生产运行实时状态监视；运行管理的流程化追踪控制；生产运行状态综合评价；统计数据的生成、比较；风电场的设备管理；风电场的安全管理；风电场的文件管理；,三 生产运行管理系统的最终目的,精细化管理的目的。实现对风电场的生
11、产运行的全过程监控，采用实时数据、历史数据和统计数据结合的方式，自动生成规范化的文件，减少人为干预，保证数据的真实性。标准化管理的目的。规范风电场的生产运行管理行为，采用标准化的流程对整个管理行为进行规范、跟踪和修改，保证一个管理行为的有始有终。辅助决策的目的。为决策层的决策提供辅助参考数据，例如统计数据为制定生产计划提供依据；对比数据为改进生产管理制度提供依据；设备故障率为检修计划提供依据等。,四 生产运行管理系统架构,五 生产运行管理系统的功能介绍,5.1 综合信息5.2 生产管理5.3 运行管理5.4 报表管理5.5 设备管理5.6 安全管理5.7 文件管理,五 生产运行管理系统的功能介
12、绍,信息汇总风电场综合信息汇总布置图风电场风机分布图1风电场风机分布图2风电场风机分布图3,网络架构升压站网络拓扑图风机网络拓扑图电气接线电气主接线图#1主变接线图,5.1综合信息,为整个风电场的信息汇总表，由3部分信息表组成：（1）风电场基本信息，包括；风机总台数，总装机容量；每台主变下的风机台数，主变的容量等；单台风机的装机容量，出口电压，额定转速等；线路电压等级，投运的风机数等。（2）风电场的瞬时信息，包括；风电场总发电功率，上网功率，线路功率等；风电场以及每台主变下风机的运行台数，待机台数和故障台数等；母线和变压器的有功和无功功率等风电场的瞬时风速，年月日的平均风速等。（3）风电场电量
13、信息，包括：日发电量，上网电量，上网率，设备可利用率等；月发电量，上网电量，上网率，设备可利用率等；年发电量，上网电量，上网率，设备可利用率等；,风电场综合信息汇总,以风电场所在地的地形图为底图，标记各个风机所在的位置，包括：风机位置；风机光纤网络布置；电气网络，升压站位置；测控网络布置等。显示风电场的信息，包括；风速；发点总功率，上网总功率；运行台数，待机台数，故障台数以图标的方式显示每台风机的状态。点击相应的风机，显示风机的实时信息，包括：风机实时状态；风机的实时电气参数；风机的转速和角度；,风电场风机分布图,显示各个网络架构之间的关系，包括；风机SCADA系统网络；监控SCADA系统网络
14、；视频监控网络；对外网络等。显示各个网络中的设备组成以及IP地址，包括；各类服务器；各类操作员工作站；各类通讯工作站；对网络中的各个设备的通讯状态进行监视。,升压站网络拓扑图,风机网络拓扑图显示每条链路上的风机网络布置；,五 生产运行管理系统的功能介绍,实时信息风机实时信息主变实时信息测风塔实时信息110kV线路实时信息SVG实时信息风功率预测实时信息,运行指标风电场运行指标运行指标日报表运行指标月报表运行指标年报表评价指标运行维护评价电量评价,5.2生产管理,风机箱变实时信息实时信息分为以下几个部分：（1）风机基本数据，包括；风机型号，转轮直径，额定功率，额定风速等信息；（2）风机实时数据，
15、包括：风机实时风速，风向，温度等信息；（3）风机实时电气参数，包括：风机电压，电流，功率等。（4）风机箱变的报警信息；（5）风机箱变的电气接线图；（6）风机箱变的外形图；,主变实时信息实时信息分为以下几个部分：（1）主变基本数据，包括；主变型号，接线等信息；（2）主变高压侧实时电气数据，包括：主变高压电气参数电压，电流，功率等；（3）主变高压侧实时电气数据，包括：主变低压电气参数电压，电流，功率等。（4）主变的报警信息；（5）主变的电气接线图；（6）主变的外形图；,110kV线路实时信息实时信息分为以下几个部分：（1）110kV线路基本数据，包括；保护型号等信息；（2）110kV线路实时电气数
16、据，包括：110kV线路电气参数电压，电流，功率等；（3）110kV线路的报警信息；（4）110kV线路的电气接线图；,SVG实时信息实时信息分为以下几个部分：（1）SVG基本数据，包括；SVG的额定容量，电压等信息；（2）SVG实时数据，包括：SVG的电气参数等；（3）SVG报警光字牌信息：（4）SVG电气模拟接线图；（5）SVG的外形图；,五 生产运行管理系统的功能介绍,日常运行管理记录运行日志缺陷申报缺陷申报单追踪操作票工作票管理工作任务单追踪完成工作任务单查询,操作票工作票填写工作任务单电气操作票机械操作票电气第一种工作票电气第二种工作票机械工作票自控工作票,5.3运行管理,工作任务单
17、,工作任务单追踪设计有工作任务单标准工作流程。每一个工作任务单具有唯一的编号，需要经过编制，审核和批准三个环节：工作任务单批准后的流向有三个（1）快速说明结单；（2）进入操作票流程；（3）进入工作票流程；操作票流程，唯一编号，需要经过编制，审核，接单，执行和确认等环节；工作票流程，唯一编号，需要经过编制，审核，接单，执行和确认等环节；采用图形化的方式显示工作任务单的进行状况；所以的流程单都在流程上的按钮继续执行；每一个进行完的流程都有执行人名称和日期，便于追述。,缺陷单追踪设计有缺陷单标准工作流程。每一个缺陷单具有唯一的编号，需要经过编制，审核和批准三个环节：缺陷单批准后的流向有三个（1）快速
18、说明结单；（2）进入工作任务单流程；采用图形化的方式显示缺陷单的进行状况；所以的流程单都在流程上的按钮继续执行；每一个进行完的流程都有执行人名称和日期，便于追述。,各类标准工作票操作票,五 生产运行管理系统的功能介绍,电量报表查询风机电量报表主变电量报表风电场电量报表故障报表查询风机箱变故障报表主变故障报表线路故障报表故障统计报表,运行时间查询风机运行时间风电场运行时间统计报表查询日电量统计报表月电量统计报表年电量统计报表比对统计报表,5.4报表管理,五 生产运行管理系统的功能介绍,主设备参数查询风机基础参数箱变基础参数主变基础参数测风塔基础参数保护设备参数查询箱变保护基础参数主变保护基础参数
19、线路保护基础参数,自控设备参数查询服务器基础参数工作站基础参数通讯管理机基础参数风功率预测基础参数设备管理设备更新录入设备更新查询,5.5设备管理,五 生产运行管理系统的功能介绍,安全管理安全工器具表安全检查记录表安全规章制度安全应急预案,5.6安全管理,安全应急预案,五 生产运行管理系统的功能介绍,设备说明书风机产品说明书箱变产品说明书保护装置产品说明书规程规范风电场运行管理规程运行指标及评价指标,操作手册风机SCADA系统监控SCADA系统风功率预测生产运行管理系统,5.7文件管理,各类的产品说明书,各类的规程规范,各类的操作手册,四、风电场工程安全业务,海上风电工程安全业务,海上风电桩基
20、试验：测试试验、技术分析、智能化延伸,海上风电工程安全业务,2020/7/23 Thursday,海上风电结构整体监测：结构应力应变、位移、振动监测；上部风机传动链及健康监测；监测智能报警与分析系统开发；与其他监测项的系统化的整合,海上风电工程安全业务,海上风电工程安全业务,海上风电工程安全业务,海缆在线综合监测系统,海缆温度监测,海缆扰动监测,海缆故障监测,海缆应力监测,扰动监测系统船舶锚害监控应力监测系统海缆张力监测及海底地质变动监控温度监测系统海缆温度实时监控故障监测系统光纤及海缆故障监控海事船只信息系统船只信息监测,海事船只信息系统,海上风电工程安全业务,联动视频，聚焦录像，采集证据,联动海事模块，获取船只详细信息,实时报警界面,海上风电工程安全业务,防渗加固和材料研发高强度水泥基灌浆料研发及止浆系统开发。,海上风电工程安全业务,灌浆管路,海上风电工程安全业务,海上风电工程三维设计与实时监测,海上风电工程三维设计与实时监测,五、展望未来,
