风电场管理.docx
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风电场管理
风电场管理
一、风电场运行管理
风电场运行管理涉及很多方面，包括运行分析、定值与保护、技术监督、设备、可靠性、资料档案、运行制度等方面。
1.1风电场运行分析
风电场进入运行阶段后，通过现场监控系统（SCADA）可积累大量的运行数据。
运行数据的分析对于科学地展开风电场的运行和维护有重要的意义。
可以用于分析的数据包括发电量、上网电量、场用电量、功率、风速、各部件温度、振动量、告警信息等。
通过发电数据分析可以得出风电场的大风月、小风月，为合理安排检修和维护、消缺工作提供依据。
通过发电量、上网电量，可以分析出场内的线损率水平，以合理调节变压器的分接头，优化运行。
通过分析统计设备故障率，可以得出场内常见的故障。
针对性的加强技术管理。
风电机组一些故障在发生前往往有一定的征兆，或者说存在一种劣化的趋势。
通过运行数据分析，有助于及时发现一些设备的异常和隐患。
远程数据分析可通过专用的第三方软件进行，人共绘制趋势和对比曲线也可以达到分析的目的。
分电机组的各类温度监控是风电机组的重要测量值。
具体包括控制柜温度、机舱温度、油液温度、轴承温度、环境温度等。
从运行经验表明，风电机组故障和温度变化有紧密的联系。
但是当监控系统达到报警温度时，一般机组缺陷已经比较严重。
所以对温度值进行分析，可以提前找出设备存在的问题。
在同一分电厂内同时期同功率情况下，部分机组轴承温度偏高，对于这部分机组应引起高度重视，条件允许还可以考虑进行振动检测，辅助确认问题原因。
1.2风电场定值与保护参数管理
风电场定值与保护参数管理包括风电机组的定值管理风电场输变电系统的保护定值管理。
风电场应按照电力行业有关规定制定保护定值管理办法。
本部分简要介绍风电机组运行定值管理。
对于输变电系统，电力行业已有相当完备的技术标准和管理规定，这里就不再赘述。
风电机组监控系统中均有由厂家设定的运行和保护参数表。
对参数表的修改是直接影响机组安全和运行状态。
操作者根据授权级别获得调整参数表的权限。
风电场应严格控制参数表的设置权限。
制定管理制度并由风电场最高技术负责人审批。
XX不得擅自修改。
参数表的修改应有记录并存档保管。
风电机组运行参数主要包括机组启动、停机，电网参数的设置，各部位温度报警和停机，振动停机参数、发电机功率、过流，环境温度，加热系统，转速、偏航位置、解缆、变桨位置及速度等。
以下给出某机组的参数做参考（表10-18）。
表10-18某1500kw风电机组设定参数（部分示例）
参数
数值
参数
数值
变流器
发电机转子报警温度
145℃
线电压不平衡
20V
变频器报警温度
145℃
最低频率
48Hz
发电机转子故障温度
155℃
最高频率
52Hz
变频器故障温度
155℃
线电压最小值
621V
机舱冷却风扇关闭
32℃
故障电流最低值
75A
环境最高报警温度
40℃
线电压最大值
759V
环境故障温度
50℃
发电机
机舱故障温度
50℃
发电机加热器停止加热
10℃
在低于6℃时加热器打开
6℃
10min最大功率
1550kW
塔基柜最高温度
60℃
1min最大功率
1600kW
机舱柜温度极限
65℃
10s最大功率
1680kW
变频器IGBT温度
90℃
发电机加热器开始加热温度
5℃
变频器报警温度
90℃
转速
控制参数
发电机最低转速
1120r/min
在正常运行风向角的最大偏离角
10°
发电机脱网转速
1170r/min
大风停机后机组再投最低运行风速
18m/s
变频器测试转速
1300r/min
大风切出风速
25m/s
正常运行转速
1800r/min
风机小风停止风速
2.5m/s
报故障最高转速
1970r/min
风机起始风速
2.7m/s
温度
大风最低持续时间
5min
最低环境温度
-38℃
偏航极限角度
700°
机舱加热器开始温度
-5摄氏度
偏航功率
40kW
最大允许发电功率与发电机过载能力有关，按照有关规程规定一般失速机组为额定功率的120%，反向吸收功率为一4kW。
定转速风电机组一般为额定转速的150%，变速风电机组为最大转速的120%。
一般机组的切出风速为25m/8，切出再投风速为18m/s。
1.3风电场技术监督
风电场技术监督是以安全和质量为中心，依据国家、行业有关标准和规程，采用有效的测试和管理手段，对风电场设备的健康水平及与安全、质量、经济运行有关的重要参数、性能、指标进行检测和控制，以确保其安全、优质、经济运行。
风电场技术监督包括两部分，即风电场输变电系统技术监督和风电机组的技术监督。
技术监督通常包括绝缘、电测、继电保护及安全自动装置、化学、电能质量、节能、环保、金
属、振动、安全及功能性试验等内容。
（1）风电场输变电系统技术监督
①风电场输变电系统技术监督内容
绝缘监督:
电气一次设备绝缘性能，防污闪，过电压保护及接地。
电测监督:
各类电测量仪表、装置、变换设备及回路计量性能;电能计量装置计量性能。
继电保护及安全自动装置监督:
电力系统继电保护及安全自动装置;自动化装置，直流系统;上述设备电磁兼容性能。
化学监督:
电力用油、六氯化硫;电气设备的化学腐蚀。
电能质量监督：
频率和电压。
频率质量指标为频率允许偏差;电压质量指标包括允许偏
差、允许波动和闪变、三相电压允许不平衡度和正弦波形骑变率。
节能监督:
线路及变电设备电能量损耗。
环保监督:
输变电系统电磁干扰;环境噪声;污染排放。
信息及电力系统监督:
风电场的计算机网络布线系统、信息网络应用系统、蓄电池等的
运行管理和监督。
②预防性试验。
预防性试验是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节，是保证电力系统安全运行的有效手段之一。
预防性试验规程是电力系统绝缘监督工作的主要依据。
风电场输变电设备的预防性试验是保证设备稳定运行，及时发现缺陷和隐患的有效措施。
预防性试验主要是通过检测设备的绝缘电阻和直流电阻、泄漏电流、介质损耗、交（直）流耐压水平、局部放电、油色谱分析等，检查设备的性能和状态。
预防性试验主要参考依据是《电力设备预防性试验规程》（DL/T596—2005）。
根据规程中规定的试验项目、周期进行，并根据规程中规定的试验数据判断标准对设备的状态进行分析，判定设备是否满足运行要求。
在风电场中一般可委托有资质的试验单位进行试验工作，风电场应注意做好以下几项工作。
a.雷季来临前，必须完成避雷器的预防性试验工作。
b.风电机组升压变压器（油漫式）容量较小，试验规程中未明确规定试验的项目，但风电场运行环境恶劣，应加强对该设备的试验工作。
具体可将以下项目列入试验项目中;测量绕组绝缘电阻、吸收比或极化指数;测量绕组直流电阻;交流耐压试验;绝缘油试验及油中溶解气体色谱分析。
c.试验所得的合格数据不应作为判断设备状况的绝对标准，还应将试验的结果同设备间的数据、出厂试验数据、上期测试数据进行分析和比较，各类试验数据不应有明显变化;同时，试验结果的判断和分析还应充分考虑试验时的气候、气温等因素，综合判断。
d.油色谱分析所得数据出现超过注意值情况，应在短期内进行再次取样试验，用于分析产气的速率。
在其他试验项目合格情况下，且第二次采样无明显变化，可以判定设备无异常。
（2）风电机组技术监督
①油品技术监督。
鉴于油品在机械系统中具有保护机械摩擦表面、防锈、散热、润滑等作用，油品状况至关重要。
技术监督部门应按照标准或厂家规定，定期对油品进行监督检查。
技术监督部门应具备油品检测资质或委托有资质部门或实验室进行试验。
油品状况最重要的运行指标有金属颗粒度、黏度、沸点等数据。
上述指标应进行检测，必要时要求风电场进行油品更换。
②金属监督
a.螺栓预紧力。
根据厂家要求是否对安装在中法兰和底法兰的螺栓进行紧固，是否按照厂家规定紧固轮箱与机座螺栓，是否根据厂规定对偏航系统螺栓进行紧固，根据厂家规定是否对叶片螺栓进行紧固，润滑剂使用，按厂家规定是否对主轴法兰与轮毂装配螺栓进行紧固，是否按厂家规定力矩表100%检查发电机紧固底角螺栓。
b.机组大型机构件。
风电机组的塔筒、法兰、基础环、轮毂、主梁等部件在基建期监造、运行期间进行检测及预防性检查。
③振动监督。
振动传感器即振动开关、振动加速度计定期校验，振动参数值设定以及振动分析报告。
④环保监督
a.风电机组的噪声。
风力发电机组噪声的测试方法按照《风力发电机组噪声测量方法》（GB/T22516-2008）执行。
在居民区附近，机组噪声的排放量应符合《城市区域噪声标准》（GB3096—93）中的有关规定。
b.电磁干扰（兼容性）。
风力发电机组会对无线电磁波的传输产生干扰，因此应避免在导航设施或通讯中继站附近安装风力发电机组。
风力发电机组对无处不在的电视和无线电信号的干扰，很大程度上受机型和地理环境的制约。
可以采用下面的经验公式来估算信号受干扰的区域。
r
（10-3）
式中r——受干扰区域半径;
A——叶轮的投影面积;
n——叶轮的干扰率，金属叶片取0.7，玻璃钢叶片取0.3;
l——电视信号的波长;
c——由视发射塔，接收机和风力发电机组之间的几何位置常数，如果电视发射塔、接收机和风力发电机组三者在一条线上取c=2，如果风力发电机组在电视发射塔所发射的电波水平线后面取c=2~5;
mo——干扰强度指数，一般取0.15。
对于电视信号受到干扰的区域，可以通过调整接收天线、安装一个小型的辅助差转台或用有线电缆传输电视信号等方法消除干扰对居民生活的不利影响。
（5）发电机和电缆绝缘监督。
风电发电机应定期进行绝缘检测，做好记录和检测报告。
发电机应定期进行检查，发现缺陷及时处理避免故障进一步扩大。
发电机定期监督内容如下:
·额定风速下温升;
·检查发电机振动和噪音是否在规定范围内;
·空冷装置:
空气人口、通风装置和外壳冷却散热系统;
·水冷系统;有无漏水、缺水等情况，应在厂家规定时间内更换防冻液;
·外观检查发电机消音装置是否正常;
·轴承润滑;是否按厂家规定定期进行轴承注油和检查油质;
·定期检查空气过滤器并进行清洗;
·按规定定期检查发电机绝缘、直流电阻等有关电气参数。
电缆绝缘监督如下。
·电力电缆预防性试验有无超标及超期项目;
·对电缆按规定进行定期巡视，并做完整记录;
·检查电力电缆终端头是否完整清洁，无漏油、溢胶、放电、发热等现象;
·检查电缆有无老化、外皮脱落现象;
·检查是否按厂家规定紧固电缆接线端子;
·检查发电机电缆有无损坏、破裂和绝缘龟化、老化;
·检查下落电缆、通讯电缆、控制电缆有无过扭破坏以及外皮磨损。
⑥安全及功能性试验技术监督。
安全及功能试验的目的是为了验证风力发电机组的设计特性以及与安全有关的保护措施和规定得到落实。
试验应按照制造厂推荐的方法进行。
a.安全性试验。
人身安全设施的验证试验包括:
旋转部件的防护隔离措施;塔架爬梯设施的安全性;触电保护隔离措施
上述设施的功能应满足设计要求。
风力发电机组必须具备一套逻辑上独立于控制系统的安全（链）系统。
在运行过程中有关安全的极限值被超过以后，或者如果控制系统不能使机组保持在正常的运行范围内时，则安全系统动作，使机组最终停止转动。
允许采取间接的方法验证安全系统在出现下列情况时可靠动作:
超速;功率超限;发电机短路;机舱过度振动;由于机舱偏航转动造成电缆的过度缠绕;控制系统功能失效;紧急停机;其他与安全系统有关的故障。
b.控制功能试验。
控制系统的功能应满足在规定的运行条件下都能使风力发电机组的运行参数保持在其正常运行范围内。
控制系统的控制功能控制功能试验项目如下:
机组的启动和停止;发电特性;偏航稳定性;转速变化的平稳性;功率因数的自动调节;扭绕限制;电网异常或负载丢失时的停机等;制动功能（正常刹车和紧急刹车）。
上述控制功能应满足设计要求。
c.控制系统的检测和监控功能。
应测试控制系统对风力发电机组运行参数和状态的检测和监控功能，包括:
·风速和风向;
·风轮和发电机转速;
·电气参数，包括电网电压和频率，发电机输出电流、功率和功率因数;
·温度，包括发电机绕组温度和轴承温度，齿轮箱油温，控制柜温度和环境温度等。
·制动设备状况;
·电缆缠绕;
·机械零部件故障;
·电网失效等。
1.4风电场设备管理
（1）设备台账和设备档案
设备台账和设备档案是设备管理的基本文档。
设备台账内容应包括:
设备名称、设备型号、生产厂家、设备编号、档案编号、安装位置、设备原值、折旧年限、投产时间、维修时间、更换部件、技术改造内容与时间等。
设备档案是对每台设备分别建立的完整运行、维护记录。
内容包括:
设备名称、设备型号、生产厂家、设备编号、主要技术参数、安装位置、设备原值、折旧年限、投产时间、调试记录、试运行记录、初步验收报告、最终验收报告、机组定值表、每年发电量记录，维护记录，维修记录，维修验收报告、更换零件记录、更换部件记录、更换部件验收报告、定值更改记录、技术改造记录、技术改造验收报告、事故记录、事故报告等。
（2）风电设备（健康）状态评级
主设备对于风电场而言是指风力发电机组。
风电机组运行维护的好坏直接影响到风电企业的经济效益。
实行主设备评级，目的在于以直观的方法反映设备的健康状态，有利于指导风电场进一步做好设备的运行和检修工作。
因此，风电场应建立主设备评级制度。
风电场主设备评级标准分为一、二、三类。
完好设备数量（即一、二类设备数量之和）与参与评级的设备数量（即一、二、三类设备数量之和）之比例称设备完好率。
一类设备是指那些技术状况及运行情况良好，能保证额定出力和发电量以及高效率和安全运行可靠设备完好率高的风电机组。
达不到一类设备标准，个别部件有过一般性故障，但能基本完成发电要求的设备为二类设备。
其余为三类设备。
（3）设备缺陷管理
①设备缺陷定义和分类。
按照电力行业设备缺陷管理规定，缺陷一般可分为以下三类。
a.紧急缺陷。
是指严重威胁人身、设备安全，随时可能酿成事故，严重影响设备继续运行而必须及时进行处理的缺陷。
b.重大缺陷。
是指对设备使用寿命或出力有一定影响，或可能发展成为紧急缺陷，但尚允许短期内运行或对其进行跟踪分析的缺陷。
c.一般缺陷。
对设备安全运行影响较小，且一般不致于发展成为上述两类缺陷，并能维持其铭牌额定值继续运行，按程度允许列入日常、月、季（年）度检修计划中安排处理的缺陷。
（2）设备缺陷处理
.缺陷发现和上报。
运行维护人员发现设备缺陷应向值班长汇报。
由值班长负责复查、分析判断缺陷性质，安排消除工作或采取措施。
不能自行处理的缺陷应及时汇报调度和公司主管部门。
缺陷未消除前应做好缺陷的跟踪和监视。
如缺陷有发展或影响设备安全运行时，应重新将缺陷定性并向调度和公司主管部门汇报，要求安排处理。
c.缺陷的闭环管理。
风电场应建立设备缺陷记录，发现缺陷后应按缺陷性质或设备间隔分类进行记录。
设备消缺应认真执行工作票和操作票制度。
消缺前做好所必须具备的安全技术措施和组织措施。
缺陷处理完毕后，应对消缺陷情况开展必要的验收工作，并将消缺时间、处理情况、处理人、验收人等记录缺陷和检修记录本。
记录缺陷从发现到消除的全过程，做到对设备缺陷的闭环管理。
（4）备品备件管理
风电场生产运行过程中，备品备件的消耗是运行成本中重要的组成部分。
加强备品备件管理对于及时消除设备缺陷，增加发电量，降低成本都具有重要意义。
备品备件管理内容包括:
制订备品备件计划、建立库存账、人库验收制度、备品备件领用批准制度、出入库管理制度等。
1.5风电场运行指标及可靠性管理
（1）风电机组状态划分
风电机组（以下简称机组）状态划分如下。
运行（S）
可用（A）调度停运备用（DR）
备用（R）场内原因受累停运备用（PRI）
在使用（ACT）受累停运备用（PR）
场外原因受累停运备用（PRO）
计划停运（PO）
不可用（U）
非计划停运（UO）
（2）状态定义
①在使用（ACT）。
机组处于要进行统计评价的状态。
在使用状态分为可用（A）和不可用（U）。
②可用（A）。
机组处于能够执行预定功能的状态，而不论其是否在运行，也不论其提供了多少出力。
可用状态分为运行（S）和备用（R）。
a.运行（S）。
机组在电气上处于连接到电力系统的状态，或虽未连接到电力系统但在风速条件满足时，可以自动连接到电力系统的状态。
机组在运行状态时，可以是带出力运行，也可以是因风速过高或过低没有出力。
b.备用（R）。
机组处于可用，但不在运行状态。
备用可分为调度停运备用（DR）和受累停运备用（PR）。
调度停运备用（DR）。
机组本身可用，但因电力系统需要，执行调度命令的停运状态。
受累停运备用（PR）。
机组本身可用，因机组以外原因造成的机组被迫退出运行的状态。
按引起受累停运的原因，可分为场内原因受累停运备用（PRI）和场外原因受累停运备用（PRO）。
场内原因受累停运备用（PRI）。
因机组以外的场内设备停运（如汇流线路、箱变、主变等故障或计划检修）造成机组被迫退出运行的状态。
场外原因受累停运备用（PRO）。
因场外原因（如外部输电线路、电力系统故障等）造成机组被迫退出运行的状态。
more
③不可用（U）。
机组不论什么原因处于不能运行或备用的状态。
不可用状态分为计划停运（PO）和非计划停运（UO）。
Ⅰ.计划停运（PO）。
机组处于计划检修或维护的状态。
计划停运应事先安排好进度，有既定期限的定期维护。
Ⅱ.非计划停运（UO）。
机组不可用而又不是计划停运的状态。
（3）容量、电能和时间术语定义
①毛最大容量（GMC）。
指一台机组在某一给定期间内，能够连续承载的最大容量。
一般可取机组的铭牌额定容量（INC），或经验证性试验并正式批准确认的容量。
（2）毛实际发电量（GAG）。
指机组在给定期间内实际发出的电量。
（3）时间术语定义
运行小时（SH）。
指机组处于运行状态的小时数。
备用小时（RH）。
指机组处于备用状态的小时数。
用公式可表示为
RH=DRH+PRH=DRH+PRIH+PROH
调度停运各用小时（DRH）。
指机组处于调度停运备用状态的小时数。
受累停运备用小时（PRH）。
指机组处于受累停运备用状态的小时数。
受累停运备用小时又可分为下列两类:
场内原因受累停运备用小时数（PRIH），指机组处于场内原因受累停运各用状态的小时数;场外原因受累停运备用小时数（PROH），指机组处于场外原因受累停运备用状态的小时数。
计划停运小时（POH）。
指机组处于计划停运状态的小时数。
非计划停运小时（UOH）。
指机组处于非计划停运状态的小时数。
统计期间小时（PH）。
指机组处于在使用状态的日历小时数。
可用小时（AH）。
指机组处于可用状态的小时数。
可用小时等于运行小时与备用小时之和，用公式表示为
AH=SH+RH
不可用小时（UH）。
指机组处于不可用状态的小时数。
不可用小时等于计划和非计划停运小时之和或统计期间小时与可用小时之差。
用公式表示为
UH=POH+UOH=PH-AH
统计台年（UY）。
为一台机组的统计期间小时数或多台机组的统计期间小时数之和除以8760h，即
对一台设备
UY=
对多台设备
UY=
利用小时（UTH）。
指机组毛实际发电量折合成额定容量的运行小时数。
UTH=
（4）风电场评价指标
①发电量。
发电量是指风电机组主电缆出口计量的电量，是评价风电机组发电水平的指标。
发电量指标综合容量系数和利用小时的统计数据，可全面反映该场的发电能力。
②机组可利率（也称为可利用率）。
评价风电机组运行状态和故障率情况重要指标。
计算公式如下。
可用小时
可用率=
③机组容量系数。
指设备实际发电量折算到满发时的系数，是评价风电机组发电能力的指标之一，风电机组的容量系数一般为0~0.5。
王江苏省
机组容量系数=
④机组利用小时。
指机组毛实际发电量折合成额定容量的运行小时数。
⑤检修维护费用（万元）。
指一台机组一次检修的费用（包括材料费、设备费、配件费、人工费用等子项）。
⑥非计划停运或受累停运备用电量损失。
机组在非计划停运或受累停运备用期间的发电量损失估计值，按停运小时和停运期间其他状况相似的风电机组平均出力的乘积来计算。
⑦综合厂（场）用电量。
综合反映风电场在发电运行中能耗指标，一般包括线变损和升压站生产生活用电两部分。
综合厂用电率（%）=
另外，风电场全场的发电量可利用率、机组容量系数、利用小时、检修费用等，计算出单机费用后，即可通过加权平均计算。
1.6风电场资料档案管理
风电场的技术管理工作中技术档案管理是非常重要的内容之一。
档案验收也是工程项目竣工验收的内容之一。
风电场管理工作中应要求严格执行有关规程、制度、规范，建立健全运行技术资料、台账、图表、图纸、规程，确保各类技术资料完备、系统、正确。
健全的技术资料档案是运行、检修和技术改造的重要依据。
（1）技术档案内容
①项目原始资料
a.前期工作文档资料（可行性研究报告、环境影响评价报告、水土保持评价报告、接入系统方案设计）。
b.输变电工程技术资料（设计任务书、设计计算书、竣工图、更改设计资料、设备安装调试报告、设备说明书、设备出厂试验报告、设备合格证、监理记录、验收报告等）。
c.土建工程技术资料（设计任务书、设计计算书、竣工图、更改设计资料、监理记录、验收报告等）。
d.风电场工程技术资料（地质勘查报告、风能资源分析评价报告、微观选址报告、风电机组设计任务书、设计计算书、竣工图、更改设计资料、监理记录、塔架图纸、塔架监造记录、塔架出厂合格证、风电机组安装记录、调试记录、试运行记录、初步验收报告、竣工验收报告等）。
②设备投运批准书及启动方案。
③风电机组安装、运行、监控、维护等手册。
④设备技术档案（包括安装交接资料、设备参数、历年大修、小修预试报告、保护校验报告）。
⑤设备台账，包括设备所发生的严重及以上缺陷与检修、修试、校验等内容必须记入台账运行记事栏内
⑥设备事故、障碍分析报告。
⑦调度通知及调度文件。
⑧继电保护及自动装置整定书（保护定值单）。
（2）技术档案管理
①运行技术资料应有清册，分类归档并编号。
②各种运行技术资料夹应整洁、排列整齐，每月应对运行技术资料内容是否齐全的情况进行一次检查，缺少的应及时补齐。
③风电场收到运行技术资料后，由专职管理人员归档。
④作废及超时限废止的运行技术资料应及时收存，不得与使用的运行技术资料混放。
⑤各检测、试验报告在设备检测或试验后一个月仍未收到的，应及时催交和查询。
⑥电气主接线更改或设备变动时，应在设备投运前完成典型操作票、相关现场规程的修订。
⑦新的继电保护定值单执行后，运行人员必须及时与调度部门核对，并将新的继电保护定值单归档，并对运行规程的修改工作。
⑧新（扩）建设备投运或技术改造项目完成前，工程管理及施工单位必须向运行单位移交相关的图纸、资料。
1.7风电场运行制度
（1）运行监控制度
①运行人员必须按上级批准的值班方式和时间进行值班监控，如需更改应报请运行主管部门批准。
无特殊情况，运行人员不得私自调班和连续值班。
②在值班时间内应坚守岗位，不得迟到早退，不擅离职守，因故需要离开时，必须经站长或运行主管部门领导批准。
③运行人员值班时要穿公司统一的工作服装，衣着要整齐并佩戴标志。
在值班时间禁止穿拖鞋，禁止穿背心、短裤和裙子
④在值班岗位上，不做与运行无关的任何事情，办公电话不准长期占用，不准在电话里相互聊天，不得用监控系统计算机打游戏。
⑤运行人员除维护设备、巡视检查设备和倒
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