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上海电力大学王渡:智慧风电运维技术创新应用

北极星风力发电网  来源:北极星风力发电网    2020/11/9 17:10:27  我要投稿  

北极星风力发电网讯:风电场运维在人员配置这块存在诸多问题,一、劳动关系不稳定,岗位补充量不足;二,工资总额不足,员工薪酬提升空间小;三,运维人员没有经过专业的培训,项目进展缓慢。针对上述问题,王渡教授给出了解决方案,互联网+风电场仿真系统包含仿真机的培训、教练员站、一机多模、分组培训、操作票演练、网络考评等功能,通过模拟仿真,向受训人提供参考机组的各种运行特性,进行机组的正常工况操作,异常工况操作以及反事故演练,提供培训人员技能。——上海电力大学教授王渡在2020年中国风电产业发展大会表示。

11月5-6日,2020年中国风电产业发展大会在上海正式召开,大会邀请了政府部门、行业协会、电网企业、风电开发商、整机厂家、大部件厂家、设计院、施工单位、原材料企业等300余家相关单位参会。北极星风力发电网、北极星电力APP对会议进行全程直播。

会议上,上海电力大学教授王渡分享了智慧风电运维技术创新应用,以下为全文演讲:

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谢谢各位嘉宾,我看了一下,我是唯一一个来自风电方面高校的演讲嘉宾,我们上海电力大学在过去几年也是十分关注于整个电力行业的发展。也在五六年前已经看到,在风电这一块或者新能源这一块的变化趋势。所以我们学院在四年前就成立了新能源的一个专业。今年应该正式有第一届的毕业生,前两天我还跟我们的老师开玩笑,我说现在我们新能源专业,只有两个班,我们传统的火电专业,能动专业有7个班,我说可能再过十年或者二十年要反过来,可能真正的火电只有两个班,风电和新能源有六到七个班,可以看出来这样一个发展的方向。

今天我给大家分享的是关于我们学校在风电这一块,这方面的一些最近的科研和教学培训方面我们的一些探索和研究。主要是讲关于基于互联网+的风电场仿真平台的开发和设计,以及我们相应的针对风电场,针对员工的培训的一个仿真平台。

因为整个的对于风电场和火电不同,它分散在各地,它的分散性比火电更加明显一些,所以它整个的对于员工来讲,因为现在也是在不同的地方,他的培训来讲,不能像过去火电一样集中在某一点,所以我们基于互联网+的技术,通过互联网进行线上的一个仿真平台的培训和开发。这主要分三个部分,那我们整个平台软件是我们采用的一体化仿真支撑平台MSP,这个是我们自己独立开发的为大型的复杂系统进行过程的仿真提供设计,调试,数据访问,运行管理等各方面的功能。整个系统的话,它包括教练员台,总考平台构,建好以后组成整个风力风电场的仿真平台。

那么过去的形式,都是集中在某一个机房里面,大家一起来做这个培训和开发,火电我们是有传统的模式,这里面包括服务器,教练员站,工作站等等。现在这个模式进一步改变,我们会分散在各个地方都可以来实现。

整个的这个模型主要包括目前基于风动发电机,变压器等等。一个是关于风场的模型,我们可以根据不同的气象和地形条件下建立相关的风场的仿真模型,也可以根据现场的气象预报数据,直接向风电场模型进行输入风的特性。

第二个是风机的,我们采用1比1的全范围仿真,模拟整个风电机组在变浆,偏航,等等来真实的反应风电场运行的特点,也可以反应它在故障情况下整个动态特性的情况。还有控制,我们可以根据现场机组的特点来组态的建立风力发电机组各个控制系统的模型。发电风电场除了风机以外另外一个很重要的变压站,这个是我们做的虚拟的三维的,通过虚拟的场景我们使得升压站的仿真与实际控制室观察得到实际现象相一致,操纵当中得到的现象和数据变化保证和现场是一致的。

这个是我们进行电气的系统组态当中应用相应的软件和相应的算法,也可以根据现场的DCS系统控制进行相应的建模和要求。这个是我们自己开发的三维的仿真引擎,这个可以通过现场的情况来模拟虚拟的场景,所有的设备位置也可以根据现场的地理位置进行制作,所有设备的外形也可以根据现场的生产环境实际的标高,尺寸来进行开发,使得我们相应的操作的过程当中大家会有很强的真实感和现场感。这是我们做的风电厂的虚拟漫游的场景。这个是大概基础部分模块的介绍。

那么开发之后它主要的一些功能,界面和预期的效果我简单的介绍一下,它的功能主要包括一个是培训,教练员站的功能等等,总的仿真机的培训功能,在三个工况下对操作员进行相应的培训,一个是正常培训,一个是异常工况,还有一个是反事故演练,让员工对事故发生之后动态和静态有一个直观的感觉,进行实际的操作,避免事故的扩大。教练员站的功能,主要对整个设备进行相应的启动,停运,快速慢速的选择,以及数据记录的功能。此外还有一机多数模,分组培训的功能,如果需要几个学员一起操作,就分组来进行操作,通过这种方式既可以满足一个学员单机的仿真培训,也可以满足分组的培训,这样对团队协作更有帮助。

还有一个是操作票的演练功能,新员工培训任务也比较繁重,我们把整个的机组的启动过程和停运过程分成几十个工作任务,对这些工作任务进行相应的编写操作票以后,对每一个工作任务都有一个教学演示功能,学员可以根据教学演示来进行学习,针对某一个任务也可以进行自我练习,这样的话通过反复的演示和自我练习来快速的提高他对于这个社会的熟悉程度和掌握能力,也能够对操作票的使用进行更加的了解。

最有特点的是现在针对现有的教学和风电场现场的情况,我们这个系统提供一个网络考评的功能,可以在整个局域网里面对我们的学员进行在线的考评,既包括理论的考试,也包括操作的考试。我们可以向学员来分发他的操作考题,同时我们对每一项操作都会有一个打分。通过这种方式的话,来对学员整个的操作熟悉情况有一个更加全面和直观的了解学员自己,也可以看做的过程当中哪些地方是失分项,哪些地方操作错误的,通过这种累积培训的效果。

下面是我们风电场系统与用户大概的界面,这个是我们开发出来主要包括三块,变电站,风电场和风向图。这个是我们做3D的视景。这个是我们模拟出来的仿真平台上面对24台机组参照现场的数据不断的对它进行检测,每一台风力发电机当前模拟出来的发电的功率,它的转速等等都进行显示,学员可以对单台机组相应的启动停运的操作,也可以对它进行监视。

这个是某一台风力机实时运行的情况,我们根据真实的DCS系统转化出控制逻辑之后,可以在线模拟转风机的各种运行模式,也可以观察它报警的参数是什么,寻找报警的原因。这个是针对电气这一块,包括电气的主画面,在这些画面里面可以模拟现场的一些常用电切换,异常报警等等相关的功能。这个是讲的光字牌,我们可以模拟现场变电站里面所有线路和设备异常报警的反馈,真实的反应现场变电站保护动作之后相应的一些变化和它的一些反馈。这是外界的输入,我们的学员和教练员会根据风向的模拟,来输入风速,这样模拟不同的风速,不同的方向对于机组的影响在什么地方。也让学员更全面的了解整个机组在不同工况下运行的状态。

故障是非常重要的一个部分,我们针对风力发电场的辅助设备和变电站设置了上百种各种各样的故障,各类型的故障我们可以任意的组合或者累加,中间的主要故障已经覆盖了风电场几乎是常见的一些故障工况,通过这些故障演练和操作来训练学员对于突发事件下应变的处理能力。

通过这个风电场的系统的仿真,它可以达到什么样的效果呢?主要从学员,教师这几个方面,对于风电场的学员来讲,他可以来了解风力发电工艺过程的详细知识,风力发电控制系统的知识,以及对故障的认识和处理技能。利用风电场虚拟漫游软件学习机组设备和系统的布置,这个是对学员来讲的操作能力。对培训教师来说,他通过这方面的教学,可以促进他整个培训的方式,课程教学的改革,利用这个仿真系统对风电机组的控制策略,他进行相应的研究,也可以对我们发电机组操作规程进行合理化的建议,也能够对风电发电机的事故进行一些分析和研究。避免后面的培训过的学员发生类似的事情。

通过相应的在线,网络化考评软件对学员进行实操和理论的平价,教师可以通过学员的回答,一方面是了解自己的教学的情况,另外一方面学员也可以全面的评估自己学习的技术和理论的水平,了解自己强项和弱项,后面更加有针对性的在这个方面展开不同程度的操作和演练,提高自己全面的水平。

我的汇报到此结束,谢谢大家!

(本文来源会议速记,未经本人审核)

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