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| 标准编号 | GB/T 44908-2024 (GB/T44908-2024) | | 中文名称 | 风力发电场技改升级安全要求及评价方法 | | 英文名称 | Safety requirements and evaluation methods for technical transformation of wind farm | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | F11 | | 国际标准分类 | 27.180 | | 字数估计 | 18,120 | | 发布日期 | 2024-10-26 | | 实施日期 | 2024-10-26 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 44908-2024: 风力发电场技改升级安全要求及评价方法
ICS 27.180
CCSF11
中华人民共和国国家标准
风力发电场技改升级安全要求及评价方法
windfarm
2024-10-26发布
2024-10-26实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 2
4 总则 2
5 技术要求 3
5.1 技改升级前评估 3
5.2 风力发电机组级技术要求 3
5.3 风力发电场级技术要求 4
6 安全要求 7
6.1 通则 7
6.2 场址适应性要求 7
6.3 控制系统安全要求 7
6.4 电气安全要求 8
6.5 监控系统安全要求 8
6.6 人员安全要求 9
6.7 施工安全要求 9
7 评价方法 9
7.1 通则 9
7.2 发电性能评价 9
7.3 安全性评价 10
7.4 可靠性评价 11
7.5 并网特性评价 11
7.6 经济性评价 12
7.7 其他功能评价 12
附录A(规范性) 风力发电场技改措施的安全要求及评价方法对照表 13
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国机械工业联合会提出。
本文件由全国风力发电标准化技术委员会(SAC/TC50)归口。
本文件起草单位:中车山东风电有限公司、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、北京金风
慧能技术有限公司、中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部、中广核风电有限公司、上海电气风
电集团股份有限公司、运达能源科技集团股份有限公司、中国长江三峡集团有限公司、上海能源科技发
展有限公司、远景能源有限公司、中船海装风电有限公司、中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院有
限公司、北京鉴衡认证中心有限公司、中国电力科学研究院有限公司、湖南兴蓝风电有限公司、中车启航
新能源技术有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、中国质量认证中心有限公司、中国电建集团福建省
电力勘测设计院有限公司、江苏金风科技有限公司、上海东海风力发电有限公司。
本文件主要起草人:田家彬、李钢强、金强、岳健、姚辉、马驰、万保库、史晓鸣、石峰、邓屹、梁开一、
卢东祥、郑杰、段月、孙少华、赵娜、蔡帅、蔡安民、张静静、唐彬、王金荣、徐国庆、侯洪强、张强林、章建锋、
王建勇、王维、张智伟、高波、张浩、刘茸茸。
风力发电场技改升级安全要求及评价方法
1 范围
本文件规定了在役风力发电场技改升级的技术要求、安全要求和评价方法。
本文件适用于陆上风力发电场的技术改造升级。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注明日期的引用
文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用
于本文件。
GB/T 5226.1 机械电气安全 机械电气设备 第1部分:通用技术条件
GB/T 6451 油浸式电力变压器技术参数和要求
GB/T 10228干式电力变压器技术参数和要求
GB/T 16895.3 低压电气装置 第5-54部分:电气设备的选择和安装 接地配置和保护导体
GB/T 17468 电力变压器选用导则
GB/T 18451.1 风力发电机组 设计要求
GB/T 19072 风力发电机组 塔架
GB/T 19073 风力发电机组 齿轮箱设计要求
GB/T 19963.1 风电场接入电力系统技术规定 第1部分:陆上风电
GB 20052 电力变压器能效限定值及能效等级
GB/T 23479 风力发电机组 双馈异步发电机
GB/T 25383 风力发电机组 风轮叶片
GB/T 25386.1 风力发电机组 控制系统 第1部分:技术条件
GB/T 25387.1 风力发电机组 全功率变流器 第1部分:技术条件
GB/T 25388.1 风力发电机组 双馈式变流器 第1部分:技术条件
GB/T 25389.1 风力发电机组 永磁同步发电机 第1部分:技术条件
GB 26860 电力安全工作规程 发电厂和变电站电气部分
GB/T 31464 电网运行准则
GB/T 32077 风力发电机组 变桨距系统
GB/T 33008.1 工业自动化和控制系统网络安全 可编程序控制器(PLC) 第1部分:系统要求
GB/T 33629 风能发电系统 雷电防护
GB/T 36050 电力系统时间同步基本规定
GB/T 36572 电力监控系统网络安全防护导则
GB/T 36994 风力发电机组 电网适应性测试规程
GB/T 36995 风力发电机组 故障电压穿越能力测试规程
GB/T 37257 风力发电机组 机械载荷测量
GB/T 42600 风能发电系统 风力发电机组塔架和基础设计要求
GB/T 44681 风能发电系统 风力发电场后评价及改造技术规范
DL/T 408 电力安全工作规程 发电厂和变电站电气部分
DL/T 634.5104 远动设备及系统 第5-104部分:传输规约 采用标准传输协议集的IEC 60870-
5-101网络访问
JB/T 10425.1 风力发电机组 偏航系统 第1部分:技术条件
NB/T 10096 电力建设工程施工安全管理导则
NB/T 10573 风力发电机组叶片改造技术规程
NB/T 10995 风力发电机组 高速轴联轴器技术规范
NB/T 31039 风力发电机组雷电防护系统技术规范
NB/T 31046 风电功率预测系统功能规范
NB/T 31099 风力发电场无功配置及电压控制技术规定
3 术语和定义
GB/T 18451.1、GB/T 31464和GB/T 36572界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
通过自动控制程序,实现对控制区内各发电机组有功出力的自动重新调节分配,以维持系统频率、
联络线交换功率在计划目标范围内的控制过程。
[来源:GB/T 31464-2022,3.2.11,有修改]
3.2
通过自动控制程序,根据电网实时运行工况在线计算无功电压控制策略,在控制区内自动闭环控制
无功和电压调节设备,以实现控制区合理无功电压分布的控制过程。
[来源:GB/T 31464-2022,3.2.12,有修改]
3.3
实时采集风力发电场内全部风力发电机组的运行数据,并对风力发电机组进行监视和控制的自动
化系统。
注:监控和数据采集系统主要包含数据采集、传输、处理、监视、控制、管理等功能。
4 总则
4.1 风力发电场技改升级一般分为风力发电机组、风力发电场输变电设备、监控系统及其他设备等方
面,通常涉及发电性能、可靠性、并网特性、运行安全性和环境友好性等方面的提升。
4.2 风力发电场技改升级主要包括技术要求、安全要求和评价方法三个部分。
4.3 风力发电场技改升级一般涉及叶片、变桨系统、传动系统、偏航系统、塔架与基础、主控系统、整机、
风力发电场输变电设备、监控系统及其他设备的改造升级;风力发电场技改升级安全要求涉及场址适应
性要求、控制系统安全要求、电气安全要求、监控系统安全要求、人员安全要求以及施工安全要求等;评
价方法涉及发电性能、安全性、可靠性、并网特性、经济性、其他功能等方面的评价。
5 技术要求
5.1 技改升级前评估
风力发电场技改升级前应根据风力发电机组、风力发电场输变电设备、监控系统和其他系统及设备
等运行状态情况评估技改升级的必要性。
5.2 风力发电机组级技术要求
5.2.1 叶片
叶片延长、翼型更换、附件加装、噪声抑制、叶片除冰等技改升级,应满足GB/T 25383和NB/T 10573
的相关要求。
5.2.2 变桨系统
5.2.2.1 技改升级不应降低系统安全等级,应保证风力发电机组发生异常后能执行安全停机策略。
5.2.2.2 技改升级应满足GB/T 32077的要求。
5.2.2.3 应提升后备电源寿命和环境适应性能,采用超级电容或性能相近的储能系统。
5.2.3 机械传动系统
5.2.3.1 齿轮箱
齿轮箱冷却性能、密封性能等技改升级应满足GB/T 19073的相关要求。
5.2.3.2 联轴器
具体要求如下:
---技改升级应满足NB/T 10995的要求;
---加装盘车装置时,应将联轴器制动盘更换为齿盘结构。
5.2.3.3 主轴轴承
具体要求如下:
---应定期化验油脂金属颗粒的含量、水分、锥入度,判断主轴承运行状态,检验过程应严格按照操
作规程执行,以防止检验结果离散化;
---工作游隙严重影响风力发电机组性能时,应及时调整轴承游隙;
---温度过高时应对轴承润滑脂进行杂质检测,如杂质含量超标,对主轴轴承及轴承室空腔进行
清洗。
5.2.4 电气传动系统
5.2.4.1 发电机
具体要求如下:
---升容改造、降噪优化等技改升级应满足GB/T 25389.1和GB/T 23479的要求;
---应提升发电机安全性,安装轴电压轴电流在线监测设备。
5.2.4.2 变流器
具体要求如下:
---技改升级应满足GB/T 25387.1和GB/T 25388.1的要求;
---应根据实际需求实时监测变流器运行状态,宜引入智能监控、故障诊断技术和反馈机制。
5.2.5 偏航系统
5.2.5.1 偏航系统主要零部件技改升级后应满足JB/T 10425.1的技术要求,包括偏航轴承、偏航驱动、
偏航制动器和螺栓连接等。
5.2.5.2 应设有地理方位检测装置。
5.2.6 塔架与基础
5.2.6.1 塔架和基础技改升级应满足GB/T 19072和GB/T 42600的要求。
5.2.6.2 接地网工频接地电阻应满足设计要求,采用接地网外延加强、材料替换升级等方式,合理利用
土壤电阻率分布的特点、深层土壤的散流效能,降低接地网工频接地电阻。
5.2.6.3 更换塔架时,应确保塔架安全性;更换塔架引起的风资源变化不应影响原风力发电机组安
全性。
5.2.7 主控系统
5.2.7.1 控制器、备用电源技改升级应满足GB/T 25386.1的要求。
5.2.7.2 应避免叶片和塔架涡激振动对风力发电机组造成损害,增加自动抗涡激、人工本地抗涡激和远
程抗涡激等控制功能。
5.2.7.3 应确保数据安全性,对风力发电机组参数文件、缓存文件及其他主控程序使用文件进行加
密,加密后的文件内容只由主控程序或专门软件进行识别。
5.2.7.4 应通过最佳桨距角、转矩、偏航、暴风切出控制策略优化提升发电量。
5.2.7.5 应通过叶片净空控制、失速保护、扇区管理、抗台风控制策略优化提升机组安全性。
5.2.7.6 应通过噪声优化、光影优化控制策略优化提升环境友好性。
5.2.8 整机
5.2.8.1 风力发电机组存在以下一项或多项情况时,应根据实际需求更换新风力发电机组:
---对周边环境产生重大不利影响;
---无法满足技术升级或扩增容量改造需求。
5.2.8.2 风力发电机组存在以下一项或多项情况时,应报废原风力发电机组并更换新风力发电机组:
---运行年限超过设计年限,经第三方专业机构评估不符合安全运行条件;
---因环境、人为等因素发生重大事故,经第三方专业机构评估维修后不符合安全运行条件。
5.2.8.3 风力发电机组更换前应做好叶片、塔架、轮毂及机舱、集电线路、电气设备、建构筑物及其基础、
其他产生物的风力发电场工程回收处理与循环利用方案,并满足风力发电场、风力发电机组拆除与循环
利用相关规范。
5.2.8.4 风力发电机组的更换应进行场内道路改造方案设计,根据改造选定的风力发电机组、布置方案
及运输方案对原道路路径设计进行复核,确定道路改造方案。
5.3 风力发电场级技术要求
5.3.1 风力发电场输变电设备
5.3.1.1 主变压器
技改升级时应满足GB/T 17468的要求。
5.3.1.2 无功补偿装置
技改升级时应满足NB/T 31099要求。
5.3.1.3 箱式变压器(预装式变电站)
具体要求如下。
---技改升级时应满足GB 20052、GB/T 6451和GB/T 10228的技术要求;
---应保障设备安全稳定运行,加装相关在线监测装置及动态环境监测装置。
5.3.1.4 集电线路
具体要求如下。
---应合理确定集电线路的改造布置形式及路径,综合评估风速、冰区、地形、地质、道路、施工、生
态保护等因素。宜采用架空、电缆或架空电缆混合形式。
---重要电力电缆及通道应合理部署状态监测装置。
---架空集电线路杆塔应全线接地。在不同污秽地区、强雷区、重覆冰区、鸟害区等,针对性选用绝
缘子和金具。
5.3.1.5 套管类电气设备
套管类电气设备在技改升级时应采用新型绝缘材料、防腐蚀材料和防雷材料。
5.3.1.6 其他
风力发电场避雷器、无功补偿装置、变压器、互感器、开关等设备在技改升级时,应保障设备安全稳
定运行,宜采用新型智能设备替换传统设备并加装相关在线监测装置。
5.3.2 监控系统
5.3.2.1 通则
具体要求如下:
---技改升级应满足GB/T 31464的要求;
---服务器应与站内统一的北斗/GPS授时时钟源对时,满足GB/T 36050中电力系统时钟同步基
本规定;
---应满足DL/T 634.5104的要求,至少支持 ModbusTCP通信规约。
5.3.2.2 SCADA系统
系统要求如下:
---应根据场站实际情况增加抗台风、抗涡激、场群尾流控制、高温预警控制保护等功能;
---应集成准确度较高的风力发电机组预测性维护模型,宜增加风力发电场性能评价指标计算,并
周期性生成分析评价报告;
---应拓展数据采集点,如激光测风雷达、叶片净空监测、塔架监测、油品监测、叶片监测、传动链监
测等。
5.3.2.3 能量管理系统
系统要求如下:
---应通过升级改造满足GB/T 19963.1及电网对场站一次调频、惯量响应的要求;
---应通过升级改造满足风力发电场快速调压要求;
---应提升全场有功功率控制精度,接入并网点功率,并将并网点功率作为跟踪点。
5.3.2.4 在线状态监测系统
系统要求如下:
---应根据风力发电机组运行状态,评估高强螺栓、叶根载荷、叶片净空、齿轮箱油液、发电机电气
性能及绝缘状态等在线状态监测系统的安装与升级必要性;
---在线状态监测系统出具的处理结果、诊断结论等关键信息应传输至其他控制系统,参与风力发
电机组安全控制。
5.3.2.5 箱式变电站监控系统
系统要求如下:
---应采用光纤独立组网模式,具备远程监控、故障诊断等功能;
---其他结构形式变压器,如塔筒变压器、机舱变压器等,应根据监控需求接入风力发电机组
SCADA系统。
5.3.2.6 升压站自动化系统
应实现双网接入,并提升数据交换效率和通信可靠性,保证双通道数据的一致性。
5.3.2.7 AGC系统
系统要求如下:
---应具备直接控制发电单元或储能单元的功能;
---应与一次调频系统通信,实现协调控制。
5.3.2.8 AVC系统
系统要求如下:
---应同时具备直接控制发电单元、储能单元、无功补偿装置的功能;
---应与快速调压控制系统通信,实现协调控制。
5.3.2.9 一次调频系统
系统要求如下:
---应满足风储协同调频要求,接入储能能量管理系统;
---应接入调度主站,实现一次调频在线监测和调频性能远程测试评估。
5.3.2.10 视频监控
具体要求如下:
---应与消防系统联动,在机舱配置热成像功能的摄像机;
---对于网络信号较差的风力发电场,应配置语音对讲系统,实现风力发电机组之间、风力发电机
组与升压站之间双向语音对讲。
5.3.2.11 风功率预测系统
系统要求如下:
---技改升级应符合NB/T 31046的要求;
---应具备整合预测类文件能力,完成风力发电场运行信息上送模块升级。
5.3.2.12 远程运营监管平台
具体要求如下:
---应通过独立电力通信专网进行数据传输;
---应具备接入风力发电场升压站自动化、SCADA、能量管理、AGC、AVC和风功率预测等监控
系统数据的能力。
5.3.2.13 其他监控系统要求
其他要求如下:
---应评估实际需求,配置电力辅助交易系统以优化电力资源配置、促进新能源消纳;
---应实现风力发电机组的实时健康监测、故障预测与预警等功能,提升风力发电场运维效率,宜
配置风力发电机组故障预警与健康管理系统。
5.3.3 其他系统及设备
5.3.3.1 消防系统
具体要求如下:
---技改升级时,应将消防系统状态信号上传至主控系统,主控系统根据消防信号执行报警、停机
等保护性动作;
---应采用系统自控触发方式并确保系统有效性。
5.3.3.2 防雷设施
应进行接地电阻测试,满足GB/T 33629和NB/T 31039的要求。
6 安全要求
6.1 通则
技改升级应满足GB/T 18451.1的要求。风力发电场技改升级措施对应的安全要求应符合附录A
的规定。
6.2 场址适应性要求
6.2.1 风力发电场涉及整机、叶片、机械传动系统、塔架支撑系统、主控系统技改升级时,应对技改相关
部件/设备的场址适应性进行评估。
6.2.2 外部条件要求包括风资源条件和其他外部条件对风力发电机组的载荷、使用寿命和正常运行方
面的影响评估,应满足风力发电机组的安全运行要求。
6.2.3 应根据风力发电场外部条件对机组特定场址载荷计算,评估是否超出风力发电机组设计载荷值
以确定载荷安全性。
6.2.4 特定场址载荷计算结果超出风力发电机组设计载荷值时,应通过强度分析确定结构安全性。
6.3 控制系统安全要求
6.3.1 完成控制策略设计后应进行载荷评估;当涉及叶片、塔架等关键部件的升级改造时,应进行系统
辨识并根据结果判断是否需要模型修正及载荷复核。
6.3.2 控制系统硬件的选择应与整机特性及环境相适应,硬件安全保护值应综合整机需求和运行环境
合理设置;通信设备性能应符合GB/T 33008.1的要求。
6.4 电气安全要求
6.4.1 技改升级的部件,包含但不限于变桨设备、变流器设备、主控系统设备和场站设备等,应具备完
整的技改方案,方案应具备可操作性、可执行性、内容无遗漏。
6.4.2 电气系统技改升级时,所采用的元器件以及改造后的整个系统应满足GB/T 5226.1的要求。
6.4.3 电气系统接地应保证连贯性,接地电阻大小满足相关规范要求,应满足GB/T 16895.3的要求。
6.5 监控系统安全要求
6.5.1 通则
监控系统安全性能应符合GB/T 36572的要求。
6.5.2 安全区边界防护
6.5.2.1 站控系统与终端之间网络通信应部署纵向加密认证装置,实现身份认证、数据加密、访问控制
等安全措施。
6.5.2.2 安全区Ⅰ的各系统之间应通过绑定现地控制单元交换机所接设备的IP地址及 MAC地址防
止非法接入。
6.5.2.3 安全区Ⅰ与安全区Ⅱ边界应部署逻辑防火墙,防止病毒、木马等恶意程序对电力生产及相连的
调度自动化系统恶意破坏和攻击。
6.5.2.4 生产控制大区与管理信息大区之间应部署电力专用横向单向安全隔离装置,保证数据的单向
传输。
6.5.2.5 纵向边界防护:调度数据网与生产控制大区控制区纵向边界之间,非控制区(安全区Ⅱ)调度数
据网与生产控制大区非控制区纵向边界之间,均应部署纵向认证加密装置,通过建立加密隧道,实现网
络层双向身份认证、数据加密和访问控制。
6.5.2.6 管理信息大区与外部网络之间应通过防火墙进行边界防护。
6.5.3 入侵监测
生产控制大区边界应部署入侵检测系统,用以监测核心节点异常业务流量。
6.5.4 主机设备加固
横向隔离设备、纵向加密认证装置、防火墙、路由器/交换机、生产控制区中的服务器、工作站等设备
均应实施严格的网络安全管理,定期开展安全评估和主机加固工作。
6.5.5 安全审计
调度数据网应配备网络安全日志审计系统,具备安全审计功能,能够对操作系统、数据库、业务应用
的重要操作进行记录、分析,以便及时发现各种违规行为以及病毒和黑客的攻击行为。
6.5.6 网络安全监测
在安全区Ⅰ和安全区Ⅱ应部署网络安全监测装置以对现场服务器、工作站、网络设备、安全防护设
备等监测对象的系统日志、安全日志及运行日志采集,并进行分析处理,同时根据处理结果形成新的上
报事件,上送到调度机构部署的网络安全管理平台。
6.5.7 备份与容灾
关键业务的数据应具备定期备份功能,实现历史归档数据的异地自动保存。关键主机设备、网络设
备或关键部件均应进行冗余配置。
6.5.8 恶意代码防范
生产控制大区边界应部署恶意代码防御系统,并在主机上安装防恶意代码软件且及时手动更新防
恶意代码软件版本和恶意代码库,恶意代码更新文件的安装应经过测试。不准许生产控制大区......
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