风电控制系统及SCADA系统共54页文档
浅谈风电SCADA系统应用
浅谈风电SCADA系统应用在能源危机的大背景下，对绿色能源、新能源呼声日益高涨。
在我国，风力发电的浪潮已经来临。
而国内风电市场的技术环节为国外垄断将是行业长远发展的潜在危机。
基于该行业的现状，力控科技采用开放式平台、分布式多层架构的整体解决方案是国内风电SCADA 系统的解决之道。
该系统结合国内外通用型控制器提供的是以风电场监控与数据采集（SCADA）系统为的管理-控制一体化项目。
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监视控制系统。
SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。
SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。
它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。
该系统是融合了先进的现场总线技术、控制/通讯冗余技术、数据库技术、SCADA/HMI技术及客户/服务器（C/S）、B/S技术等的一体化的集成控制系统工程。
以力控系列软件为基础的该系统可以搭建一个风电场各项监控、监测数据的信息共享、交换、传输平台；针对运营商、投资商、制造商以及技术研发单位，提供远程分布终端综合监测系统，电场多协议中央监控系统，状态监测系统，故障诊断系统及缺陷跟踪系统；通过创建风电行业数据仓库；组建风资源前期规范及评估、产能预报、风电场运营管理等系统；提供技术咨询及数据咨询服务。
在电力系统中，SCADA系统应用为广泛，技术发展也为成熟。
它作为能量管理系统（EMS系统）的一个主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。
SCADA系统介绍完整版
RTU能执行旳任务流程取决于下载到 CPU中旳程序。应用程序可用工程中常 用旳编程语言编写，如梯形图、C语言等。 有些设备采用C语言编程。
RTU旳特点： （1）同步提供多种通讯端口和通讯机制。 （2）提供大容量程序和数据存储空间。 （3）高度集成旳、更紧凑旳模块化构造设
3、两种构造比较
• （1）B／S模式旳优点和缺陷 • B／S构造旳优点体现在： • 具有分布性特点，能够随时随处进行查询、
浏览等业务处理。
• 业务扩展简朴以便，经过增长网页即可增 长服务器功能。
• 维护简朴以便，只需要变化网页，即可实 现全部顾客旳同步更新。
• 开发简朴，共享性强。
• B／S 构造旳缺陷体现在：
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
现场人 机界面
现I/O
图1.1 SCADA系统实例－污水处理厂监控系统
1、定义
SCADA系统是一类功能强大旳计算机 远程监督控制与数据采集系统，它综合利 用了计算机技术、控制技术、通信与网络 技术，完毕了对测控点分散旳多种过程或 设备旳实时数据采集，本地或远程旳自动 控制，以及生产过程旳全方面实时监控， 并为安全生产、调度、管理、优化和故障 诊疗提供必要和完整旳数据及技术手段。
工作站
数据服务器
WEB服务器
污水泵站
以太网
Profibus
SCADA 服务器
进水泵房
SCADA 服务器
电台
曝气池
污泥处理
配电间
现场I/O
HUB/MAU
NIC
%UTILIZATION
SCADA系统
SCADA系统SCADA系统SCADA系统包括中央监控系统，远程监控系统等，系统的组成见下图：SCADA系统是风机系统的一部分，具有远程控制风机和监视风机运行状态的功能。
当风机发生故障时能够发出声音和视觉的报警，打印出报警的故障信息，并且在远程可以对一些故障进行复位。
SCADA系统设置3级权限，1级权限在机舱内部，可以控制、监视风机，同时可以修改参数；2级权限在塔基和中控室，通过硬件开关可以切换，控制和监视风机；3级权限只能监视风机。
SCADA系统可以显示如下数据：l 日、月、年风场总发电量l 电网正常运行的小时数l 风电机组正常运行的小时数l 发电小时数l 服务小时数l 故障小时数l 风电机组的、以kWh为单位的发电量（月、年和累计的）l 频率l 以m/s为单位的风速，以度为单位的风向l 有功功率输出（KW）、无功功率（KV AR）和功率因数COSφl 叶轮速度l 机舱、发电机、齿轮箱、轴承、周围的温度，水、油的温度等l 变频器温度l 塔基控制柜温度l 机舱控制柜、变桨控制柜温度l 每台风电机组的电量消耗l 人工开停风电机组，记录停机期l由于周围温度变化原因的每台风电机组的开停，记录停机期（发生时间、持续时间和次数）和环境温度l 由于风速超过限制风速而停机，记录停机期（发生时间、持续时间和次数）l 最近一次故障l 风电机组并网的次数l 声光报警l 变频器直流母线电压Udc，电网电压l 电网总运行时间l 风机总运行时间l 变压器信号的显示l 制动器状态、电池状态l 所有监测资料编制成一定格式的文件，从而能直接调用独立的资料记录系统，满足不少于12个月数据的储存容量。
l 整个风电场和各个风电机组的所有故障，其中包括电网的故障状态信息、数量、种类、故障发生日和时间，以及故障持续时间l 能显示绝对风向（度）l 功率曲线（KW-M/S，以月统计值储存）中央监控系统具有相应等级的抗电磁干扰能力，所有控制和保护系统的元件，认真选择和布置，以避免来自电力系统内的电磁干扰。
风力发电机组控制系统
风力发电机组控制系统一风电控制系统简述风电控制系统包括现场风力发电机组控制单元、高速环型冗余光纤以太网、远程上位机操作员站等部分。
现场风力发电机组控制单元是每台风机控制的核心，实现机组的参数监视、自动发电控制和设备保护等功能；每台风力发电机组配有就地HMI人机接口以实现就地操作、调试和维护机组；高速环型冗余光纤以太网是系统的数据高速公路，将机组的实时数据送至上位机界面；上位机操作员站是风电厂的运行监视核心，并具备完善的机组状态监视、参数报警，实时/历史数据的记录显示等功能，操作员在控制室内实现对风场所有机组的运行监视及操作。
风力发电机组控制单元（WPCU）是每台风机的控制核心，分散布置在机组的塔筒和机舱内。
由于风电机组现场运行环境恶劣，对控制系统的可靠性要求非常高，而风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计，应具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力，其系统结构如下：风电控制系统的现场控制站包括：塔座主控制器机柜、机舱控制站机柜、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。
风电控制系统的网络结构。
1、塔座控制站2、塔座控制站即主控制器机柜是风电机组设备控制的核心，主要包括控制器、I/O模件等。
控制器硬件采用32位处理器，系统软件采用强实时性的操作系统，运行机组的各类复杂主控逻辑通过现场总线与机舱控制器机柜、变桨距系统、变流器系统进行实时通讯，以使机组运行在最佳状态。
3、控制器的组态采用功能丰富、界面友好的组态软件，采用符合IEC61131-3标准的组态方式，包括：功能图（FBD）、指令表（LD）、顺序功能块（SFC）、梯形图、结构化文本等组态方式。
4、2、机舱控制站5、机舱控制站采集机组传感器测量的温度、压力、转速以及环境参数等信号，通过现场总线和机组主控制站通讯，主控制器通过机舱控制机架以实现机组的偏航、解缆等功能，此外还对机舱内各类辅助电机、油泵、风扇进行控制以使机组工作在最佳状态。
风电主控系统
风电主控系统风机的控制系统是风机的重要组成部分，它承担着风机监控、自动调节、实现最大风能捕获以及保证良好的电网兼容性等重要任务，它主要由监控系统、主控系统、变桨控制系统以及变频系统（变频器）几部分组成。
各部分的主要功能如下： 监控系统（SCADA）：监控系统实现对全风场风机状况的监视与启、停操作，它包括大型监控软件及完善的通讯网络。
主控系统：主控系统是风机控制系统的主体，它实现自动启动、自动调向、自动调速、自动并网、自动解列、故障自动停机、自动电缆解绕及自动记录与监控等重要控制、保护功能。
它对外的三个主要接口系统就是监控系统、变桨控制系统以及变频系统（变频器），它与监控系统接口完成风机实时数据及统计数据的交换，与变桨控制系统接口完成对叶片的控制，实现最大风能捕获以及恒速运行，与变频系统（变频器）接口实现对有功功率以及无功功率的自动调节。
变桨控制系统：与主控系统配合，通过对叶片节距角的控制，实现最大风能捕获以及恒速运行，提高了风力发电机组的运行灵活性。
目前来看，变桨控制系统的叶片驱动有液压和电气两种方式，电气驱动方式中又有采用交流电机和直流电机两种不同方案。
究竟采用何种方式主要取决于制造厂家多年来形成的技术路线及传统。
变频系统（变频）器：与主控制系统接口，和发电机、电网连接，直接承担着保证供电品质、提高功率因素，满足电网兼容性标准等重要作用。
从我国目前的情况来看，风机控制系统的上述各个组成部分的自主配套规模还相当不如人意，到目前为止对国外品牌的依赖仍然较大，仍是风电设备制造业中最薄弱的环节。
而风机其它部件，包括叶片、齿轮箱、发电机、轴承等核心部件已基本实现国产化配套（尽管质量水平及运行状况还不能令人满意），之所以如此，原因主要有： （1）我国在这一技术领域的起步较晚，尤其是对兆瓦级以上大功率机组变速恒频控制技术的研究，更是最近几年的事情，这比风机技术先进国家要落后二十年时间。
前已述及，我国风电制造产业是从2005年开始的最近四年才得到快速发展的，国内主要风机制造厂家为了快速抢占市场，都致力于扩大生产规模，无力对控制系统这样的技术含量较高的产品进行自主开发，因此多直接从MITA、Windtec等国外公司采购产品或引进技术。
SCADA风机中央监控系统
风机功率曲线及参数趋势图
❖ 风机功率曲线显示了选定风 机在指定运行时间段内的功 率运行状态。
❖ 风机参数趋势图包含了指定 风机风速平均值、齿轮箱轴 温、齿轮箱油温、A相电流、 B相电流、C相电流、A相 电压、B相电压、C相电压、 叶轮转速、偏航角度的参数 在选择时段内的趋势变化。
风机数据报表
风机数据统计报表
❖ 风机数据统计报表在数 据检索、统计的基础上 完成了生产数据的不同 计算方式。
❖ 用户可以根据不同的需 求来进行不同数据的横、 纵向比较。
用户意见反馈及帮助
SCADA中央监控系统
❖ SCADA中央监控系统是参考了国家863项目 风机中央监控系统的基础上，结合风机IEC标 准使各协议风机数据统一处理后的一套就地 风电场使用的风机检测、控制自动化系统。
新用户
❖ 右键点击本地用户列 表框，选择“新用户” 选项，可进入新用户 添加界面。输入新的 系统用户名称、密码、 确认密码后，选择此 用户隶属于哪一用户 组后点击“添加”按 钮后关闭即可。
系统用户设置
❖ 在添加、设置完本地系统用户组、本地用户 后，可注销或关闭系统，重新进入系统时， 系统回检索到新设的各用户及其相关的权限。
监控设置与系统报警设置
系统连接参数设置为系统选择连接数据库、选择系统显示语言而制作，此功能可根据风场 的风机信号连接实际情况而定。 报警设置因风场中控系统不对外连接而采用声音报警方式制作。
风机数据报表
❖ 风机数据报表包含了风机时段数据统计报表、 风机日数据统计报表、风机月数据统计报表、 分组风机时段数据统计报表、分组风机日数 据统计报表、分组风机月数据统计报表、全 场风机数据统计报表。
风力发电机组的控制系统讲课文档
1.轮毂 同时轮毂也是控制叶片桨距（使叶片作俯仰转动）的所在。在设计中应
保证足够的强度。
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3.2 风力发电机组控制系统的基本组成
2.叶片：捕获风能并将风力传送到转子轴心。
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叶片和轮毂的链接 定桨距叶片的叶根与轮毂直接相连，连接结构主要有法兰式， 螺纹件预埋式，钻孔组装式三种。
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3.1 控制系统的控制策略和功能
•控制系统要实现的基本功能： 根据风速信号自动加入起动状态、并网或从电网切除； 根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制； 根据风向信号自动对风；迎风装置根据风向传感器测得的 风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮相 啮合的小齿轮转动，使机舱始终对准风向方向 根据功率因数自动投入（或切出）相应的补偿电容。
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3.3 风力发控电制机系组统控的结制构系与统功的能构成
一、控制系统的总体结构
监视电网、风况和机组运 行数据。
并网、脱网控制。
机组优化控制。
一般采用微机控 制。
控制系统的总体结构
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3.3 风力发电机组控制系统的构成
风力发电机组控制系统：由传感器、执行机构和软/硬件处理器系统组成。
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三、电-液变桨距系统 特点是电液伺服系统中使用交流伺服电机而不是电液伺服阀。
因此具有电动机控制灵活和液压出力大的双重优点。
四、变桨距系统的控制 变桨距系统的控制是由控制器来实现的。控制器一方面控制
执行机构完成变桨距的动作，另一方面还要通过现场总线实现
与主控制器的通信。控制器的核心部件是微处理器或PLC。
scada介绍
提供图标分析及报表功能。 功率曲线对比，单台机组风速分布及功率曲线，机组数据点关系趋势，机组数据点时间趋势， 产能报表，风电场分组报表，故障统计，电厂产能数据对比，
Scada 后期开发前景
质保
客户服务
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisiti- on）系统，即数据采集与监视控制系统。 金风 SCADA 系统就是风电行业数据采集及监控系统，它的核心是风机中央监控系统及
远程监测系统。对于处在风力发电产业不同层次的机构，包括设计研发部门、制造商、运营 商、维护部门、投资商等，满足他们对于风力发电机的运行信息的不同需求，提供多样的信 息表现方式。
Scada 总体结构介绍
Байду номын сангаас
Scada 服务对象
金风 SCADA 系
投资商
运营商
制造商
设计研发单 位
风电场发电 量
风机运行状 态
风机部件状 态
风机运行状 态
项目投资收 益
风资源情况
风机出力情 况
风机部件状 态
风机可利用 率
风机产能状 况
目前随着网络通讯技术及信息技术的快速发展， 将现代通讯网络技术和计算机技术应 用到企业生产和管理中，已成为现代化企业提高生产管理效率和经济效益的重要手段。
业主可以及时了解各地风电机组运行状态和发电状况，确保风电机组能够安全高效的生 产，同时在第一时间获得生产运行数据。
中央/远程监控系统可以监测所有产品的运行状况，提高了客户服务质量和效率． 可 分析运行数据，并且优化了系统结构改进了设计，为风电技术中心提供了数据分析．服务于 风电场的运行、管理、维护多方面综合的信息管理系统，为客户提供优质产品、满意的服务。 风电场分布图 国内目前接入 50 个风电场，国外为美国 1 个风电场。 可以点击地图，选择风电场进行查看，也可以直接进行列表选择。