风力发电控制系统及远程监控
DCS系统在风力发电中的应用与调节
DCS系统在风力发电中的应用与调节随着可再生能源的快速发展，风力发电作为一种清洁和可持续的能源形式正受到越来越多的关注。
在风力发电过程中，直流控制系统（DCS）的应用和调节起着至关重要的作用。
本文将探讨DCS系统在风力发电中的应用和调节。
一、DCS系统概述DCS系统是一种集中控制系统，具备监测、控制和数据采集功能。
它由控制器、传感器和执行器组成，实现对风力发电机组的运行进行监控和调节。
DCS系统采用先进的电子技术，通过数据传输和处理来实现对发电机组的自动控制。
二、DCS系统在风力发电中的应用1. 风能捕捉与转化DCS系统能够根据风速和风向等参数，调整风力发电机组的叶片角度和旋转速度，以最大程度地捕捉风能并将其转化为电能。
通过DCS系统的精确控制，风力发电机组能够在各种天气条件下实现最高效率的发电。
2. 发电机组运行监控DCS系统能够实时监测风力发电机组的运行状态，包括电流、电压、温度等参数。
通过DCS系统的运行监控，可以及时发现并解决风力发电机组的故障和问题，确保其稳定运行并延长使用寿命。
3. 发电功率调节DCS系统可以根据电网需求和风力资源变化，实现风力发电机组的发电功率调节。
在电网负荷较大的情况下，DCS系统可以调整发电机组的输出功率，以满足电网需求；而在风力资源较低的情况下，DCS系统可以调整发电机组的工作状态，以最大限度地利用有限的风能资源。
三、DCS系统在风力发电中的调节策略1. 机组启停控制DCS系统能够根据风速和电网需求，自动进行风力发电机组的启停控制。
当风速达到设定阈值时，DCS系统可以自动启动发电机组；而当电网需求较低或风速过高时，DCS系统会自动停止发电机组以避免过载和损坏。
2. 风速控制DCS系统能够根据风速变化，调整风力发电机组的转速和叶片角度。
在风速较低的情况下，DCS系统可以增加转速和调整叶片角度，以提高风能捕捉效率；而在风速较高的情况下，DCS系统可以降低转速和调整叶片角度，以避免过度负荷和损坏。
自动控制在风力发电中的应用
自动控制在风力发电中的应用风力发电是一种可再生能源的利用方式，利用风能将其转化为电能。
在风力发电系统中，自动控制技术发挥着重要的作用。
本文将探讨自动控制在风力发电中的应用，以及其在提高效率、保护设备和优化运营方面的重要性。
一、风速测量与控制风速是风力发电系统的核心参数之一，对风力发电机组的输出和稳定性具有重要影响。
自动控制系统通过风速测量装置，实时监测风速，并根据设定的参数对风力发电机组进行调整，以确保其在最佳工作状态下运行。
例如，当风速过大时，自动控制系统可以启动刹车装置，以减小风力发电机组的负荷，避免因为过大的风力造成机械损坏。
当风速较小时，自动控制系统可以启动辅助装置，以提高风力发电机组的输出能力。
二、角度控制系统角度控制系统是风力发电机组中的关键组成部分之一。
它通过控制风力发电机组的转动角度，来实现风能的最大化利用。
自动控制系统通过接收风速传感器的信号，并与风向传感器的数据进行匹配，来确定风力发电机组应调整的角度。
当风向发生改变时，自动控制系统可以迅速调整风力发电机组的角度，使其始终面向风源，最大程度地捕获风能。
这样一来，风力发电机组的输出功率将得到有效提升。
三、故障检测与保护风力发电机组在运行过程中可能会遭遇各种故障，例如过载、过热、电网故障等。
自动控制系统通过故障检测装置能够及时发现并判断故障类型，并通过与风力发电机组内部的保护装置联动，实现故障自动隔离和保护。
例如，当发电机温度超过设定值时，自动控制系统可以及时切断电源，以避免电机过热。
这种快速的故障检测与保护功能，可以防止设备受损，并确保风力发电系统的安全运行。
四、数据分析与优化自动控制系统在风力发电中的应用还包括数据分析与优化。
通过对各个环节的数据进行采集和分析，自动控制系统可以评估风力发电机组的工作情况，并对其进行优化调整。
例如，在不同季节和风速条件下，自动控制系统可以根据历史数据和气象预测，制定最佳的功率输出策略，以最大化风力发电机组的发电量。
风电场监控系统的实时状态跟踪与可视化展示
风电场监控系统的实时状态跟踪与可视化展示随着可再生能源的快速发展，风力发电正逐渐成为重要的能源来源之一。
为了确保风电设备的正常运行和安全性，风电场监控系统变得越来越重要。
本文将介绍风电场监控系统的实时状态跟踪和可视化展示，以帮助监管人员及时了解并管理风电场的状态。
一、状态跟踪1. 风电场监控系统的概述风电场监控系统是一个用于远程监测和管理风电场运行状态的系统。
它通过采集风机、风速、风向、温度、湿度等数据，实时监控风电场的运行状态，并进行故障诊断和报警处理。
2. 实时数据采集和传输风电场监控系统利用各类传感器采集风电场的相关数据，并通过无线通信技术将数据传输到监控中心。
监控中心可以实时接收、处理和存储这些数据，并对风电场的运行状态进行跟踪。
3. 状态监测和故障诊断监控系统对风电场的各个关键参数进行监测，并通过实时数据分析和模型预测技术来判断风电场的运行状态。
当发现异常情况或故障时，监控系统会立即发出警报，并通知相关人员进行处理。
二、可视化展示1. 数据显示和报表分析风电场监控系统将采集到的数据进行可视化展示，包括实时数据显示、历史数据曲线、数据报表等。
用户可以在监控中心通过界面直观地观察风电场的运行情况，掌握关键数据指标。
2. GIS地图展示监控系统可以将风电场的状态信息显示在地理信息系统（GIS）地图上，以便用户更直观地了解风电场的分布和运行情况。
用户可以通过地图界面实时监控风场各风机的状态，根据需要进行调整和管理。
3. 报警警示和远程控制监控系统可以设置各类报警规则，当某些参数异常或超过设定阈值时，会发出报警警示，提醒相关人员及时处理。
同时，系统还支持远程控制，用户可以通过监控中心远程调整风机控制参数，确保风电场的安全和稳定运行。
三、优势和挑战1. 优势风电场监控系统的实时状态跟踪和可视化展示具有以下优势：- 及时发现异常情况和故障，提高风电场的可靠性和安全性；- 提供直观的数据展示，便于监管人员对风电场进行管理和调度；- 支持远程控制，提高运维效率和成本控制。
风力发电机组 控制系统及SCADA系统
自动运行控制要求
► 1、开机并网控制
当风速十分钟平均值在系统工作区域内，机 械刹车松开，叶片开始变桨，风力作用于风 轮旋转平面上，风机慢慢起动，当转速即将 升到发电机同步转速时，软启动装置使发电 机连入电网呈异步电动机状态，促使转速快 速升高，待软启动结束旁路接触器动作，机 组并入电网运行。
自动运行控制要求
► 伺服驱动单元 ► 紧急变桨蓄电池及监视单元 ► 紧急变桨模块 ► 超速保护继电器 ► 小型断路器,各种继电器及端子板 ► 各种按钮,指示灯及维护开关
轮毂控制柜功能
► 变桨及紧急收桨控制 ► 紧急收桨系统在线检测 ► 超速保护
► 轮毂速度检测
► 变桨轴承和变桨齿轮润滑控制
► 轮毂温度监视
滑环装置
风机运行状态划分
► 运行状态
1）机械刹车松开 2）允许机组并网发电 3）偏航系统投入自动 4）变桨系统选择最佳工作状态 5）发电机出口开关闭合，若风速够大可以 发电，则大、小发电机的相应开关闭合
风机运行状态划分
► 停机状态
1）机械刹车松开 2）偏航系统停止工作 3）叶片收回至90°变桨系统停止工作 4）发电机出口开关闭合，其余开关均断开
机舱控制柜
► 机舱控制柜组成
1.机舱PLC站 电源模块 FASTBUS从站模块 CANBUS主站模块 以太网模块（本地PC维护接口） DIO AIO模块 2.塔基X-Y振动传感器单元PCH 3.紧急故障继电器 4.各种断路器、继电器、开关等
机舱控制柜主要功能
► 手动/自动偏航控制包括液压刹车 ► 气象站数据检测（风速、风向、温度） ► 润滑系统控制
温度记录模块PTAI216
温度记录模块PTAI216有4路模拟输 入和12路PT100传感器输入 ► 单端或差分模拟输入信号 ► 可输入2线Pt100传感器 ► 分辨率14位（AI） / 12位（ Pt100 ） ► 取样时间2.5毫秒（AI） / 600毫秒 （ Pt100 ） ► 输入与系统电隔离 ► 断线监测投入 ► 监测外部电源电压
风力发电控制系统
风力发电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如图1所示：1、塔座控制站 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。
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。
2、机舱控制站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。
电力自动化—风电场远程控制系统
电力自动化一风电场远程控制系统
一、系统概述
风电场集控中心监控系统是为了实现风电公司对其地域分散的多个风电场进行远方监视与控制的要求,其目的是为了提升风力发电场综合管理水平，实现"无人值班、少人值守、区域检修"的科学管理模式，减少运行维护成本。
本系统的建设目标是采集、整理厂内各生产实时控制系统的各类生产实时数据，建立统一的厂级实时历史数据库平台，实现过程数据的统一、长期存储。
并以此为基础，实现厂级生产过程信息远程实时监视控制、趋势分析、实时报警等功能：自动产生各类报表以满足风电场对于生产过程的管理要求，确保机组安全、高效运行。
二、产品功能
★•数据分布式统一的结构平台，所有数据共享，维护成本降低、系统扩展十分方便；★•状态监视，故障监视，系统报警：
★•后台存储，绘制图,报表,计算处理和打印接口及权限设置等功能；
★•单个风电机组的信息，风电机组转子，传动链，发电机，变换器，变压器，塔架等模拟量信息等；★•数据库支持多种数据压缩方式；
★•支持历史回放，再现历史，方便查找故障及事故原因
★•无限扩展的分析1：具，有效提高风机的运行效率。
三、系统架构
恒控电力的CE-3000-S自动化软件产品为风电集中监控系统提供了灵活的软件解决方案。
可靠的实时历史数据库存储风场的大量数据。
计算软件和报警软件对数据库大量数据进行数据统计分析、预警、设备管理、运行优化等数据挖掘提高设备的利用率及风机发电率。
风力发电工程设计服务的智能监测与预警系统
风力发电工程设计服务的智能监测与预警系统随着可再生能源的日益重要，风力发电成为了许多国家可持续发展战略的重要组成部分。
风力发电工程涵盖了从风电场选址到风力涡轮机组件设计的多个方面。
在这个过程中，设计、建造和运营风力涡轮需要高度的技术知识和专业经验。
然而，风力涡轮是长期暴露在恶劣气候条件下工作的设备，面临着各种潜在的故障和技术挑战。
为了提高风力发电的效率和可靠性，智能监测与预警系统的开发和应用成为了一项关键任务。
本文将探讨风力发电工程设计服务的智能监测与预警系统的重要性、功能以及其优势。
智能监测与预警系统的重要性：风力发电工程的持续运行和效能依赖于装置和组件的可靠性。
智能监测与预警系统可实时监测关键设备的运行状态，及时发现故障和异常情况，并提供及时的预警信号。
这样不仅可以减少突发故障的发生，还能降低维修和运营成本，提高风力发电的可用性和可靠性。
智能监测与预警系统的功能：1. 远程监控：智能监测与预警系统可以通过传感器和数据采集设备实时监测风力涡轮的各项运行参数，比如转速、温度、压力等。
这些数据可以通过云平台传输和储存，在任何时间和任何地点都可以远程监控和访问。
2. 故障诊断：通过对实时数据的分析和比对，智能监测与预警系统能够自动识别设备的异常和故障。
并且，系统还能提供问题的诊断和报告，帮助维护人员快速定位和解决问题，以避免故障扩大和停机时间的延长。
3. 预测维护：基于大数据分析和机器学习算法，智能监测与预警系统可以预测设备的寿命，提前做好维护计划。
通过定期的检查和保养，可以延长设备的使用寿命，同时降低不必要的维修和更换成本。
智能监测与预警系统的优势：1. 实时性：智能监测与预警系统能够实时获取设备运行数据，并进行分析处理。
这意味着即使在设备处于工作状态时，也可以进行监测和预警，及时发现问题。
2. 高效性：智能监测与预警系统可以对大量数据进行高效的分析和处理。
这可以帮助工程师更好地了解设备的运行情况，提高故障诊断的准确性和效率。
风力发电场的可视化监控系统设计与实现
风力发电场的可视化监控系统设计与实现随着对可再生能源需求的不断增长，风力发电作为一种清洁且可持续的能源来源，越来越受到重视。
然而，管理和监控大型风力发电场的运行效率和安全性是一个挑战。
为了提高风力发电场的运维效率和可靠性，设计并实现一种可视化监控系统是至关重要的。
1. 系统需求分析在进行风力发电场可视化监控系统的设计与实现之前，首先需要进行系统需求分析，明确系统应具备的功能和性能。
其中，可以考虑的需求包括：1.1 实时数据监控：监控风力发电机组的发电状态、风速、风向、温度等关键指标，实时更新数据，确保发电机组的正常运行。
1.2 风力发电场地图显示：利用地理信息系统（GIS）技术，以风力发电场地图为背景，将风力发电机组的位置、布局、状态等信息图形化展示。
1.3 故障检测与报警：通过对实时监测数据的分析，及时检测发电机组的异常状态，并发出相应的报警信息，以便工作人员能够迅速采取措施。
1.4 远程控制与调度：系统可以远程操控发电机组的启停、变桨等操作，以优化风力发电场的发电效率和运行安全性。
1.5 数据存储与分析：系统应具备数据存储和分析功能，以便于管理人员对系统运行数据进行统计、分析和报表生成。
2. 系统设计与实现2.1 架构设计风力发电场可视化监控系统的架构设计是整个系统设计的关键。
合理的架构设计可以提高系统的可靠性和可扩展性。
一种常见的架构设计是将系统分为前端和后端两部分。
前端部分包括数据采集、数据处理和用户界面模块；后端部分包括数据存储、数据分析和远程控制模块。
通过前端和后端的协作，可实现风力发电场监控系统的全面功能。
2.2 数据采集与处理在风力发电场中，需要使用传感器来采集风速、风向、温度等相关数据。
传感器可以通过有线或无线方式与监控系统进行数据通信，将采集到的数据传输到数据库中。
数据采集模块需要负责对传感器数据进行采集、预处理和格式转换工作。
在采集过程中，还应确保数据的准确性和实时性。
2.3 用户界面设计用户界面是系统与用户之间进行交互的重要部分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
利用COCO做远程监控：
设备： CoCo-80/90 描述 CoCo 硬件, 2/4/8/16 通道 CoCo 应用程序 PC 端EDM 软件 从发电机中接出，或者利用太阳 能 带三脚架的不锈钢夹具 无线路由 GPRS天线 网络服务 电力夹, 电压探针 加速度, IEPE, 数据线, 安装附件
电源
上位机监控软件的功能：
①系统具有友好的控制界面。在编制监控软件时，充分考 虑到风电场运行管理的要求，使用汉语菜单，使操作简单， 尽可能为风电场的管理提供方便。 ②系统显示各台机组的运行数据，如每台机组的瞬时发电 功率、累计发电量、发电小时数、风轮及电机的转速和风 速、风向等，将下位机的这些数据调入上位机，在显示器 上显示出来，必要时还可以用曲线或图表的形式直观地显 示出来。 ③系统显示各风电机组的运行状态，如开机、停车、调向、 手/自动控制以及大/小发电机工作等情况，通过各风电机组 的状态了解整个风电场的运行情况。
风电场机组控制系统及远程监控
11节能工程技术
叶雪萍 23
风力发电控制系统介绍
风电机组类型-并网型
失速型（恒速恒频）
单速型 双速型
变速恒频
双馈式 直驱式 混合式
失速型（恒速恒频）机组结构
失速型（恒速恒频）机组特点
风力发电机组的转 速不随风速的波动而变 化，始终维持恒转速运 转，从而输出恒定额定 频率的交流电。 系统目前普遍采用， 简单可靠，但是对风能 的利用不充分，因为风 力机只有在一定的叶尖 速比的数值下才能达到 最高的风能利用率。
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。
谢谢观看！
夹具 无线网络
传感器
CoCo-80： 加速度传感器
野外无线网络天线
无线路由
风力发电整体的监控
一个远程监控的例子
远程监控的优点:
具有严密安全传输手段，保障生产数据的远程传送，具 有多级权限控制系统，分层管理，保障管理数据的安全。
实时显示生产情况和分机运行、故障报警 多个风电场集中监控，可接入检测不同电场合风机，规 避不同机组和中控系统复杂性，通过一套系统检测和管 理。 可以接入升压站、测风塔及气象等数据，形成综合对比 分析。
控制系统的基本组成
功率柜: 风力发电机组的主配电系统，包括发电
机与电网连接主回路、低压配电控制回路、电源 变换、防雷保护回路等；
变频器柜: 主要是IGBT等电力电子器件组成的
整流、逆变电路；电容及预充电电路；
变桨距系统: 主要控制叶片改变桨距角。
计算机柜:
包括中心控制器及其接口电路、电量 采集及其安全保护电路等。
风机内部控制通信部分
控制系统的功能结构
开关量输入 执行机构 执行机构控制 温度转换 现 场 传 感 器 信 号
软并网装置
软并网控制
中 心 控 制 器
转速与风速信号
电量采集系统
补偿电容
无功补偿控制
就地监控系统
中央及远程监控系统
风机与风机间或风机与控制中心的网络通信部分
风电控制 站机柜 现场触摸 屏站 变桨距系 统 以太网交 换机
变速恒频机组结构
变速恒频机组特点
风力发电机组的转速随风速的 波动作变速运行，但仍输出恒 定频率的交流电。
此方式提高了风能的利用率， 增加了系统的柔动性，但将导 致必须增加实现恒频输出的电 力电子设备，增加系统复杂性。
风电控制系统的三大组成部分：
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
④系统能够及时显示各机组运行过程中发生的故障。在显 示故障时，能显示出故障的类型及发生时间，以便运行人 员及时处理及消除故障，保证风电机组的安全和持续运行。 ⑤系统能够对风电机组实现集中控制。值班员在集中控制 室内，只需对标明某种功能的相应键进行操作，就能对下 位机进行改变设置状态和对其实施控制。如开机、停机和 左右调向等。但这类操作有一定的权限，以保证整个风电 场的运行安全。 ⑥系统管理。监控软件具有运行数据的定时打印和人工即 时打印以及故障自动记录的功能，以便随时查看风电场运 行状况的历史记录情况。
现场总线 通讯网络
UPS电 源
紧急停机 后备系统
风电控制系统基本功能：
（1）数据采集（DAS）功能：包括采集电网、气象、机 组参数，实现控制、报警、记录、曲线功能等
（2）机组控制功能：包括自动启动机组、并网控制、转 速控制、功率控制、无功补偿控制、自动对风控制、解缆 控制、自动脱网、安全停机控制等 （3）远程监控系统功能：包括机组参数、相关设备状态 的监控，历史和实时曲线功能，机组运行状况的累计监测 等。