1_5MW风力发电场SCADA系统设计
风电场电气设计方案
风电场电气设计方案1.1 接入电力系统设计1.1.1设计原则1 接入电力系统方案设计应从全网出发，合理布局，消除薄弱环节，加强受端主干网络，增强抗事故干扰能力，简化网络结构，降低损耗；2 网络结构应满足风力发电规划容量送出的要求，同时兼顾地区电力负荷发展的需要，遵循就近、稳定的原则；3 电能质量应能满足风力发电场运行的基本标准；4 应节省投资和年运行费用，使年计算费用最小，并考虑分期建设和过渡的方便；5 选择电压等级应符合国家电压标准，电压损失符合规程要求；6 对于个别地区电网要求送出线路由项目公司自筹资金建设时应根据当地电网造价概算单列；7风电场接入系统设计，应执行国家电网主管部门关于风电场接入系统设计的有关要求，并复核其时效性。
1.1.2 一次接入系统条件1 根据风电场装机容量和地区电网的电力装机、电力输送、网架结构情况，确定风电场参与电网电力电量平衡的区域范围；风电场的发电量优先考虑在风电场所在地区的电网消纳，以减少输配电成本；2 收集当地电网规划和当地电网对可再生能源或分布式能源接入系统的规定，了解电网对风电场穿透极限功率的具体规定，电网可接纳的风电容量，以确定风电场可装机的最大容量；3 风电场接网线路回路数不考虑“N-1”原则。
风电场宜以一级电压辐射式接入电网，风电场主变高压侧配电装置不宜有电网穿越功率通过；4 接入系统应考虑“就近、稳定”的原则，一般100MW 以下风电场接入110kV及以下电网，100MW-150MW风电场既可接入110kV电网，也可接入220kV电网，150MW-300MW 风电场接入220kV或330kV电网；成片规划的更大规模的风电场可接入500kV电网，但应根据风电场布置以及电网情况做升压变电站配置和/或中心汇流站设置规划。
具体可根据当地电网要求做调整；5 一般集中装机容量在300MW以下配套建设一座升压变电站；集中装机容量在300MW以上根据风电场总体布置考虑配套建设2座或2座以上升压变电站；6 对风电装机占较大比例的地区电网，应了解电网对风电有无特殊要求，如风电机组的低电压穿越能力，风电机组的功率变化率等要求；7 根据拟接入系统变电站的间隔位置，分析风电场接网线路与原有线路的交越情况，确定合理可行的交越方案；8为满足电网对风电场无功功率的要求，应根据国家电网关于风电场接入电网技术规定的有关要求，在利用风电机组自身无功容量及其调节能力的基础上，测算需配置的无功补偿容量，以及风电场无功功率的调节范围和响应速度，并根据风电场接入系统专题设计复核确定；9 对风资源条件优越，而电网薄弱的地区，应积极配合电网进行风电场集中输出的相关输电系统规划设计。
基于统一SCADA平台下风电场负荷控制设计
基于统一SCADA平台下风电场负荷控制设计【摘要】风能已经成为全球可再生能源中最重要的形式。
风力发电场通常都是地处边远地区，为了确保风电场安全稳定的运行，迫切需要风力以及发电方面的信息进行有效及时的规范化管理和性能完善的自动监控系统。
本文针对当前围场风电装机情况，提出并设计了风电场统一SCADA系统框架及整体架构，系统能够涵盖当前风电场监控系统，变电站SCADA系统，测风塔系统，风功率预测系统，风电场有功控制和无功补偿系统等，并在该系统下实现风电场的负荷控制。
【关键词】风电场；SCADA；负荷控制Design of Wind Electric Load Control in Wind Power Farm Base on SCADAREN Guo-qing YANG Ming-yu（North China Electric Power University，Baoding Hebei，071003，China）【Abstract】Wind power has become the most important global renewable energy. Wind farms are usually located in remote areas，in order to ensure the safe and stable operation of wind farm，We needs information effectively and timely system to improve the performance of automatic monitoring and control system. The article is aimed at current wind power in Wei Chang，We designed unified SCADA system framework and the overall architecture. The system covers the current wind farm monitoring system，substation SCADA system，wind tower system，wind power prediction system，wind farm active control and reactive power compensation system，and the wind electric load control is realized in the system.【Key words】Wind power；SCADA；Load control0 引言风能已经成为全球可再生能源中最重要的形式。
国华尚义MW级光伏电站SCADA系统研制
国华尚义MW级光伏电站SCADA系统研制摘要：本文针对国华尚义MW级光伏电站需求，研制一套适合于光伏电站的监控与数据采集（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）系统，该系统能够可靠采集、记录、分析系统运行数据并能实现设备远程控制，为电站运行性能评估提供有效的支持。
关键词：光伏电站，SCADASCADA System Design for Guohua 1MW PV Power PlantAbstract: A supervisory control and data acquisition (SCADA) system is designed to satisfy the need of Guohua 1MW PV power plant. The SCADA system can be used to implement the data acquisition, saving, analysis and transmisition among the PV plant and it also provides the information for evaluating the plant performance.Keywords: PV plant, SCADA1、概述近年来光伏发电在中国得到了快速的发展，以示范项目为基础，已建成并投入运行数十座MW级光伏电站。
由神华国华能源投资有限公司投资、建设和运营的国华尚义2.5MW风光互补并网发电科研示范项目位于国华（河北）新能源有限公司尚义风电场大满井一期升压站东北角，电站由北京科诺伟业科技有限公司设计并提供所有并网逆变器和跟踪系统。
本项目是以科研为主的示范项目，主要研究如何利用风能和太阳能的资源互补特性，降低电站输出功率的波动性，提高可再生能源发电的可调度性，为今后光伏电站的大规模商业化推广应用提供重要的技术支撑。
风力发电场的智能监控系统设计与优化
风力发电场的智能监控系统设计与优化第一章：引言随着能源需求的不断增长和对环境的保护意识的提高，风力发电作为一种清洁可再生能源逐渐受到重视。
风力发电场的建设和运营需要一个高效可靠的监控系统来确保其稳定性和安全性。
本文将介绍风力发电场智能监控系统的设计与优化。
第二章：风力发电场的监控需求2.1 监控系统的作用风力发电场的监控系统是用来实时监视风机、输电线路、变压器等关键设备的运行状态，及时发现并解决故障，确保风力发电场的正常运转。
2.2 监控系统的功能需求监控系统应具备实时监控、数据采集、故障诊断和远程控制等功能，并能提供可靠的数据支持来进行决策分析和优化运营。
第三章：风力发电场智能监控系统的设计3.1 系统架构设计基于传统的监控系统架构，将监控节点与数据中心连接，通过网络将数据传输到数据中心进行处理和分析。
3.2 监控节点设计监控节点是指安装在风机、变流器等设备上的传感器和执行器。
传感器可以实时采集设备的运行状态，执行器可以实现远程控制操作。
3.3 数据中心设计数据中心是系统的核心，主要用于数据存储、处理和分析。
可以使用云计算技术实现数据的弹性扩展和快速处理。
3.4 用户界面设计用户界面应设计简洁明了，方便用户实时查看风力发电场的运行状态和参数数据，并能进行报警处理和远程控制操作。
第四章：风力发电场智能监控系统的优化4.1 数据质量控制对于监控系统的数据，需要进行数据质量控制，包括数据去噪、异常数据检测和数据补偿等方法，提高数据的准确性和完整性。
4.2 故障诊断与预测通过对监控数据进行分析，可以实现对各种故障的诊断和预测，提前采取相应的措施进行维修和保养，减少停机时间和成本。
4.3 运营优化通过对监控数据进行统计和分析，可以找出风力发电场运营过程中的问题，并提出相应的优化建议，提高发电效率和降低运营成本。
第五章：实施与应用根据风力发电场的实际情况和监控系统的设计方案，进行系统的实施与应用。
对系统的性能进行评估和优化，确保其稳定可靠地运行。
风力发电场智能监控系统设计与实现
风力发电场智能监控系统设计与实现随着可再生能源的快速发展，风力发电越来越成为绿色能源领域中的重要组成部分，相应的，风力发电场的建设和管理也越来越受到社会的关注。
随着风电场规模的扩大，传统的手动监控方式已经无法满足现代化的管理需求，因此，风力发电场智能监控系统的设计和实现显得非常重要。
一、风力发电场智能监控系统概述风力发电场智能监控系统是指将物联网、云计算、大数据等技术应用到风力发电场运营管理中，实现对风机、变电站等关键设备及其运行状态的实时监控和数据分析。
通过对风电场设备的统一管理和智能分析，风电场的运营效率和安全性能可以得到有效提升。
风力发电场智能监控系统由数据采集系统、数据传输系统、数据分析系统和维护管理系统组成。
其中，数据采集系统负责对风电场设备的各项数据进行采集，如发电机、变桨电机、塔筒温度、风向风速等；数据传输系统负责将采集到的数据传输到数据中心；数据分析系统负责对数据进行分析、挖掘和处理，提取有价值的信息；维护管理系统负责对风电场的设备进行远程监控与维护。
通过以上四个系统的有机结合，构建一个完整的风力发电场智能监控系统。
二、风力发电场智能监控系统设计与实现1.数据采集系统设计数据采集系统设计是风力发电场智能监控系统中最重要的一个环节。
设计合理的数据采集系统可以保证监控数据的准确性和实时性。
为此，我们建议采用无线传感器网络（WSN）技术实现。
无线传感器网络是一种无线通信技术，通过无线传感器节点对物理世界进行采集、感知和处理，然后将数据传输到数据中心进行处理分析。
在风力发电场中，我们可以将无线传感器节点置于发电机、变桨电机、塔筒温度、风向风速等关键设备上，实现对设备运行状态的实时监控。
对于一些需要实时控制的设备，如变桨电机，还可以通过无线传感器节点实现远程控制。
2.数据传输系统设计数据传输系统设计是指将采集到的数据传输到数据中心。
目前，多数风力发电场采用的是有线传输方式，如利用光缆等方式将数据传输到数据中心。
基于风电场scada系统的云平台设计
风电场SCADA系统的数据传输技术.
风电场SCADA系统的数据传输技术监视控制和数据采集(Supervisory ControlAnd Data Acquisition，SCADA)系统在数据采集方面的发展已经比较完善，但是由于风电场的运行、控制、维护、并网等具有诸多的特殊性，必然要求S(心系统能够加强远距离传输的能力，提高数据传输的实时性和可靠性，因此对风电场SCADA系统的数据传输技术进行研究具有重大的实际意义.1 SCADA系统的数据传输方式数据传输的主要作用是实现各站点之间的信息互换.选择好的数据传输方式可以加强数据传输的实时性，并且还有助于系统的远距离数据传输，起到事半功倍的效果.现有风电场SCADA系统主要由以下3部分组成：1)就地监控部分：布置在每台风力发电机塔筒的控制柜内.每台风力发电机的就地控制能够对此台风力发电机的运行状态进行监控，并对其产生的数据进行采集.2)中央监控部分：一般布置在风电场控制室内.工作人员能够根据画面的切换随时控制和了解风电场同一型号风力发电机的运行和操作.3)远程监控部分：根据需要布置在不同地点的远程控制.远程控制目前一般通过调制解调器或电流环等通讯方式访问中控室主机进行控制.1.1就地监控与中央监控之间的传输方式就地监控与中央监控之间的数据传输主要是指下位机控制系统能将下位机的数据、状态和故障情况通过专用的数据传输装置和接口电路与中央监控室的上位计算机进行通讯，同时上位机能传达对下位机的控制指令，由下位机的控制系统执行相应动作，从而实现远程监控功能.根据风电场的实际情况，上、下位机之间的数据传输有如下特点：1)一台上位机能监控多台风力发电机的运行，属于一对多的通讯方式;2)下位机能够独立运行，并能与上位机通讯;3)上、下位机之间安装距离较远，一般有1 000--5000m：4)下位机之间安装距离也较远，一般大于风轮直径的3～5倍，即100--300 m;5)上、下位机的通讯软件必须协调一致，并应开发相应的工业控制专用功能.为适应远距离数据传输的需要，就地监控与中央监控之间可以采用如下几种数据传输方式：1)异步串行通讯，用RS422或RS-485通讯接口.所谓串行通讯，是用一条信号线传输一种数据.因此，上位机通过公共通信网络采用RS-422或RS-485串行接口总线数据传输方式与各下位机进行数据传输，可节省大量通信电缆，用最少的信号线来完成远程数据采集与控制，并且RS-422和RS-485串口传输速率指标也是不错的，在1 000 m以内传输速率可达100 kb/s.由于所用传输线较少，所以成本较低，很适合风电场监控系统采用.同时，因为此种通讯方式的通讯协议比较简单，也很常用，所以成为较远距离通讯的首选方式.2)以太网通讯.大型风电场中分布的风力发电机的数目多，数据信息流大，对速率指标要求高，因此RS-422或者RS-485的实时性、传输速率会力不从心，此时应考虑使用以太网.以太网为总线式拓扑结构，可容纳1 024个节点，距离可达2.5 km.站级总线采用标准高速以太网，10 Mb/100Mb/1 Gb自适应，并兼容即将推出的10 Gb以太网总线结构，提供了高速的人机交互手段;设备级采用标准10 Mb以太网，比传统的传输方式从传输速率上提高了几个数量级，且为直接接人广域网提供了便利手段.因此，将上位机和下位机通过交换机与风电场光纤以太网环路相连接，保证了风电场内部的集中监控和数据传输.1.2中央监控与远程监控之间的传输方式由于各通讯条件的不同，因此，不同的风电场选择的数据传输方式也是不同的.比较有代表性的数据传输方式有如下几种：1)基于PSTN的数据传输PSTN(Public Switched Telephone Network)意指传统的电话交换网络.此传输方式是利用现有的电信电话网络，在中央监控与远程监控计算机上各安装一套调制解调器设备，传输数据的计算机之间通过使用调制解调器连接公用交换电话网，由发送计算机主动拨号，接收计算机接到呼叫后应答，然后进行数据传输这种连接方式的数据安全性高，但由于风电场分布在全国各地，连接属于长途电话，费用较高.2)基于GPRS无线网络数据传输GPRS(General Packet Radio Service)意指通用分组无线业务，是在GSM 全球移动通信系统网络上发展起来，为用户提供高速分组数据业务的一种网络.此传输方式是利用现有的移动无线通讯网络，在中央监控与远程监控计算机上各安装一套GPRS设备，两端设备通过无线通讯网络拨叫对方建立连接这种传输方式具有成本低、部署简单、随时连接等优点，但是必须是在无线通讯网络能够覆盖的范围内实现，带宽方面还有很多问题需要解决，费用是根据数据量进行计算的.3)基于Intemet网络数据传输实现基于Intemet的传输主要是依靠TCP/IP协议.当数据从本地系统向远程系统传送时，数据在本地系统的各层协议间沿着TCP/IP协议栈从上向下传递.当一个计算机系统从网络上接收信息时，数据传输的过程恰好相反，其路径是从网络物理层向上传输给应用层.但由于基于Intemet的数据传输是通过互联网进行传输的，而互联网上存在许多不安全因素，因此保证数据传输的安全性就很重要，一般都采用数据加密的方式.在数据传输到网络上之前用数据加密算法把明文变成密文进行传输，等传输到目的地以后再恢复为明文.随着计算机网络技术的迅速发展，近阶段有一门网络新技术崛起，即Ⅵ)N(Virtual PrivateNetwork)：虚拟专用网络№J.这种技术也逐渐应用到了风电场S(心系统中.它是利用现有的电信电话网络，在中央监控与远程监控计算机上各安装一套ADSL或调制解调器设备，两端同时连接到Intemet网络上，通过Intemet建立VPN网络连接.通过VPN技术，用户不再需要拥有实际的长途数据线路，而是依靠Intemet服务提供商(ISP)和其他网络服务提供商(NSP)，在Inter—net公众网中建立专用的数据传输通道，构成一个逻辑网络，它不是真的专用网络，但却能够实现专用网络的功能.在数据安全性方面，VPN使用了三方面的技术保证了基于Intemet的网络数据传输的安全性：隧道协议、身份验证和数据加密.因此，基于Intemet网络VPN技术的数据传输具有费用低、传输速率快、安全性高的优势，也将成为今后SCADA系统的主流通信方式.。
风力发电场监控设计方案
风力发电场监控设计方案一、引言随着能源需求的不断增长，新能源的开发和利用已经成为一种必然趋势。
风力发电作为清洁能源的代表之一，受到了越来越多的关注和重视。
而为了保证风力发电场的高效运行和安全性，监控系统的设计显得尤为重要。
二、风力发电场监控系统概述风力发电场监控系统是指通过多种监控手段对风力发电场的运行状态、生产数据、设备运行情况等进行远程实时监控和控制，以实现对风力发电场的全面监管。
监控系统包括硬件设备和软件系统两部分，通过这两者的有机结合，实现对整个风力发电场的监控。
三、硬件设备1. 监控摄像头：安装在风力发电机组和变电站等关键位置，用于实时监控设备运行情况和场地环境；2. 温度传感器和湿度传感器：监测发电设备的工作环境温湿度，及时发现异常情况；3. 风速风向仪：用于监测风力发电场的风速和风向，以便合理调整发电机组叶片角度；4. 电力仪表：监测发电设备的电力输出情况，及时掌握风力发电量；5. 无人机：定期巡检风力发电场，发现潜在问题，并对异常情况进行诊断和分析。
四、软件系统1. 数据采集与传输系统：实时采集风力发电场各个环节的数据，通过网络传输到监控中心；2. 监控平台：对数据进行整合、分析和展示，呈现给管理人员可视化的监控界面；3. 预警系统：建立异常报警机制，一旦发现异常情况，系统将自动发出预警信息；4. 远程控制系统：能够远程对风力发电设备进行调整和控制，提高运行效率；5. 数据分析与决策系统：通过数据分析，为管理人员提供风力发电场的管理决策支持。
五、监控系统运维1. 定期维护：按照设备的使用寿命和维护周期进行定期维护，确保监控系统的正常运行；2. 灾备和备份：建立监控系统的灾备和备份体系，保证数据的安全可靠；3. 人员培训：对监控系统的操作人员进行培训，提高其操作技能和应急处理能力；4. 升级改进：定期对监控系统进行升级和改进，适应新的技术和需求。
六、总结风力发电场监控设计方案是确保风力发电场安全稳定运行的关键之一，通过合理的硬件设备和软件系统的设计与运维，可以有效提高风力发电场的运行效率和管理水平，为清洁能源的开发和利用提供强有力的保障。
华锐scada系统介绍
WPM描述—详细描述
在单台风机主界面中可对风机的操作包括
1) 启动：启动无故障风机，如果达不到启动风速则 风机进入待风状态；
2) 停止：停止运行中风机； 3) 复位：对风机部分可复位的故障进行复位，操作
需要首先将风机打入服务模式； 4) 服务：风机进入服务模式； 5) 加减自复位次数：风机的某些故障可自动复位，
WPM描述—详细描述
手动设置轮毂的状态
点击“轮毂服务”界面上的“ 行设置
”、“ ”和“ ”进
WPM描述—详细描述
偏航服务 “偏航服务”，可以查询偏航系统的实时信息，并且手
动操作控制偏航系统，如下图所示。 界面上显示了偏航系统的状态信息、偏航故障信息和 机舱位置信息。 同时，界面上提供操作按钮，可以控制风机的偏航系 统。风机偏航的控制包括手动控制和自动控制。点击 “ ”，切换“服务模式自动偏航启动”的开或关 ，如为“开”，风机根据监测到的风速可以自动偏航 。开关对应一个指示灯，灯亮时代表开启。手动模式 下，点击“偏航服务查询与控制界面”上的“ ”或 “ ”，手动启动风机的偏航系统。
WPM描述—详细描述
在分度比例一栏可以查看风机当前的功率比 例、无功需求数据和叶片角度比例，并且用 户可以手动设置风机的功率比例和叶片角度 比例，如图所示，点击“ ”和“ ”设定 具体值。
WPM描述—详细描述
轮毂服务
点击“轮毂服务”，可查看风机轮毂当前的运行情况，如三个叶片 的位置、状态、故障信息和转矩信息
华锐风电SCADA系统培训
演 讲 人：张超 公司名称:SINOVEL 演讲日期:2012-04
目录
第一章 SCADA简介 第二章 SCADA描述
第一节 简介 第二节 体系结构及功能 第三节 详细描述
风力发电站接入系统设计
风力发电站接入系统设计发表时间：2020-05-21T16:17:23.520Z 来源：《电力设备》2020年第4期作者：王硕[导读] 摘要：随着经济的高速发展，日渐老化的传统的电网结构已经很难满足人类对于电力方面的需求，也跟不上技术变革的步伐。
（国家电投集团山东新能源有限公司山东省济南市 250000）摘要：随着经济的高速发展，日渐老化的传统的电网结构已经很难满足人类对于电力方面的需求，也跟不上技术变革的步伐。
通过设备选型优化风力发电站的电能质量，对安全稳定的接入电网进行设计，优化资源配置节能减排。
关键词：能源替换；关键性技术；研究现状；接入系统引言伴随着全球资源环境压力的不断增大，自然资源的日益枯竭，社会对于资源的循环利用、节能减排、环境保护、以及可持续发展的要求也日益提高，能源的效率对于从电能和热能的生成、分配和输送等所有类的能源转换都会产生一定的影响。
如何选择、建设新能源电站，尤为重要，针对接入电网的设备选型，功率调节、电能质量优化，无功补偿能力等成为优化电能质量的课题。
通过分析德州电网、乐陵电网的负荷发展、风电建设情况及风电的特点提出风电站的接入系统方案，并进行相应的系统继电保护、调度自动化及系统通信的方案设计。
一、拟建电站任务和规模1.1风电站容量规划本风电站规划容量为48MW，新建1 座110kV 升压站，安装1 台50MV A（110/35kV）双绕组变压器，风电站新建的24 台2MW 风电机组经机端变压器升压至35kV，由集电线路接入升压站35kV 配电装置。
升压站规划出线1回， T 接至110kV 信家～乐陵线路，新建线路采用300mm2截面导线，长度约0.5km。
1.2风电机组的选型根据风电站区域内的测风塔测风数据统计分析100m 高度平均风速为5.70m/s，相应风功率密度为210.8W/m2；主导风向和主导风能风向分别为SW 和SSW，出现的频率分别为14.0%和21.1%，测风塔100m 高度主导风能风向有差别，但主要风向风能均集中在NNE～ENE 和SSW～SW 风向扇区上，出现频率分别为48.1%和61.4%；本风电站标准空气密度下100m 高度处50 年一遇10 分钟平均最大风速为28.9m/s，所有不同高度层风切变指数为0.345，相对较大，但随着高度上升，风切变指数有减小的趋势；根据IEC61400-1（1999）标准关于风机安全等级的规定，在风电机组选型时需选择适合IEC B 类及以上的风力发电机组；因此在机组选型时需选择安全等级为IEC ⅢB 类及以上等级的风力发电机组。
- 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)。
收稿日期:2010-01-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(50766002);内蒙古自然科学基金资助项目(200607010701)作者简介:康 宏(1980-),男,内蒙古呼和浩特人,硕士研究生,主要研究方向为新能源利用技术研究。
1.5MW 风力发电场SCADA 系统设计康 宏,田 瑞,张义智(内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特010051)摘 要:设计了1.5MW 风场控制系统,实现对风场风力机运行的集中监测与控制,具备设备控制、显示、报表、历史、报警、趋势等功能,同时实现风力设备远程监控。
该系统允许用户通过办公室电脑、远程电脑、或直接从风机塔底柜触摸屏上查看风机运行数据,可以在风机本地,实现对风机实时运行数据的监视、风机控制以及调试功能,还可以将实时采集的风机相关数据发送到中央监控室。
关键词:风力机;SCADA;风电场;风力发电中图分类号:TM 614 文献标识码:A 文章编号:1004-3950(2010)04-0038-03D esign of 1.5MW S CADA syste m for w ind power pl antKAN G H ong,T IAN Rui ,Z H AN G Y i zh i(Co ll ege o f Ene rgy and P o w er Eng i nee ri ng ,Inner M ongo lia U n i ve rs i ty o f T echno logy ,H ohhot 010051,Ch i na)Abstrac t :A k i nd of 1.5MW w i nd far m contro l syste m was desi gned ,and t he syste m rea li zed the centra li zed m on itor i ng and contro l o f the w ind turbine i n the w ind far m.T he sy stem conta i ns dev i ce contro ,l display ,report ,h i story ,a l a r m s ,trends and o t her functions ,w hil e ach i ev i ng re m ote m onitor i ng capab ilities of t he w i nd pow er equ i p m en t .The syste m a l lo w s users to look over t he w i nd turb i ne ope ra tion da ta t hrough t he o ffice co m pute r ,t he l ong d i stance co m puter ,and d i rec tly fro m the t ow er bott om cab i ne t touchscreen .It can a lso rea li ze t he m onitor i ng o f rea l ti m e data ,contro lli ng a w i nd turb i ne ,and debugg ing w i nd turb i nes .A nd it can trans m it the w i nd turb i ne rea l ti m e co rre lati on data to the centra l contro l room.K ey word s :w i nd turb i ne ;SCADA;w i nd f a r m;w ind generati ng e l ectric it y0 引 言风能作为一种清洁的可再生能源,已日益引起各国重视。
目前,兆瓦级的风力发电机组已成为风电市场的主流,尤其是1.5MW 的风力发电机组在我国已经开始大面积使用。
一个现代化的大型风电场一般拥有的风机多达几十台,并且每台风机都有非常复杂的结构,涉及到材料、机械、电气、空气动力、流体等许多学科,所以如何来监测风机的运行情况已显得非常重要。
信息产业的发展为风机监控系统的实现铺平了道路。
风电场的选址由地理条件及气候条件所决定,因此风电场的分布非常分散,大多处于偏远地区,各风电场之间的距离可能非常远,特别是海上风电场,监控中心与其所控制的风电场之间的距离有时甚至达到几百、上千米[1],但目前风机之间的通讯大多采用普通以太网的光纤通讯,并且大部分风场都采用多模光纤,多模光纤的信号传输距离比较短,最多是几千米远。
假如第一台风机与最后一台风机距离很远的话,通讯就无法实现。
通过前人的研究发现利用光纤跳线可以实现多模光纤信号的远距离传输,如图1所示。
图1 分组环网拓扑1 SCADA 系统总体结构SCADA 系统是以计算机为基础的生产过程控制和调度自动化系统,可以对现场的运行设备新能源及工艺进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节和事故报警等功能[2]。
SCADA 软件系统分为风机客户端、前端机(R I U 单元)、中央监控系统、数据中心、网络服务器(W EB Server),如图2所示。
在风机数量较多时,设置前端机从风机客户端收集风机的实时数据,中央监控系统定期从各前端机获取数据。
中央监控系统分为一个主站和多个从站。
中央监控系统分析处理数据,并显示给用户,同时将数据保存到数据中心;实现对各风力发电机的实时在线监控和管理,控制各发电机的启动、停机、复位等控制操作;具备发电量等历史记录的统计、故障查询、操作员日志、权限管理等功能。
在监控系统中,实时数据是风机监控系统传送的,这些数据构成了监控系统单台风机监控的各设备状态画面。
数据中心由单台或多台数据库服务器组成。
W EB Server 由单台或多台W EB 服务器组成,它读取数据中心的数据,并通过I n ter net 为远控端提供监控功能。
W EB Ser ver 和Internet 之间要通过防火墙隔离,提供可靠的安全性能。
图2 S CADA 系统结构2 中央监控系统基本功能风机监控系统安装在每台风力发电机的塔低柜触摸屏中,它提供了与风机本地控制器(plc)的人机接口界面。
通过风机监控系统可以在风机本地,实现对风机实时运行数据的监视、风机控制以及调试功能。
它可以将实时采集的风机相关数据发送到中央监控室,如图3所示。
中央监控系统功能包括数据通讯接口、风场数据显示、风机数据显示、单台风机信息显示、报警信息、数据存储、查询统计等功能。
图3 中央监控系统结构2.1 数据通讯接口该接口主要负责和客户端的通讯功能。
其中中控室监控系统从客户端接收风场中所有风机运行的实时数据和所有风机保存的历史数据,并向风场中指定的风机客户端发送调试信息和控制信息。
2.2 风场数据显示该数据显示主要包括地理总览、风机总览、风场总览、记录操作员日志以及显示报警信息等。
2.3 风机数据显示该数据显示主要包括当前数据显示、运行数据显示和风机控制信息显示等。
2.4 单台风机信息显示显示单台风机的当前数据、运行数据、控制操作信息、运行趋势图(风速、功率、时间趋势图)、输入输出数据、机舱信息以及报警信息等。
2.5 显示报警信息在中控室监控系统中显示报警信息,使用户可以随时看到风场中风机的相关报警信息,做出及时的处理。
2.6 数据存储通过中控室监控系统与数据中心的接口将数据保存到数据中心指定的文件中。
2.7 查询统计通过中控室监控系统与数据中心的接口将查询、统计数据取出,通过报表等方式在中控室监控系统相应的界面显示查询、统计的结果。
3 风机客户端功能风机客户端控制系统:数据采集(单点、多点数据采集),客户端数据传输其中包括实时数据、报警数据、临时数据、操作数据,临时数据的存储,报警检测,GPRS 报警,客户端显示其中主要包括基本信息显示、报警信息显示,网络故障诊断,配置解析功能,如图4所示。
新能源及工艺图4 风机客户端系统结构3.1 设计通讯接口通过设计完整的通讯接口,使风机的运行数据通过接口传输到客户端的控制程序中;并且客户端通过接口可以修改风机控制系统的运行数据。
3.2 风机客户端数据显示该客户端显示电气数据、温度数据和动态数据等。
3.3 本地数据存储通讯网络发生故障时,将风机数据保存到本地数据库中;通讯网络恢复正常后,将数据汇总发送到中央监控系统,同时清空本地数据库。
3.4 报警信息按照报警信息的触发方式,分为短信报警、屏幕显示报警信息;当出现故障时,将客户端报警信息发送至中控室监控系统。
通讯网络发生故障时,将报警信息保存到本地数据库中,通讯网络恢复正常后,将报警信息汇总发送至中央监控室中。
3.5 调试功能提供向PLC写入参数的操作面板(目前写入元素待定)并记录PLC变量的变化值。
4 数据中心功能数据中心功能主要包括数据库管理功能、实时数据保存、历史数据保存、报警数据保存以及操作数据保存功能等。
中心负责与中控室监控系统数据的传输、负责历史数据的存储和负责与W EB 远程控制系统传输数据。
5 W eb远程控制功能5.1 用户身份认证用户通过I E登陆WEB Ser ver时,在登陆界面中,根据提示输入用户名和密码。
认证数据保存在WEB Server本地数据库中,客户端通过SSL VPN加密传输,保证认证数据的安全性。
5.2 数据采集通过设计特定的数据采集接口,W eb远程控制系统从数据中心采集数据,时间间隔主要取决于网络传输速率。
5.3 在web浏览器显示风场数据显示风场风机分布图,以及重要的性能指标;显示风场中所有风机运行情况;显示风场中指定风机的运行情况;通过报表和趋势图的形式显示风场中风机的历史数据,例如总发电量、功率等。
6 数据库设计风场运行过程中,产生大量的历史数据,这些数据需要完整的保存,供查询和故障分析使用。
当风场网络故障时,客户端能够保存一段时间的数据。
当通讯恢复时,能够将数据发送到中央监控系统,并保存到数据中心。
6.1 风机客户端数据存储设计(1)从风机控制器中采集到的风机实时数据保存到划定的内存中,数据以原始格式保存;(2)根据A erodyne本机设计的输入输出列表来确定具体要采集的数据类型;(3)网络发生故障,风机采集到的实时数据需要作为历史数据存储到CF上,根据CF的可用容量确定可存储数据的大小,当数据溢出时,需要用最新数据覆盖掉最早的历史记录;(4)网络恢复正常后,将历史数据汇总发送到中央监控系统中;(5)数据保存的格式为时间(6字节)长度(2字节)数据针对数据字段,系统提供一个Tag N a m e对应表,用来标记数据字段中的各个数据分量的位移和标志的意义;(6)Tag N a m e表数据格式:T ag na m e(32字节)偏移长度类型Tag Na m e存储的顺序与数据读取的顺序是一致的。