紫金橋軟件再現(xiàn)風電機組監(jiān)控解決方案

背景分析：

　　隨著地球常規(guī)資源的日益匱乏，新能源慢慢被各國政府列位了未來重點建設內(nèi)容，新能源主要包括水能、風能、核能、地熱和生物能源。在2008年底，為了應對金融危機，中國政府提出了新增4萬億投資及十大行業(yè)的振興計劃，特別將加強新能源建設，作為新能源的代表風電將在今后五到十年里被重點扶植。我國風能資源豐富，儲量32億千瓦，可開發(fā)的裝機容量約253億千瓦，居世界首位，在政府大力支持，積極推動風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相信不久的將來，中國的風力發(fā)電將成為其主要的供電來源之一。

　　在信息化與自動化融合的今天，風力電廠的自動監(jiān)控平臺自然離不開軟件的支撐，基于此，我們提出了基于紫金橋實時數(shù)據(jù)庫的風電機組監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，實現(xiàn)了對風電機組及電力傳輸?shù)淖詣颖O(jiān)控。網(wǎng)絡構造過程中，機組物理距離，現(xiàn)場電磁干擾等該行業(yè)獨有的特點成為了考驗不同廠商工業(yè)以太網(wǎng)設備性能的分水嶺。

　　系統(tǒng)組成：

1、風力發(fā)電配電系統(tǒng)：

　　與火電和電相比，風力發(fā)電站的配套設施較少，用電設備也少，所以一般很少給風力發(fā)電站提供專用的配電電源，特別是在風力發(fā)電的塔筒內(nèi)，都是由塔筒內(nèi)部690V母線經(jīng)過降壓變壓器降壓后得到配電電源，供照明以及監(jiān)測設備等一些用電器使用。

2、風力發(fā)電機組系統(tǒng)：

　　一般來說，整個風電場包括眾多風力發(fā)電機組，分布在發(fā)電田中。發(fā)電機組頂部的渦輪發(fā)電機負責發(fā)電，前端是可調整角度的風葉，系統(tǒng)可以根據(jù)不同的風力狀況來調整風葉的傾斜度。風葉的軸與一個齒輪箱相連，齒輪箱完成提升轉速來驅動發(fā)電機。每臺發(fā)電機組都配備一個由工控機和PLC組成的控制箱。PLC負責采集風速、風向及與此相關的空氣壓力、空氣溫度和空氣濕度，軸轉速和其他相關數(shù)據(jù)。通過偵測風向，控制系統(tǒng)便會調整齒輪，使風葉轉向適當角度以充分利用風能進行發(fā)電。

　　機組運行過程中進行監(jiān)測的相關參數(shù)包括：（1）電網(wǎng)參數(shù)，包括電網(wǎng)三相電壓、三相電流、電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)等。電壓故障檢測：電網(wǎng)電壓閃變、過電壓、低電壓、電壓跌落、相序故障、三相不對稱等。（2）氣象參數(shù)，包括風速、風向、環(huán)境溫度等。（3）機組狀態(tài)參數(shù)檢測，包括：風輪轉速、發(fā)電機轉速、發(fā)電機線圈溫度、發(fā)電機前后軸承溫度、齒輪箱油溫度、齒輪箱前后軸承溫度、液壓系統(tǒng)油溫、油壓、油位、機艙振動、電纜紐轉、機艙溫度等。

　　發(fā)電田中的所有的渦輪發(fā)電機組都連接在同一個局域網(wǎng)中，各個發(fā)電機組頂端的控制箱均使用以太網(wǎng)和塔底部的光纖網(wǎng)絡連接。該環(huán)網(wǎng)與遠程控制站相連形成一個冗余環(huán)網(wǎng)。遠程控制站采用紫金橋前置數(shù)據(jù)采集軟件RealScada實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，并分析搜集到的數(shù)據(jù)，從而調整發(fā)電機組參數(shù)，并向操作人員和維護人員提供報警信息。同時負責將搜集到的數(shù)據(jù)向上傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心服務器，實現(xiàn)對全局數(shù)據(jù)的管理和上層應用。

3、風力發(fā)電電能傳輸系統(tǒng)：

　　風電機組將電力系統(tǒng)傳輸?shù)诫娏偩€上，

　　系統(tǒng)實現(xiàn)功能：

　　基于紫金橋軟件的風電機組監(jiān)控解決方案實現(xiàn)了設備層數(shù)據(jù)的采集并通過光纖以太網(wǎng)傳輸至主控室的上位機操作員站（紫金橋數(shù)據(jù)采集控制計算機，以下簡稱控制站），實現(xiàn)整個風場某風田區(qū)域的監(jiān)控，并能為中心服務器提供數(shù)據(jù)支持，系統(tǒng)為分布式系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件部分實現(xiàn)如下功能：

　　1、數(shù)據(jù)采集：系統(tǒng)遠程控制站可提取PLC采集到的數(shù)據(jù)，包括風速、風向及與此相關的空氣壓力、空氣溫度和空氣濕度，軸轉速，系統(tǒng)運行時間和其他相關數(shù)據(jù)，并并保存歷史。這部分工作主要在控制站完成。

　2、圖形界面：系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進行實時顯示，顯示方式有圖形界面，曲線，報表，數(shù)字值等形式，界面直觀，操作簡單，不同機組采用樹形導航切換。圖形界面在控制站和中心服務器都得以實現(xiàn)。

　　3、報警系統(tǒng)：系統(tǒng)能夠及時顯示風電組運行過程中發(fā)生的故障，包括故障前的預警，系統(tǒng)可顯示故障的發(fā)生時間及故障類型，通過聲音、圖像以及短信郵件等形式快速反饋到管理人員，以便及時處理及消除故障，保證風電機組的安全和持續(xù)運行。例如為了提高安全性所有的風力發(fā)電機都安裝了防雷電系統(tǒng)，當塔身濕度超標時系統(tǒng)進行報警，并自動開啟除濕裝置，嚴重超標時需人為操作時提前告知操作員。

　　4、故障處理：系統(tǒng)提供故障處理機制，通過預先設置處理辦法，解決一些容易出現(xiàn)的常規(guī)問題，例如當電壓超標的情況下，系統(tǒng)自動開啟變壓裝置，當調節(jié)到正常值后，變壓裝置自動關閉。

　　5、設備管理：

　　系統(tǒng)除了可以對各風電機組的運行狀態(tài)進行數(shù)據(jù)顯示，還可以對設備進行操作，如開停機組、手/自動控制以及大/小發(fā)電機工作等情況，通過各風電機組的狀態(tài)了解整個風電場的運行情況。

　　6、電力管理：

　　系統(tǒng)能夠對風電機組實現(xiàn)集中控制。并對發(fā)電電力進行監(jiān)控，發(fā)電時間，累計發(fā)電等，值班員在集中控制室內(nèi)，只需對標明某種功能的相應鍵進行操作，就能對下位機進行改變設置狀態(tài)和對其實施控制。如開機、停機和左右調向等。該操作同時具有權限管理，以保證整個風電場的運行安全。

　　7、動態(tài)增加機組

　　系統(tǒng)提供動態(tài)增加機組功能。

　　管理，監(jiān)控軟件具有運行數(shù)據(jù)的定時打印和人工即時打印以及故障自動記錄的功能，以便隨時查看風電場運行狀況的歷史記錄情況。

　　系統(tǒng)顯示各臺機組的運行數(shù)據(jù)。如每臺機組的瞬時發(fā)電功率、累計發(fā)電量、發(fā)電小時數(shù)、風輪及電機的轉速和風速、風向等