紫金橋軟件再現風電機組監控解決方案

背景分析：

　　隨著地球常規資源的日益匱乏，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，積極推動風電產業的發展，相信不久的將來，中國的風力發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據庫的風電機組監控系統解決方案，實現了對風電機組及電力傳輸的自動監控。網絡構造過程中，機組物理距離，現場電磁干擾等該行業獨有的特點成為了考驗不同廠商工業以太網設備性能的分水嶺。

　　系統組成：

1、風力發電配電系統：

　　與火電和電相比，風力發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電站提供專用的配電電源，特別是在風力發電的塔筒內，都是由塔筒內部690V母線經過降壓變壓器降壓后得到配電電源，供照明以及監測設備等一些用電器使用。

2、風力發電機組系統：

　　一般來說，整個風電場包括眾多風力發電機組，分布在發電田中。發電機組頂部的渦輪發電機負責發電，前端是可調整角度的風葉，系統可以根據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電機。每臺發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據。通過偵測風向，控制系統便會調整齒輪，使風葉轉向適當角度以充分利用風能進行發電。

　　機組運行過程中進行監測的相關參數包括：（1）電網參數，包括電網三相電壓、三相電流、電網頻率、功率因數等。電壓故障檢測：電網電壓閃變、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，包括風速、風向、環境溫度等。（3）機組狀態參數檢測，包括：風輪轉速、發電機轉速、發電機線圈溫度、發電機前后軸承溫度、齒輪箱油溫度、齒輪箱前后軸承溫度、液壓系統油溫、油壓、油位、機艙振動、電纜紐轉、機艙溫度等。

　　發電田中的所有的渦輪發電機組都連接在同一個局域網中，各個發電機組頂端的控制箱均使用以太網和塔底部的光纖網絡連接。該環網與遠程控制站相連形成一個冗余環網。遠程控制站采用紫金橋前置數據采集軟件RealScada實現數據采集和監控，并分析搜集到的數據，從而調整發電機組參數，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據向上傳輸到數據中心服務器，實現對全局數據的管理和上層應用。

3、風力發電電能傳輸系統：

　　風電機組將電力系統傳輸到電力總線上，

　　系統實現功能：

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

　　1、數據采集：系統遠程控制站可提取PLC采集到的數據，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，系統運行時間和其他相關數據，并并保存歷史。這部分工作主要在控制站完成。

　2、圖形界面：系統對采集到的數據進行實時顯示，顯示方式有圖形界面，曲線，報表，數字值等形式，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。

　　3、報警系統：系統能夠及時顯示風電組運行過程中發生的故障，包括故障前的預警，系統可顯示故障的發生時間及故障類型，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運行。例如為了提高安全性所有的風力發電機都安裝了防雷電系統，當塔身濕度超標時系統進行報警，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，解決一些容易出現的常規問題，例如當電壓超標的情況下，系統自動開啟變壓裝置，當調節到正常值后，變壓裝置自動關閉。

　　5、設備管理：

　　系統除了可以對各風電機組的運行狀態進行數據顯示，還可以對設備進行操作，如開停機組、手/自動控制以及大/小發電機工作等情況，通過各風電機組的狀態了解整個風電場的運行情況。

　　6、電力管理：

　　系統能夠對風電機組實現集中控制。并對發電電力進行監控，發電時間，累計發電等，值班員在集中控制室內，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、動態增加機組

　　系統提供動態增加機組功能。

　　管理，監控軟件具有運行數據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。

　　系統顯示各臺機組的運行數據。如每臺機組的瞬時發電功率、累計發電量、發電小時數、風輪及電機的轉速和風速、風向等