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1、风电场 监控系统SCADA 电气中心 祁立电气中心 祁立2010-04-07绿色创想 友善之道目录一、概述及基础二、风场配置和网络结构三、组成结构四、实现功能五、功能结构六、远动规约介绍七、光纤通讯系统八、监控界面一、概述及基础SCADA（ Supervisor Control And Data Acquisition）系统，即数据采集和监控系统，它可以采集现场的数字量和模拟量并且可以对下位机所控制采集现场的数字量和模拟量并且可以对下位机所控制的现场进行现场或远端的实时监控，并提供必要的资料管理功能料管理功能 。风电站 SCADA通常指监视控制整个站点或分散在广袤 地区 的若干发 电 站点的集
2、控系统 ，该 系统 /软件用 于袤 的若干发 站点的集控系统 系统 软件用在控制中心监视、控制、管理风力发电机组。LCO或 RCO： LCO以及 RCO分别表示就地控制中心以及远程控制中心。当我们谈及 LCO时，我们是指设置在风场站点的控制中心。对于 RCO，我们是指设置在其他地区的控制中心 我们的 SCADA系统允许用置在其他地区的控制中心 。 我们的 系统允许用户在就地控制中心以及远程控制中心监视、控制、管理风电机组或风场理风电机组或风场 .一、概述及基础交换机和路由器： 交换机和路由器是指特定的网络设备，交换机用于将风电机组、计算机和其他网络设备联接起来 路由器用于在不同的网络间接收并转
3、发信息 （ 比如起来 。 路由器用于在不同的网络间接收并转发信息 （ 比如通过因特网在风场和一个远程控制中心之间）。风电机组路由器 所谓 “ 风电机组路由器 ” 是指装设： 所谓 风电机组路由器 是指装设于风电机组塔底、通过因特网将单台或多台风电机组与一个远程控制中心联接起来的小设备 。 这些路由器通常称为个远程控制中心联接起来的小设备 。 这些路由器通常称为“工业路由器”或“ M2M路由器”（ M2M是指机对机）。控制中心路由器： 本文中所有未安装在风电机组内的路由器被称为“控制中心路由器”。这些路由器可以是以小装置形式存在的硬件路由器，或是嵌入在 Windows或Li PC版的软件nux
4、版的软件 。风电机组路由器和控制中心路由器的区别 风电机组一、概述及基础： 风电机组路由器属于工业级产品，有更高的性能（比如温度范围、高可靠性 特别功能等 ）； 控制中心路由器可以是不需要高可靠性 、 特别功能等 ）； 控制中心路由器可以是不需要其他更高性能的标准路由器。本文附件中列有两类路由器的技术条件。WPM服务器： 缩写 WPM是指风场管理系统。所谓“ WPM服务器”是指用于管理一个风场的主机。各种 WPM应用软件运行在该主机上，如采集并存储今后使用的风电机组数据以及功率曲线计算等。控制中心的人员可以使用 WPM服务器来启动监视和控制软件。通过使用服务器中的“ RemoteDesk”和“
5、 RtA” 服务 控制中心人员可在自己的计算机终“ Remote pp” 服务 ， 控制中心人员可在自己的计算机终端上利用 WPM软件，而该软件仅安装并运行在 WPM服务器上 。上 。一、概述及基础VPN:VPN是指“虚拟专用网络”。电力系统“四遥”：所谓“四遥”是“遥测、遥信、遥控、遥调”技术的简称 .“遥测”是指利用电子技术远方测量集中显示诸如电流 电压 功率 压力 温度等方测量集中显示诸如电流 、 电压 、 功率 、 压力 、 温度等模拟量的系统技术，“遥信”是指远方监视电气开关和设备 、 机械设备的工作状态和运转情况状态等 ， “ 遥控 ”设备 、 机械设备的工作状态和运转情况状态等
6、， 遥控是指远方控制或保护电气设备及电气化机械设备的分合起停等工作状态，“遥调”是指远方设定及调整所控设备的工作参数、标准参数等。一、概述及基础风力发电场对网络设备的需求： 1、风电应用环境恶劣，昼夜温差大，风沙严重，要求工作温度： 40 75 存储温度： 45 85 ，存储湿度：0% 95%，无凝结。电磁环境恶劣 需要 业交换机具有较强的抗电磁 2、 电磁环境恶劣 ， 需要 工 业交换机具有较强的抗电磁 干扰能力、长时间的平均无故障时间。3 为了保障通信的可靠性 要求建立冗余的环网 具有 、 为了保障通信的可靠性 ， 要求建立冗余的环网 ， 具有快速自愈功能。通信网络出故障时，能够自动平滑的
7、切换到冗余备份线路 。到冗余备份线路 。 4、为了保证远程监控的数据的安全性，交换机需要有全面的网络安全设置 。面的网络安全设置 。一、概述及基础AMSC Windtec SCADA风电场监控系统，是Windtec公司总结其多年开发和现场成功的运行经验，采用先进的计算机软硬件技术和网络技术 专门为采用先进的计算机软硬件技术和网络技术 ， 专门为 风电场设计的计算机监控系统。该系统遵循国际相关标准 采用全新的设计和开该系统遵循国际相关标准 ， 采用全新的设计和开发技术，能够满足不同规模的风电场对后台监控系统的要求。 Windtec SCADA风电场监控系统具有最佳的资源与规模适应性，人机界面友好
8、，能够达到所见即所得的效果。系统根据用户要求可按现场工程量最小设计 便于系统的现场安装维护 为风电场运行维护设计 ， 便于系统的现场安装维护 ， 为风电场运行维护人员提供运行和监视所需的各项功能和手段，减轻运行维护人员的工作强度 为提高风电场运行的稳定性行维护人员的工作强度 ， 为提高风电场运行的稳定性和可靠性提供了强有力的技术平台和支撑， WindtecSCADA监控系统软件是通用型风电场监控软件，适用于任何类型的风力发电机组。二、 风场配置 2.1单台风电机组的配置 机组内部：路由器、交换机。 远程控制中心：路由器、交换机、 WPM服务器、客户机。二、 风场配置 2.2 3台风电机组的配置
9、 机组配置：交换机、路由器、光纤。 远程控制中心：路由器、交换机 服务器 客户机换机 、 WPM服务器 、 客户机 。二、 风场配置233台以上风电机组的配置 2.3 台以上风电机组的配置 硬件：交换机、路由器、光纤。本地控制中心 交换机 路由器 服务器 本地控制中心 ： 交换机 、 路由器 、 WPM服务器 远程控制中心：交换机、路由器、客户机。二、网络结构报表事件打印机 客户端维护 PCWPM服务器客户端 客户端树形结构局域网工业以太网路由器路由器交换机交换机二、网络结构报表事件打印机 客户端WPM服务器维护 PC客户端 客户端环形结构局域网交换机路由器路由器工业以太网三、组成结构 中央监
10、控系统： WPM服务器 交换机交换机 路由器（ WEC路由器、控制中心路由器） 通讯电缆或光缆通讯电缆或光缆 远程监控系统：客户机 维护 PC维护四、实现功能整个风场的在线监测1.整个风场的在线监测 -对整个风场进行远程中央控制，使运行和维护更为容易以图表形式显示的发电量 如瞬时发电量 月年发电2. ， 、日、量等 使使用者感到更为亲切，不需要专门的人员进行数据的收集和记录行数据的收集和记录 .3.对单台风机的运行数据，如风速、叶轮转速、发电机转速、偏航角度 、 电风电压 、 功率因素等进行监测 偏航角度 、 电风电压 、 功率因素等进行监测使维护和故障排除更为容易，使停机时间最短4 对风机的
11、主要部件 如发电机绕组温度 齿轮箱油温 机. ， 、 、 机舱内部温度、液体连轴器温度、油冷器进口和出口温度，控制面板等进行监测 使维护和备件储备简单化 .四、实现功能5.历史运行数据的保存、查询及维护；6.风机故障报警、故障现场数据的保存与显示-能较早发现问题，以缩短停机时间；7.风电机组运行数据统计，包括日报表、月报表、年报表-报表自动生成，提高效率和管理水平；8.风电机组的远程控制，包括远程开机、停机、左右偏航、复位等-简化维护管理，改进反应时间 ;五、功能结构风电场中央监控系统风机控风机信查看曲查看报参数设控制信息曲线报表设置远程开机 远程停机风场全貌 单机信息 功率曲线年报表远程复位
12、 参数查看 参数修改风力分布 风速趋势日报表 月报表左右偏航瞬时最 历 故 故运行时值数据最近数据历史数据故障记录故障统计行统计六、远动通讯协议 所谓通信协议是指通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统 规定 通信双方必须共同遵控制字符定义等问题做出统 一 规定 ， 通信双方必须共同遵守。因此，也叫做通信控制规程，或称传输控制规程，它属于 ISOS OSI七层参考模型中的数据链路层属于 七层参考模型中的数据链路层 . IEC608705104规约 IEC608705101规约规约 远动 CDT规约 远动 DISA规约远动 规约
13、 远动 DNP3.0规约 远动 SC1801规约远动 规约六、远动通讯协议 6.1问答式规约 6.2循环式规约 6.3对等式规约 6.1.1问答式规约的特点是： （ 1） RTU有问必答，当 RTU收到主机查询命令后，必须在规定的时间内应答，否则视为本次通信失败。 （ 2） RTU无问不答，当 RTU未收到主机查询命令时，绝对不允许主动上报信不允许主动上报信六、远动通讯协议 6.1.2问答式规约的优点 应答式规约的优点有： （ 1）应答式规约允许多台 RTU以共线的方式共用一个通道，这样有助于节省通道 ， 提高通道占用率 。 对于区域 工 作站作站和为数众多的 RTU通信的情形，这种方式是很合
14、适的。 （ 2） 应答式规约采用变化信息传送策略 ， 从而大大压缩（ ） ，了数据块的长度，提高了数据传送速度。 （ 3） 应答式规约既可以采用全双工通道 ， 也可以采用半（ ） ，双工的通道，既可以采用点对点方式，又可以采用一点多址 或环形结构 ， 因 此通道适 应性强 。或环形结构 因 应性强六、远动通讯协议 6.1.3应答式规约的缺点 应答式规约的不足表现为 ：应答式规约的不足表现为 ： （1）由于不允许主动上报，应答式规约对事故的响应速度慢 ， 尤其是当通道的传输速率较低的情形 （ 如采用配电， （线载波通信时），这个问题会更突出。 （ 2） 由于采用变化信息传送策略 ， 应答式规约对
15、通道的（ ） ，要求较高，因为一次通信失败会带来比较大的损失。 （ 3） 应答式规约往往来用整帧校验的方式（ ） 应答式规约往往来用整帧校验的方式 。 （4）SCl801规约的容量较小，Modbus规约的对时间隔太短 这些不足均给使用带来较大困难短 ， 这些不足均给使用带来较大困难 。 （5）应答式规约一般仅允许多个从站和一个主站间进行数据传输数据传输 。6.2循环式规约 规约中的帧结构具有帧同步字、控制字、帧类别和信息字。其中帧同步字是用作一帧的开头，要求帧同步字具有较好的自相关特性 以便对方比较容易捕捉 检出帧同步 还的自相关特性 ， 以便对方比较容易捕捉 ， 检出帧同步 。 还要求帧同步具有较小的假同步概率，防止假同步发生。控制字是指明帧的类别 共有多少字节 以及发送信息的源制字是指明帧的类别 ， 共有多少字节 ， 以及发送信息的源地址、目的地址等。 循环式规约要求循环往复不停顿地传送信息 。循环式规约要求循环往复不停顿地传送信息 。 传送信息的内容在受到干扰而拒受以后，在下一帧还可以传送 ， 丢失的信息还可以得到补救 ， 保护性措施可以降低传送 ， 丢失的信息还可以得到补救 ， 保护性措施可以降低要求。 可以采用位同步和波形的积分检出等提高通道传输质量的措施。 可以适用于单工或双工通道，但不能用于半双工通道。此种通信规约传输信息的有效率较低种通
