【文章內(nèi)容簡介】 server（電場實時數(shù)據(jù)遠傳，分析數(shù)據(jù)同步，遠程訪問代理）5. SCADA 遠程數(shù)據(jù)中心 Remote data center（電場通訊，電場實時及分析數(shù)據(jù)匯集，數(shù)據(jù)集市）　SCADA 前置服務(wù)（parkservice）前置服務(wù)（parkservice）以 WINDOWS 服務(wù)的形式運行在 WINDOWS 操作系統(tǒng)下,主要完成與 PLC 的通訊，對中控和 SCADA 提供數(shù)據(jù)接口，對數(shù)據(jù)的采集分主要信息和其它信息的采集，主要信息循環(huán)采集，采集的數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存，供中控和 SCADA 調(diào)用，其它信息提供數(shù)據(jù)采集接口，當中控或 SCADA 要此數(shù)據(jù)時，采集數(shù)據(jù)，返回采集的數(shù)據(jù)。　SCADA 中央監(jiān)控系統(tǒng)（Central control system）：金風中央監(jiān)控使用數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。通過實現(xiàn)各個風機主輪訓(Main data)方式實現(xiàn)風機數(shù)據(jù)的實時顯示。通過實現(xiàn)各個風機單獨查詢方式獲得選定風機的實時詳細狀態(tài)顯示。通過實現(xiàn)命令下達方式實現(xiàn)對選定風機的就地控制。由于系統(tǒng)是就地控制系統(tǒng)。所以是一個相對獨立的自動化監(jiān)控系統(tǒng)。它通過與風機適配器的結(jié)合獲得風機的各實時數(shù)據(jù)并選擇存入數(shù)據(jù)庫中。通過分析處理、顯示、統(tǒng)計等一系列的過程來完成對風電廠各個風機的自動化監(jiān)控。? 完全獨立的、可追溯的、透明的操作，用戶可訂制監(jiān)測內(nèi)容，控制內(nèi)容、記錄和報告內(nèi)容；? 針對風機制造商、風電場開發(fā)商、風電場運營商和風電場的業(yè)主和投資商的不同需要，可以方便的定制軟件功能；? 統(tǒng)一的圖形界面為用戶顯示他們所有的風機；? 統(tǒng)一生產(chǎn)報表格式為用戶所有的風機；? 電網(wǎng)、變電所單元監(jiān)測，控制風電場的電力系統(tǒng)；? 氣象監(jiān)測單元是一個獨立的風速、氣象參數(shù)的監(jiān)測和分析；? 提供風力發(fā)電機組狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)，通過信息分析實現(xiàn)風力發(fā)電機組預(yù)測性維護；? 提供風力發(fā)電機組的載荷檢測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)風力發(fā)電機組各部件的壽命預(yù)測； 系統(tǒng)定義了各類參數(shù)的靈活查詢及統(tǒng)計的機制，可以根據(jù)用戶的不同需求進行合理、簡潔的設(shè)置及統(tǒng)計。方便了各類不同用戶的風機數(shù)據(jù)的編輯、分析、診斷的需求。就地通訊網(wǎng)絡(luò)是通過電纜、光纜等介質(zhì)將風機進行物理連接，對于介質(zhì)的選擇依據(jù)風電場的地理環(huán)境、風機的數(shù)量、風機之間的距離、風機與中央監(jiān)控室的距離、項目的投資以及對通訊速率的基本要求制定(推薦以單模光纜為傳輸介質(zhì))。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支持鏈形、星形、樹形第 17 頁等結(jié)構(gòu)。具體的連接方式需要確定風機的排布位置、及結(jié)合現(xiàn)場施工的便捷性制定。同時給業(yè)主提供詳細的光纜鋪設(shè)、光纖熔接技術(shù)文件。監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 SCADA 中央監(jiān)控軟件 金風 SCADA 中央監(jiān)控系統(tǒng)軟件是風電廠人員監(jiān)測、控制風機，獲取風機數(shù)據(jù)的平臺。金風科技針對業(yè)主的普遍要求，開發(fā)設(shè)計了適應(yīng)多種不同協(xié)議風機的中央監(jiān)控軟件，包括以下主要功能：　監(jiān)測功能可以實時監(jiān)測風機的運行狀態(tài)，包括：風速、功率、葉輪轉(zhuǎn)速、電機轉(zhuǎn)速、發(fā)電量、發(fā)電時間、外部功率、小風停機時間、小風故障時間、標準運行時間、總維護時間、偏航角、環(huán)境變量、風向角、發(fā)電機溫度、總發(fā)電時間、總維護時間、無功電度＋、總發(fā)電量、通電時間、總故障時間、無功電度－、消耗電量、風可利用時間、待機時間、小風停機時間、小風故障時間、定期檢修時間、外部故障時間、標準運行小時、機艙溫度、風向角、偏航角度、A 相電壓、A 相電流、B 相電壓、B 相電流、C 相電壓、C 相電流等狀態(tài)量。同時可以對全場進行監(jiān)控，主頁面里可以直接顯示每臺風機的當前狀態(tài)（正常、風機故障、通訊故障） ，每臺風機的當前數(shù)據(jù)（出力、風速） ，如圖所示：監(jiān)控軟件主頁面圖 控制功能a) 集中控制風電廠所有風機的開機、停機、復位、偏航。第 18 頁b) 單獨控制某臺風機的開機、停機、復位、偏航等風機相關(guān)操作。　記錄存儲功能a) 運行數(shù)據(jù)的存儲，包括：主要信息時間、風機狀態(tài)、風速、有功功率、電機發(fā)電量、電機發(fā)電量時間、葉輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、偏航角度、系統(tǒng)壓力、葉間壓力、風向角、機艙溫度、A 相電壓、B 相電壓、C 相電壓、A 相電流、B 相電流、C 相電流、功率因數(shù)、無功電度等．以數(shù)據(jù)庫文件方式進行存儲，每臺風機每天生成一個文件。b) 故障存儲，每次風機出現(xiàn)故障時，都會進行記錄。記錄的內(nèi)容包括：故障發(fā)生時間，事件名稱，存儲方式以數(shù)據(jù)庫文件進行存儲。以上數(shù)據(jù)具備打印功能，可以直接連接打印機打印出來。 報警功能a) 聲音報警：當風機出現(xiàn)故障時，觸發(fā)聲音保警或語音保警．值班人員可根據(jù)報警聲來得知現(xiàn)場風機發(fā)生故障，進行及時處理．b) 手機短信報警：通過配置短信模塊，當風機出現(xiàn)故障時，可以通過相應(yīng)的短信發(fā)送，將故障信息發(fā)送到定制的手機上，此功能可在有移動信號的任何地域使用。 權(quán)限設(shè)置（保護）功能系統(tǒng)采用了先進、簡便的用戶組、用戶權(quán)限自定義功能完成系統(tǒng)功能權(quán)限的自定義與保護。用戶可根據(jù)不同的操作需要定義含有不同權(quán)限的用戶組后添加屬于此用戶組的用戶，系統(tǒng)會根據(jù)登陸用戶所含有的不同權(quán)限檢索相應(yīng)的功能。此功能類似與 Windows 操作系統(tǒng)中的用戶組與用戶的關(guān)系。操作簡便、擁有較強的系統(tǒng)保護功能。 圖形繪制功能可以繪制每臺風機的功率曲線、風速趨勢圖、關(guān)系對比圖、風玫瑰圖、風速－時間曲線。數(shù)據(jù)可以導出。同時在同一個坐標系中，可以顯示該風機的具體采集數(shù)據(jù)，便于對比。 報表功能可以對單臺或分組風機進行分時段報表、日報表、月報表、年報表的統(tǒng)計。報表內(nèi)容包括：發(fā)電量、發(fā)電時間、維護時間、故障時間、可利用率、平均風速、最大風速、平均功率、最大功率、標準運行小時。 打印功能可以將以下數(shù)據(jù)進行打?。篴) 歷史運行數(shù)據(jù)b) 故障記錄c） 風機時段數(shù)據(jù)統(tǒng)計第 19 頁d） 風機日數(shù)據(jù)統(tǒng)計e） 風機月數(shù)據(jù)統(tǒng)計 系統(tǒng)日志、風機控制命令日志功能系統(tǒng)日志記錄功能可以記錄用戶登陸以及具體的操作日志，便于管理人員查詢值班人員查詢操作記錄。風機控制命令日志功能可以查詢現(xiàn)場操作人員對風機的控制、發(fā)送命令的具體操作記錄?？梢杂糜诟右?guī)范化的管理現(xiàn)場值班人員針對風機的各項操作。 風機參數(shù)設(shè)置功能在需要調(diào)整風機內(nèi)部參數(shù)設(shè)置值時，可直接通過中央監(jiān)控系統(tǒng)軟件使用此功能進行取值與設(shè)置操作，而無需在到現(xiàn)場風機內(nèi)部調(diào)整了。 風機校時功能在需要調(diào)整風機內(nèi)部時鐘時，可以在中央監(jiān)控系統(tǒng)軟件中使用風機校時功能進行校對時鐘，進行校對時，系統(tǒng)將根據(jù)中央監(jiān)控系統(tǒng)計算機時間進行對選定風機進行校時。使得電場所有風機能夠達到時鐘同步。 中央監(jiān)控系統(tǒng)可以采用 VPN 方式，使用遠程客戶端實現(xiàn)遠程控制風機運行。 中央監(jiān)控系統(tǒng)有中英文兩種版本。 SCADA 遠程監(jiān)控系統(tǒng)金風科技根據(jù)電力行業(yè)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控要求，確保數(shù)據(jù)的安全性，可以采用電力專網(wǎng)為傳輸介質(zhì)。如果配有完善的網(wǎng)絡(luò)路由器及防火墻，也可通過光纖、ISDN、 ADSL、CDMA 、 GPRS 等上 Inter，通過 VPN 實現(xiàn)遠程監(jiān)控。使遠程監(jiān)控機成為就地網(wǎng)絡(luò)中一臺客戶端，具備現(xiàn)場風機遠程監(jiān)控功能，軟件系統(tǒng)管理人員可以通過權(quán)限設(shè)置，來確定遠程客戶具備權(quán)限（特別是對控制權(quán)限的約定） ，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)測（監(jiān)控） 。遠程監(jiān)控示意圖如下：遠程監(jiān)控系統(tǒng)示意圖 SCADA 遠程監(jiān)控軟件因為遠程監(jiān)控端安裝系統(tǒng)與中央監(jiān)控端完成一樣，并通過 VPN 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有與中央監(jiān)控完全一樣的功能（注：建議系統(tǒng)管理員將其控制功能關(guān)閉） ?！CADA 代理服務(wù)器（Proxy server）：電場代理服務(wù)器主要完成電場實時數(shù)據(jù)的發(fā)送、分析數(shù)據(jù)結(jié)果的存儲、遠程訪問代理(remote access proxy)等功能。它一方面通過電場內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)與前置適配器和中控系統(tǒng)交第 20 頁互，另一方面與之相聯(lián)的外網(wǎng)通訊設(shè)備（如 CDMA/GPRS、寬帶路由器、MODEM）與互聯(lián)網(wǎng)或?qū)＞€網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，通過互聯(lián)網(wǎng)將風電場和風電機組的數(shù)據(jù)實時及各系統(tǒng)分析結(jié)果傳送到遠程數(shù)據(jù)中心。在設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊方案中，主要需要考慮數(shù)據(jù)通訊的易實現(xiàn)性和通訊的效率問題。為了降低風電機組的監(jiān)測數(shù)據(jù)接入遠程監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的難度，更好的適應(yīng)風電企業(yè)的實際情況，我們采用兩種不同方式分別傳輸實時數(shù)據(jù)及分析數(shù)據(jù)。? 實時數(shù)據(jù)傳輸：由于遠程監(jiān)控的時效性要求不高，實時數(shù)據(jù)傳輸時，可以通過參數(shù)設(shè)置及數(shù)據(jù)過濾，只發(fā)送間隔時段的最新瞬態(tài)數(shù)據(jù)。? 分析數(shù)據(jù)同步：為滿足電場及遠程分析數(shù)據(jù)結(jié)果的一致性要求，我們在分析數(shù)據(jù)的傳輸上直接利用了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分布式同步功能，它除了能簡化系統(tǒng)實現(xiàn)外，還同時實現(xiàn)了很多分析數(shù)據(jù)的增量發(fā)送，減少了通信量。　　代理服務(wù)器還兼負著遠程 WEB 用戶的訪問代理及遠程維護的通道等工作。它通過路由及NAT 映射，使外部網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的某些可訪問設(shè)備搭接通道?！CADA 遠程數(shù)據(jù)中心：遠程數(shù)據(jù)中心是一個應(yīng)用服務(wù)程序由一系列中間件（middle ware）組成，它有四個主要工作，一是一個負責接收各電場實時數(shù)據(jù)，形成內(nèi)存數(shù)據(jù)，以供 WEB 系統(tǒng)顯示；二是與各電場　數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)同步分析結(jié)果集；三是資源定位服務(wù)，提供遠程 WEB 訪問電場時，電場動態(tài)IP 定位問題；四是將分析結(jié)果匯總到風電行業(yè)數(shù)據(jù)倉庫(data warehouse )。　WEB 發(fā)布通過瀏覽器方式提供多電場的遠程監(jiān)視控制功能。中國的情況是電場采用集中式管理，一般情況下電場都是上萬千瓦。需要在電場建立中央監(jiān)控室，配置中央監(jiān)控系統(tǒng)，完成風機的監(jiān)視與控制。不采用遠程控制方式控制風機的運行。風機的遠程控制將使用瀏覽器作為客戶端，通過 SCADA 遠程監(jiān)控實現(xiàn)。 金風 1500kW 風力發(fā)電機組通訊介紹金風 1500kW 風力機采用工業(yè)以太網(wǎng) (Ether)的通訊方式，風力機端通訊接口為為 RJ45電氣接口。就地通訊網(wǎng)絡(luò)是通過電纜、光纜等介質(zhì)將風機進行物理連接，對于介質(zhì)的選擇依據(jù)風電場的地理環(huán)境、風機的數(shù)量、風機之間的距離、風機與中央監(jiān)控室的距離、項目的投資以及對通訊速率的基本要求制定(推薦以單模光纜為傳輸介質(zhì))。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支持鏈形、星形、環(huán)形等結(jié)構(gòu)。具體的連接方式需要確定風機的排布位置、及結(jié)合現(xiàn)場施工的便捷性制定。第 21 頁一、通訊拓撲結(jié)構(gòu)總線型網(wǎng)絡(luò) 總線型網(wǎng)絡(luò)指各網(wǎng)絡(luò)結(jié)點通過線路依次串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。總線型網(wǎng)絡(luò)的特點是組網(wǎng)簡單，但信息傳輸占用同一物理鏈路，信號傳輸速率受到限制。其網(wǎng)絡(luò)示意圖如下，如下圖。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)是指依次將各網(wǎng)絡(luò)結(jié)點連接后，將鏈路首尾結(jié)點也連接的網(wǎng)絡(luò)。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)是總線型網(wǎng)絡(luò)的改進，它使數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢礞溌酚?2 個方向，當一條鏈路出問題時，會啟用另一條鏈路，如下圖。星型網(wǎng)絡(luò)星型網(wǎng)絡(luò)是指某一結(jié)點與其他結(jié)點均有物理鏈路連接的網(wǎng)絡(luò)。星型網(wǎng)絡(luò)的特點是主結(jié)點與其他結(jié)點均有獨立的傳輸鏈路，信息傳輸速率高，信息獨立，保密性好，但組網(wǎng)復雜，成本高。其網(wǎng)絡(luò)示意圖如下：如下圖。從網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，布線的便捷性，成本綜合考慮，推薦采用環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)特點是可以防止因某臺風機斷電，導致后面風機數(shù)據(jù)不能上傳的情況，某電廠 5 臺兆瓦風力機通訊即采用的是環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如下圖二、光纜(光纖) 選型要求敷設(shè)方式：需要確定光纜采用架空還是直埋方式。架空可選 ADSS 型光纜，直埋可選 GYTA53 型光纜。光纖芯數(shù)：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需要，可選用用 4 芯或 8 新光纜。光纜芯數(shù)采用四芯時，要求按下圖的方式進行布線（以某風場 5 臺兆瓦風機為例） 。采用四芯光纜時，需要從最后一臺風機處再拉一根光纜去中控室。光纜芯數(shù)采用 8 芯，要求按下圖的方式進行布線。采用八芯光纜時，需要將其中的四芯從 31 32333534監(jiān)控室全部熔接起來， 這樣將增加熔接成本，但可以節(jié)省了光纜成本。單多模光纜：風機數(shù)量較少，排布均勻，離控制室距離近（小于 2kM）可選多模光纜；第 22 頁風機數(shù)量較多，排布不均勻，離控制室遠（大于 2kM）建議使用單模光纜。光纖接頭：需要和光纖轉(zhuǎn)換器接口類型一致，通常為 SC、ST、FC 型接頭，推薦采用是ST 型接頭。光纜預(yù)留：現(xiàn)場的每個通訊端（機組）都需要盤至少 15m 作為余量。三、光纖以太網(wǎng)交換機選型技術(shù)要求光纖以太網(wǎng)交換機是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中最重要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該設(shè)備運行的好壞，直接影響了網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，因此設(shè)備的選型要求至關(guān)重要，建議按照以下要求進行選型：1. 產(chǎn)品設(shè)計及元器件選用上滿足工業(yè)現(xiàn)場需要。2. 機械環(huán)境適應(yīng)性（耐振動、沖擊） 、氣候環(huán)境適應(yīng)性(工作溫度35－＋75；耐腐蝕、防塵、防水) ，滿足要求。3. 符合 IEEE 標準、電磁安全認證、工業(yè)控制設(shè)備認證等。4. 支持工業(yè)級環(huán)網(wǎng)協(xié)議，鏈路故障恢復時間小于 300 毫秒。5. 電源為寬電壓，工作電壓在 18VDC~36VDC，雙冗余設(shè)計，有過載保護功能。6. 安裝方式采用導軌式。7. 散熱方式為無風扇外殼散熱。8. 外殼材料為高強度和金外殼。9. 電口自行調(diào)整直行或交叉線，可選雙共或半雙工。10. 有 LED 燈顯示電源 /連接、活動狀態(tài)/速率。11. 可組成光纖鏈網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)、星型網(wǎng)、相切環(huán)。12. 應(yīng)具備 46 個電口；2 對光口，SC 或 ST 型單模接口。點對點傳輸距離在 20KM。四、機組內(nèi)光端機的原理及接線方式如下圖。第 23 頁光 纖 以 太 網(wǎng) 交 換 機X02X24V :30網(wǎng) 線上 一 臺 機 組 光 纖 下 一 臺 機 組 光 纖控 制 器第 24 頁五、通訊材料第 25 頁名稱 技術(shù)要求以太網(wǎng)端口 RJ45 電口電源 24VDC網(wǎng)線 屏蔽五類雙絞線,2 米光纖以太網(wǎng)交換機 2 個光口 6 個