李金輝

摘 要：本文介紹了某大型風(fēng)力發(fā)電場中的一個中央監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、監(jiān)控系統(tǒng)原理、軟件模塊組成和實際運行效果。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電 中央監(jiān)控 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?人機(jī)交互界面

中圖分類號：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0008-02

1 概述

本文介紹了某大型風(fēng)力發(fā)電場中的中央監(jiān)控系統(tǒng)，考慮到風(fēng)電場運行管理要求，使用友好的中/英文人機(jī)界面，通過與風(fēng)機(jī)前置適配器的結(jié)合獲得風(fēng)機(jī)的各個實時數(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(fēng)電場各個風(fēng)機(jī)的自動化監(jiān)控，并以圖形或列表界面形式顯示風(fēng)機(jī)運行的主要信息。它采用C/S結(jié)構(gòu)設(shè)計，以各個風(fēng)機(jī)主輪詢方式實現(xiàn)風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)的實時顯示，以各個風(fēng)機(jī)單獨查詢方式實現(xiàn)選定風(fēng)機(jī)的實時詳細(xì)狀態(tài)顯示，以控制命令下達(dá)方式實現(xiàn)對選定風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程控制。

2 中央監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

風(fēng)場一般建在開闊地帶，氣候環(huán)境比較惡劣，容易遭到強(qiáng)雷擊侵?jǐn)_，風(fēng)電設(shè)備本身工作時的機(jī)械振動和電磁輻射較大，因此，對監(jiān)控系統(tǒng)通信設(shè)備的可靠性要求很高，所以實時、可靠和抗惡劣環(huán)境的工業(yè)以太網(wǎng)成為電力工業(yè)聯(lián)網(wǎng)和控制通訊的首選。中央監(jiān)控系統(tǒng)運行在位于中央控制室（升壓站中控室）的上位機(jī)（服務(wù)器）之上，通過與分散在風(fēng)電場上的每臺風(fēng)力機(jī)的下位機(jī)（風(fēng)機(jī)控制器）進(jìn)行以太網(wǎng)通信，實現(xiàn)對全場風(fēng)力機(jī)的集群監(jiān)控。

風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)采用100 M的光纖環(huán)網(wǎng)，風(fēng)機(jī)通過塔底的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接到風(fēng)場的環(huán)網(wǎng)上。如果風(fēng)機(jī)較多（大于30臺），可以將風(fēng)機(jī)分成多個網(wǎng)段，每個網(wǎng)段都是一個環(huán)網(wǎng)，這樣增加了網(wǎng)絡(luò)的冗余度和可靠性。通過中控室的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)將各網(wǎng)段組成一個風(fēng)場局域網(wǎng)。

工業(yè)以太網(wǎng)通訊解決方案在每個風(fēng)機(jī)的塔底控制柜內(nèi)和中控室各放一臺光纖自愈環(huán)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)的型號與每臺風(fēng)電機(jī)組所有的交換機(jī)相同。交換機(jī)采用2個光口，4個電口。中央監(jiān)控系統(tǒng)采用閉環(huán)的雙網(wǎng)絡(luò)連接所有的風(fēng)電機(jī)組。光纖閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)支持兩種安裝方法：一種是風(fēng)電機(jī)組按照成排得方法來安裝，為8芯單模直埋鎧裝光纜。另外一種為直接閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)安裝，為6芯單模直埋鎧裝光纜。

在中央控制室內(nèi)部和風(fēng)電機(jī)組與控制器之間采用雙絞線以太網(wǎng)。

3 監(jiān)控系統(tǒng)原理

中央監(jiān)控系統(tǒng)采用兩層結(jié)構(gòu)，即中央控制室結(jié)構(gòu)和風(fēng)電機(jī)組塔基柜監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)兩部分。

3.1 塔底柜監(jiān)控系統(tǒng)部分

塔基柜監(jiān)控系統(tǒng)部分主要為一臺監(jiān)控系統(tǒng)工業(yè)交換機(jī)。所有的塔底柜工業(yè)交換機(jī)通過光口連接成為一個閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)。

工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)必須具備自愈環(huán)網(wǎng)功能，可以在環(huán)網(wǎng)內(nèi)的通信光纖或交換機(jī)因各種原因發(fā)生故障時，實現(xiàn)快速的環(huán)網(wǎng)自愈倒換，可靠通信，環(huán)網(wǎng)自愈時間應(yīng)小于100 ms。所有的切換過程不要人工干預(yù)，而且不會丟失任何通訊數(shù)據(jù)。

通訊協(xié)議可采用BACHMANN公司的Mjvis/OPC/Modebus協(xié)議，該協(xié)議是基于以太網(wǎng)TCP的高層協(xié)議。

3.2 中控室部分

中央控制室標(biāo)準(zhǔn)安裝1臺服務(wù)器和1臺監(jiān)控終端計算機(jī)。服務(wù)器除了“監(jiān)控風(fēng)電機(jī)組運行的人機(jī)界面”功能不運行外，實現(xiàn)其他所有的軟件功能。為了提高系統(tǒng)的性能，可以把歷史數(shù)據(jù)庫、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)通訊網(wǎng)關(guān)放置在單獨的服務(wù)器上。

監(jiān)控終端計算機(jī)數(shù)量可以按照用戶的要求配置為更多數(shù)量，每臺終端的功能完全相同，并且不會沖突。

4 系統(tǒng)軟件描述

4.1 概述

監(jiān)控系統(tǒng)主要包含5個程序模塊。

風(fēng)電機(jī)組控制器數(shù)據(jù)通訊模塊。

實時數(shù)據(jù)庫模塊。

歷史數(shù)據(jù)庫模塊。

監(jiān)控系統(tǒng)中央控制室人機(jī)界面模塊。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件對外擴(kuò)展通訊接口。

4.2 數(shù)據(jù)采集模塊說明

數(shù)據(jù)采集模塊用來獲取整個風(fēng)場所有風(fēng)電機(jī)組的數(shù)據(jù)。支持同時采集并發(fā)連接100臺以內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組，數(shù)據(jù)刷新率高。

4.3 實時數(shù)據(jù)處理模塊

實時數(shù)據(jù)處理模塊保存風(fēng)電場的所有實時數(shù)據(jù)。

4.4 歷史數(shù)據(jù)處理模塊

監(jiān)控系統(tǒng)具有專門用于工業(yè)現(xiàn)場的大型歷史數(shù)據(jù)庫，可以保存風(fēng)電場幾萬億條的歷史數(shù)據(jù)記錄，同時不會因為歷史數(shù)據(jù)記錄的增加而增加歷史數(shù)據(jù)記錄的查詢時間。

4.5 中央監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面模塊

本監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面友好，操作顯示簡潔明了；能夠顯示各臺機(jī)組的運行數(shù)據(jù)；能夠顯示各風(fēng)電機(jī)組的運行狀態(tài)；能夠及時顯示各風(fēng)電機(jī)組運行過程中發(fā)生的故障；能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組實現(xiàn)開機(jī)，停機(jī)等控制；具有實時趨勢和歷史趨勢查看功能； 能夠顯示并導(dǎo)出歷史報表。

本監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面主要包括以下畫面。

系統(tǒng)主畫面。該畫面顯示整個風(fēng)電場所有風(fēng)電機(jī)組的分布情況及各風(fēng)電機(jī)組運行狀態(tài)和實時風(fēng)速，功率。通過各風(fēng)機(jī)圖標(biāo)可以查看該風(fēng)機(jī)更詳細(xì)的信息（見圖1）。

風(fēng)機(jī)運行狀態(tài)畫面。用以顯示各臺風(fēng)電機(jī)組詳細(xì)運行狀態(tài)及參數(shù)?？梢钥吹絾闻_風(fēng)電機(jī)組各部件或各部位的運行數(shù)據(jù)實時顯示。

圖標(biāo)畫面?？刹榭慈珗鲲L(fēng)電機(jī)組或某臺風(fēng)電機(jī)組功率曲線、歷史趨勢圖、風(fēng)頻圖、關(guān)系對比圖和風(fēng)玫瑰圖。

報警畫面。顯示詳細(xì)的報警信息，包括風(fēng)機(jī)編號，報警時間，報警類型，報警信息等。

風(fēng)機(jī)狀態(tài)日志畫面。顯示詳細(xì)的風(fēng)機(jī)狀態(tài)信息，包括風(fēng)機(jī)編號，狀態(tài)時間，狀態(tài)信息等。

風(fēng)機(jī)歷時瞬態(tài)數(shù)據(jù)查詢。查詢單臺風(fēng)機(jī)秒級統(tǒng)計的運行數(shù)據(jù)，用于風(fēng)機(jī)性能分析。

運行報表畫面?？缮蓺v史報表并導(dǎo)出報表。

風(fēng)機(jī)控制窗口。執(zhí)行風(fēng)電機(jī)組啟動，停止控制，偏航控制，風(fēng)機(jī)報警復(fù)位。

5 結(jié)論

風(fēng)電場中央監(jiān)控室是風(fēng)電場建設(shè)的一個重要組成部分，風(fēng)電場中央監(jiān)控需要像電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)一樣系統(tǒng)化、規(guī)范化、行業(yè)化。隨著風(fēng)電場中央監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)成熟，風(fēng)電場監(jiān)控將和水電、火電監(jiān)控一樣，進(jìn)入一個成熟的階段。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙斌，溫冰，等.大型風(fēng)電場的監(jiān)控系統(tǒng)[J].新能源，1998（20）：1-3.

[2] 王承熙，張源.風(fēng)力發(fā)電[m].中國電力出版社，2003.

摘 要：本文介紹了某大型風(fēng)力發(fā)電場中的一個中央監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、監(jiān)控系統(tǒng)原理、軟件模塊組成和實際運行效果。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電 中央監(jiān)控 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?人機(jī)交互界面

中圖分類號：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0008-02

1 概述

本文介紹了某大型風(fēng)力發(fā)電場中的中央監(jiān)控系統(tǒng)，考慮到風(fēng)電場運行管理要求，使用友好的中/英文人機(jī)界面，通過與風(fēng)機(jī)前置適配器的結(jié)合獲得風(fēng)機(jī)的各個實時數(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(fēng)電場各個風(fēng)機(jī)的自動化監(jiān)控，并以圖形或列表界面形式顯示風(fēng)機(jī)運行的主要信息。它采用C/S結(jié)構(gòu)設(shè)計，以各個風(fēng)機(jī)主輪詢方式實現(xiàn)風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)的實時顯示，以各個風(fēng)機(jī)單獨查詢方式實現(xiàn)選定風(fēng)機(jī)的實時詳細(xì)狀態(tài)顯示，以控制命令下達(dá)方式實現(xiàn)對選定風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程控制。

2 中央監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

風(fēng)場一般建在開闊地帶，氣候環(huán)境比較惡劣，容易遭到強(qiáng)雷擊侵?jǐn)_，風(fēng)電設(shè)備本身工作時的機(jī)械振動和電磁輻射較大，因此，對監(jiān)控系統(tǒng)通信設(shè)備的可靠性要求很高，所以實時、可靠和抗惡劣環(huán)境的工業(yè)以太網(wǎng)成為電力工業(yè)聯(lián)網(wǎng)和控制通訊的首選。中央監(jiān)控系統(tǒng)運行在位于中央控制室（升壓站中控室）的上位機(jī)（服務(wù)器）之上，通過與分散在風(fēng)電場上的每臺風(fēng)力機(jī)的下位機(jī)（風(fēng)機(jī)控制器）進(jìn)行以太網(wǎng)通信，實現(xiàn)對全場風(fēng)力機(jī)的集群監(jiān)控。

風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)采用100 M的光纖環(huán)網(wǎng)，風(fēng)機(jī)通過塔底的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接到風(fēng)場的環(huán)網(wǎng)上。如果風(fēng)機(jī)較多（大于30臺），可以將風(fēng)機(jī)分成多個網(wǎng)段，每個網(wǎng)段都是一個環(huán)網(wǎng)，這樣增加了網(wǎng)絡(luò)的冗余度和可靠性。通過中控室的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)將各網(wǎng)段組成一個風(fēng)場局域網(wǎng)。

工業(yè)以太網(wǎng)通訊解決方案在每個風(fēng)機(jī)的塔底控制柜內(nèi)和中控室各放一臺光纖自愈環(huán)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)的型號與每臺風(fēng)電機(jī)組所有的交換機(jī)相同。交換機(jī)采用2個光口，4個電口。中央監(jiān)控系統(tǒng)采用閉環(huán)的雙網(wǎng)絡(luò)連接所有的風(fēng)電機(jī)組。光纖閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)支持兩種安裝方法：一種是風(fēng)電機(jī)組按照成排得方法來安裝，為8芯單模直埋鎧裝光纜。另外一種為直接閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)安裝，為6芯單模直埋鎧裝光纜。

在中央控制室內(nèi)部和風(fēng)電機(jī)組與控制器之間采用雙絞線以太網(wǎng)。

3 監(jiān)控系統(tǒng)原理

中央監(jiān)控系統(tǒng)采用兩層結(jié)構(gòu)，即中央控制室結(jié)構(gòu)和風(fēng)電機(jī)組塔基柜監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)兩部分。

3.1 塔底柜監(jiān)控系統(tǒng)部分

塔基柜監(jiān)控系統(tǒng)部分主要為一臺監(jiān)控系統(tǒng)工業(yè)交換機(jī)。所有的塔底柜工業(yè)交換機(jī)通過光口連接成為一個閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)。

工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)必須具備自愈環(huán)網(wǎng)功能，可以在環(huán)網(wǎng)內(nèi)的通信光纖或交換機(jī)因各種原因發(fā)生故障時，實現(xiàn)快速的環(huán)網(wǎng)自愈倒換，可靠通信，環(huán)網(wǎng)自愈時間應(yīng)小于100 ms。所有的切換過程不要人工干預(yù)，而且不會丟失任何通訊數(shù)據(jù)。

通訊協(xié)議可采用BACHMANN公司的Mjvis/OPC/Modebus協(xié)議，該協(xié)議是基于以太網(wǎng)TCP的高層協(xié)議。

3.2 中控室部分

中央控制室標(biāo)準(zhǔn)安裝1臺服務(wù)器和1臺監(jiān)控終端計算機(jī)。服務(wù)器除了“監(jiān)控風(fēng)電機(jī)組運行的人機(jī)界面”功能不運行外，實現(xiàn)其他所有的軟件功能。為了提高系統(tǒng)的性能，可以把歷史數(shù)據(jù)庫、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)通訊網(wǎng)關(guān)放置在單獨的服務(wù)器上。

監(jiān)控終端計算機(jī)數(shù)量可以按照用戶的要求配置為更多數(shù)量，每臺終端的功能完全相同，并且不會沖突。

4 系統(tǒng)軟件描述

4.1 概述

監(jiān)控系統(tǒng)主要包含5個程序模塊。

風(fēng)電機(jī)組控制器數(shù)據(jù)通訊模塊。

實時數(shù)據(jù)庫模塊。

歷史數(shù)據(jù)庫模塊。

監(jiān)控系統(tǒng)中央控制室人機(jī)界面模塊。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件對外擴(kuò)展通訊接口。

4.2 數(shù)據(jù)采集模塊說明

數(shù)據(jù)采集模塊用來獲取整個風(fēng)場所有風(fēng)電機(jī)組的數(shù)據(jù)。支持同時采集并發(fā)連接100臺以內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組，數(shù)據(jù)刷新率高。

4.3 實時數(shù)據(jù)處理模塊

實時數(shù)據(jù)處理模塊保存風(fēng)電場的所有實時數(shù)據(jù)。

4.4 歷史數(shù)據(jù)處理模塊

監(jiān)控系統(tǒng)具有專門用于工業(yè)現(xiàn)場的大型歷史數(shù)據(jù)庫，可以保存風(fēng)電場幾萬億條的歷史數(shù)據(jù)記錄，同時不會因為歷史數(shù)據(jù)記錄的增加而增加歷史數(shù)據(jù)記錄的查詢時間。

4.5 中央監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面模塊

本監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面友好，操作顯示簡潔明了；能夠顯示各臺機(jī)組的運行數(shù)據(jù)；能夠顯示各風(fēng)電機(jī)組的運行狀態(tài)；能夠及時顯示各風(fēng)電機(jī)組運行過程中發(fā)生的故障；能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組實現(xiàn)開機(jī)，停機(jī)等控制；具有實時趨勢和歷史趨勢查看功能； 能夠顯示并導(dǎo)出歷史報表。

本監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面主要包括以下畫面。

系統(tǒng)主畫面。該畫面顯示整個風(fēng)電場所有風(fēng)電機(jī)組的分布情況及各風(fēng)電機(jī)組運行狀態(tài)和實時風(fēng)速，功率。通過各風(fēng)機(jī)圖標(biāo)可以查看該風(fēng)機(jī)更詳細(xì)的信息（見圖1）。

風(fēng)機(jī)運行狀態(tài)畫面。用以顯示各臺風(fēng)電機(jī)組詳細(xì)運行狀態(tài)及參數(shù)。可以看到單臺風(fēng)電機(jī)組各部件或各部位的運行數(shù)據(jù)實時顯示。

圖標(biāo)畫面?？刹榭慈珗鲲L(fēng)電機(jī)組或某臺風(fēng)電機(jī)組功率曲線、歷史趨勢圖、風(fēng)頻圖、關(guān)系對比圖和風(fēng)玫瑰圖。

報警畫面。顯示詳細(xì)的報警信息，包括風(fēng)機(jī)編號，報警時間，報警類型，報警信息等。

風(fēng)機(jī)狀態(tài)日志畫面。顯示詳細(xì)的風(fēng)機(jī)狀態(tài)信息，包括風(fēng)機(jī)編號，狀態(tài)時間，狀態(tài)信息等。

風(fēng)機(jī)歷時瞬態(tài)數(shù)據(jù)查詢。查詢單臺風(fēng)機(jī)秒級統(tǒng)計的運行數(shù)據(jù)，用于風(fēng)機(jī)性能分析。

運行報表畫面?？缮蓺v史報表并導(dǎo)出報表。

風(fēng)機(jī)控制窗口。執(zhí)行風(fēng)電機(jī)組啟動，停止控制，偏航控制，風(fēng)機(jī)報警復(fù)位。

5 結(jié)論

風(fēng)電場中央監(jiān)控室是風(fēng)電場建設(shè)的一個重要組成部分，風(fēng)電場中央監(jiān)控需要像電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)一樣系統(tǒng)化、規(guī)范化、行業(yè)化。隨著風(fēng)電場中央監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)成熟，風(fēng)電場監(jiān)控將和水電、火電監(jiān)控一樣，進(jìn)入一個成熟的階段。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙斌，溫冰，等.大型風(fēng)電場的監(jiān)控系統(tǒng)[J].新能源，1998（20）：1-3.

[2] 王承熙，張源.風(fēng)力發(fā)電[m].中國電力出版社，2003.

摘 要：本文介紹了某大型風(fēng)力發(fā)電場中的一個中央監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、監(jiān)控系統(tǒng)原理、軟件模塊組成和實際運行效果。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電 中央監(jiān)控 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?人機(jī)交互界面

中圖分類號：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0008-02

1 概述

本文介紹了某大型風(fēng)力發(fā)電場中的中央監(jiān)控系統(tǒng)，考慮到風(fēng)電場運行管理要求，使用友好的中/英文人機(jī)界面，通過與風(fēng)機(jī)前置適配器的結(jié)合獲得風(fēng)機(jī)的各個實時數(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(fēng)電場各個風(fēng)機(jī)的自動化監(jiān)控，并以圖形或列表界面形式顯示風(fēng)機(jī)運行的主要信息。它采用C/S結(jié)構(gòu)設(shè)計，以各個風(fēng)機(jī)主輪詢方式實現(xiàn)風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)的實時顯示，以各個風(fēng)機(jī)單獨查詢方式實現(xiàn)選定風(fēng)機(jī)的實時詳細(xì)狀態(tài)顯示，以控制命令下達(dá)方式實現(xiàn)對選定風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程控制。

2 中央監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

風(fēng)場一般建在開闊地帶，氣候環(huán)境比較惡劣，容易遭到強(qiáng)雷擊侵?jǐn)_，風(fēng)電設(shè)備本身工作時的機(jī)械振動和電磁輻射較大，因此，對監(jiān)控系統(tǒng)通信設(shè)備的可靠性要求很高，所以實時、可靠和抗惡劣環(huán)境的工業(yè)以太網(wǎng)成為電力工業(yè)聯(lián)網(wǎng)和控制通訊的首選。中央監(jiān)控系統(tǒng)運行在位于中央控制室（升壓站中控室）的上位機(jī)（服務(wù)器）之上，通過與分散在風(fēng)電場上的每臺風(fēng)力機(jī)的下位機(jī)（風(fēng)機(jī)控制器）進(jìn)行以太網(wǎng)通信，實現(xiàn)對全場風(fēng)力機(jī)的集群監(jiān)控。

風(fēng)場網(wǎng)絡(luò)采用100 M的光纖環(huán)網(wǎng)，風(fēng)機(jī)通過塔底的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)連接到風(fēng)場的環(huán)網(wǎng)上。如果風(fēng)機(jī)較多（大于30臺），可以將風(fēng)機(jī)分成多個網(wǎng)段，每個網(wǎng)段都是一個環(huán)網(wǎng)，這樣增加了網(wǎng)絡(luò)的冗余度和可靠性。通過中控室的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)將各網(wǎng)段組成一個風(fēng)場局域網(wǎng)。

工業(yè)以太網(wǎng)通訊解決方案在每個風(fēng)機(jī)的塔底控制柜內(nèi)和中控室各放一臺光纖自愈環(huán)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)的型號與每臺風(fēng)電機(jī)組所有的交換機(jī)相同。交換機(jī)采用2個光口，4個電口。中央監(jiān)控系統(tǒng)采用閉環(huán)的雙網(wǎng)絡(luò)連接所有的風(fēng)電機(jī)組。光纖閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)支持兩種安裝方法：一種是風(fēng)電機(jī)組按照成排得方法來安裝，為8芯單模直埋鎧裝光纜。另外一種為直接閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)安裝，為6芯單模直埋鎧裝光纜。

在中央控制室內(nèi)部和風(fēng)電機(jī)組與控制器之間采用雙絞線以太網(wǎng)。

3 監(jiān)控系統(tǒng)原理

中央監(jiān)控系統(tǒng)采用兩層結(jié)構(gòu)，即中央控制室結(jié)構(gòu)和風(fēng)電機(jī)組塔基柜監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)兩部分。

3.1 塔底柜監(jiān)控系統(tǒng)部分

塔基柜監(jiān)控系統(tǒng)部分主要為一臺監(jiān)控系統(tǒng)工業(yè)交換機(jī)。所有的塔底柜工業(yè)交換機(jī)通過光口連接成為一個閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)。

工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)必須具備自愈環(huán)網(wǎng)功能，可以在環(huán)網(wǎng)內(nèi)的通信光纖或交換機(jī)因各種原因發(fā)生故障時，實現(xiàn)快速的環(huán)網(wǎng)自愈倒換，可靠通信，環(huán)網(wǎng)自愈時間應(yīng)小于100 ms。所有的切換過程不要人工干預(yù)，而且不會丟失任何通訊數(shù)據(jù)。

通訊協(xié)議可采用BACHMANN公司的Mjvis/OPC/Modebus協(xié)議，該協(xié)議是基于以太網(wǎng)TCP的高層協(xié)議。

3.2 中控室部分

中央控制室標(biāo)準(zhǔn)安裝1臺服務(wù)器和1臺監(jiān)控終端計算機(jī)。服務(wù)器除了“監(jiān)控風(fēng)電機(jī)組運行的人機(jī)界面”功能不運行外，實現(xiàn)其他所有的軟件功能。為了提高系統(tǒng)的性能，可以把歷史數(shù)據(jù)庫、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)通訊網(wǎng)關(guān)放置在單獨的服務(wù)器上。

監(jiān)控終端計算機(jī)數(shù)量可以按照用戶的要求配置為更多數(shù)量，每臺終端的功能完全相同，并且不會沖突。

4 系統(tǒng)軟件描述

4.1 概述

監(jiān)控系統(tǒng)主要包含5個程序模塊。

風(fēng)電機(jī)組控制器數(shù)據(jù)通訊模塊。

實時數(shù)據(jù)庫模塊。

歷史數(shù)據(jù)庫模塊。

監(jiān)控系統(tǒng)中央控制室人機(jī)界面模塊。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件對外擴(kuò)展通訊接口。

4.2 數(shù)據(jù)采集模塊說明

數(shù)據(jù)采集模塊用來獲取整個風(fēng)場所有風(fēng)電機(jī)組的數(shù)據(jù)。支持同時采集并發(fā)連接100臺以內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組，數(shù)據(jù)刷新率高。

4.3 實時數(shù)據(jù)處理模塊

實時數(shù)據(jù)處理模塊保存風(fēng)電場的所有實時數(shù)據(jù)。

4.4 歷史數(shù)據(jù)處理模塊

監(jiān)控系統(tǒng)具有專門用于工業(yè)現(xiàn)場的大型歷史數(shù)據(jù)庫，可以保存風(fēng)電場幾萬億條的歷史數(shù)據(jù)記錄，同時不會因為歷史數(shù)據(jù)記錄的增加而增加歷史數(shù)據(jù)記錄的查詢時間。

4.5 中央監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面模塊

本監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面友好，操作顯示簡潔明了；能夠顯示各臺機(jī)組的運行數(shù)據(jù)；能夠顯示各風(fēng)電機(jī)組的運行狀態(tài)；能夠及時顯示各風(fēng)電機(jī)組運行過程中發(fā)生的故障；能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組實現(xiàn)開機(jī)，停機(jī)等控制；具有實時趨勢和歷史趨勢查看功能； 能夠顯示并導(dǎo)出歷史報表。

本監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面主要包括以下畫面。

系統(tǒng)主畫面。該畫面顯示整個風(fēng)電場所有風(fēng)電機(jī)組的分布情況及各風(fēng)電機(jī)組運行狀態(tài)和實時風(fēng)速，功率。通過各風(fēng)機(jī)圖標(biāo)可以查看該風(fēng)機(jī)更詳細(xì)的信息（見圖1）。

風(fēng)機(jī)運行狀態(tài)畫面。用以顯示各臺風(fēng)電機(jī)組詳細(xì)運行狀態(tài)及參數(shù)?？梢钥吹絾闻_風(fēng)電機(jī)組各部件或各部位的運行數(shù)據(jù)實時顯示。

圖標(biāo)畫面?？刹榭慈珗鲲L(fēng)電機(jī)組或某臺風(fēng)電機(jī)組功率曲線、歷史趨勢圖、風(fēng)頻圖、關(guān)系對比圖和風(fēng)玫瑰圖。

報警畫面。顯示詳細(xì)的報警信息，包括風(fēng)機(jī)編號，報警時間，報警類型，報警信息等。

風(fēng)機(jī)狀態(tài)日志畫面。顯示詳細(xì)的風(fēng)機(jī)狀態(tài)信息，包括風(fēng)機(jī)編號，狀態(tài)時間，狀態(tài)信息等。

風(fēng)機(jī)歷時瞬態(tài)數(shù)據(jù)查詢。查詢單臺風(fēng)機(jī)秒級統(tǒng)計的運行數(shù)據(jù)，用于風(fēng)機(jī)性能分析。

運行報表畫面?？缮蓺v史報表并導(dǎo)出報表。

風(fēng)機(jī)控制窗口。執(zhí)行風(fēng)電機(jī)組啟動，停止控制，偏航控制，風(fēng)機(jī)報警復(fù)位。

5 結(jié)論

風(fēng)電場中央監(jiān)控室是風(fēng)電場建設(shè)的一個重要組成部分，風(fēng)電場中央監(jiān)控需要像電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)一樣系統(tǒng)化、規(guī)范化、行業(yè)化。隨著風(fēng)電場中央監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)成熟，風(fēng)電場監(jiān)控將和水電、火電監(jiān)控一樣，進(jìn)入一個成熟的階段。

參考文獻(xiàn)

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