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風(fēng)電場(chǎng)SCADA及AGCAVC軟件簡(jiǎn)介
發(fā)布時(shí)間： 2024-03-30 點(diǎn)擊次數： 604次風(fēng)電場(chǎng)SCADA及AGCAVC軟件簡(jiǎn)介
一、項目概況
風(fēng)場(chǎng)監控系統布置于風(fēng)場(chǎng)監控室內，由風(fēng)機監控系統、風(fēng)電場(chǎng)功率管理系統（能量管理系統）、第三方接口系統組成。其主要包括風(fēng)機監控、數據采集、數據存儲、數據查詢(xún)、數據呈現、Web發(fā)布、風(fēng)機管理、風(fēng)場(chǎng)調度、安全審計等功能。
二、項目部署 風(fēng)電場(chǎng)SCADA軟件系統是風(fēng)電場(chǎng)遠程控制系統的組成部分，風(fēng)電場(chǎng)遠程控制系統由網(wǎng)絡(luò )通訊系統、風(fēng)電場(chǎng)SCADA軟件系統組成。風(fēng)電場(chǎng)遠程控制系統的網(wǎng)絡(luò )通訊、服務(wù)器、操作員站、操作系統等由甲方提供，乙方保證在甲方提供的通訊網(wǎng)絡(luò )、服務(wù)器系統上能正常運行乙方所供的SCADA軟件系統。甲方所供網(wǎng)絡(luò )通訊及服務(wù)器部署如下圖1。 
風(fēng)電場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )通訊采用光纜傳輸，風(fēng)機與風(fēng)機之間的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構采用可自愈式以太環(huán)網(wǎng)結構，風(fēng)場(chǎng)級拓撲結構為多環(huán)結構。風(fēng)機機艙與塔基之間的連接光纜為多模光纜。風(fēng)機與風(fēng)機之間及風(fēng)機與監控中心之間的連接均為單模光纜。風(fēng)場(chǎng)通訊網(wǎng)絡(luò )環(huán)內采用100M光纖以太網(wǎng)絡(luò )。核心交換機與風(fēng)場(chǎng)監控系統服務(wù)器的接口采用1000M以太網(wǎng)。 硬件系統包括數采服務(wù)器2臺、數據服務(wù)器2臺、應用服務(wù)器2臺（應用服務(wù)器通常與數采服務(wù)器合二為一）、發(fā)布機1臺、I/O機1臺，操作員站1臺、若干安全隔離設備。其中，數據服務(wù)器存放歷史數據，具體實(shí)施過(guò)程中，甲方可根據風(fēng)場(chǎng)規模進(jìn)行服務(wù)器配置，小規模風(fēng)場(chǎng)可將數采服務(wù)器、數據服務(wù)器、應用服務(wù)器合而為一，對于大規模風(fēng)場(chǎng)可部署多臺數采服務(wù)器、數據服務(wù)器及應用服務(wù)器，軟件采用模塊化設計，可部署于同一臺服務(wù)器也可分別部署。 三、軟件設計說(shuō)明 將軟件分為三層，其組成和框架如下圖2： 
關(guān)于該系統開(kāi)發(fā)，軟件部署主要包括風(fēng)機數采服務(wù)器程序、應用服務(wù)器程序、數據服務(wù)器程序、發(fā)布機程序、I/O機程序。 將該監控系統程序根據功能結構劃分為三層，采集層、服務(wù)層、前端網(wǎng)站，每部分均可根據服務(wù)器分布情況獨立安裝部署，程序之間均采用標準UDP或TCP協(xié)議。 I/O機主要完成協(xié)議轉換及第三方接口通訊功能，主要通訊協(xié)議均部署在該服務(wù)器，在實(shí)際應用中，各技術(shù)協(xié)議是以應用的方式呈現的，可根據系統程序框架，自由添加協(xié)議，可對每個(gè)協(xié)議進(jìn)程進(jìn)行添加、關(guān)閉和配置。按照程序開(kāi)發(fā)架構方式，各通訊協(xié)議均可部署至任何一臺服務(wù)器。 發(fā)布機包含了完整的網(wǎng)站服務(wù)、UI、網(wǎng)閘通訊、歷史數據記錄及查詢(xún)功能，將風(fēng)機數據發(fā)布至公網(wǎng)，可遠程訪(fǎng)問(wèn)查看該風(fēng)場(chǎng)狀態(tài)。 根據軟件的三層結構，軟件的設計框架如圖3所示： 
1、SCADA展示層，首先需通過(guò)“檔案管理"模塊，錄入風(fēng)機模塊信息，并導入模塊點(diǎn)表； 2、根據模塊信息組合出風(fēng)機類(lèi)型，配置風(fēng)機相關(guān)的通信參數； 3、數據服務(wù)的部分，根據配置的風(fēng)機相關(guān)信息，生成數采所需的配置信息：如鏈路配置，IO點(diǎn)表信息，創(chuàng )建風(fēng)機通信的模塊； 4、風(fēng)機配置完成后，數采的部分開(kāi)始工作：各個(gè)通信模塊通過(guò)點(diǎn)表信息，采集風(fēng)機的數據，并將數據寫(xiě)入實(shí)時(shí)數據緩存； 5、實(shí)時(shí)數據rtdb緩存將數據進(jìn)行整理，分發(fā)給不同的應用模塊 6、實(shí)時(shí)數據模塊：指令通道，用于單獨處理SCADA下發(fā)的指令，并將指令下發(fā)給數采來(lái)控制風(fēng)機；apollo主要用于SCADA頁(yè)面的實(shí)時(shí)數據訂閱/發(fā)布；redis主要用于緩存實(shí)時(shí)數據，并緩存一些統計信息； 7、能量管理算法模塊：處理風(fēng)場(chǎng)本地調度、電網(wǎng)調度、集控調度；并將調度的過(guò)程進(jìn)行記錄； 8、歷史數據的部分是通過(guò)實(shí)時(shí)數據的接口進(jìn)行周期或者變位存盤(pán)；并定期做數據調度，處理統計信息；并需根據主控上傳的報警信息，處理報警數據的存盤(pán)； 9、SCADA展示層數據源從兩個(gè)方面獲?。簩?shí)時(shí)數據主要通過(guò)訂閱的方式從實(shí)時(shí)數據區獲??；歷史統計信息主要從歷史數據庫中獲??； 四、軟件功能介紹 1.系統實(shí)時(shí)報警:點(diǎn)擊頁(yè)面右上角鈴鐺，即可查看系統當前的實(shí)時(shí)報警信息。實(shí)時(shí)告警信息根據等級、內容分為：告警、故障和消息。每個(gè)告警信息包括：風(fēng)機名稱(chēng)，發(fā)生時(shí)間，恢復時(shí)間，報警代碼，內容，確認人、確認時(shí)間。 
2.風(fēng)場(chǎng)概覽:可以通過(guò)矩陣型、環(huán)線(xiàn)型、列表型、地圖行四種模式查看整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的運行狀態(tài)。通過(guò)不同的顯示方式，可以總觀(guān)風(fēng)場(chǎng)的全局風(fēng)場(chǎng)狀態(tài)和全局風(fēng)場(chǎng)運行參數。風(fēng)場(chǎng)狀態(tài)包括：風(fēng)機數量、發(fā)電臺數、啟動(dòng)臺數、故障臺數、限功臺數；全局風(fēng)場(chǎng)運行參數包括：當前風(fēng)速、總有功功率、總無(wú)功功率、總發(fā)電量、電網(wǎng)AGC、電網(wǎng)AVC、風(fēng)場(chǎng)AGC、風(fēng)場(chǎng)AVC等 1）矩陣型：矩陣型將整個(gè)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)機按編號進(jìn)行展示，展示內容包括：每臺風(fēng)機的運行狀態(tài)，通信狀態(tài)，總發(fā)電量、有功功率和故障碼。 
2）環(huán)線(xiàn)型：環(huán)線(xiàn)型是根據風(fēng)場(chǎng)組網(wǎng)方式，將同一環(huán)網(wǎng)內的風(fēng)機組織到一個(gè)環(huán)線(xiàn)上顯示。單臺風(fēng)機除顯示運行狀態(tài)，通信狀態(tài)，總發(fā)電量、有功功率和故障碼內容外，還另外增加了對該環(huán)線(xiàn)的統計數據。包括：環(huán)線(xiàn)內所有風(fēng)機的總發(fā)電量、總有功功率、總無(wú)功功率和風(fēng)機運行狀態(tài)的統計。 
3）列表型：列表型是以表格并配合查詢(xún)條件進(jìn)行顯示，其顯示的內容包括：每臺風(fēng)機：電網(wǎng)運行時(shí)間，人工停機時(shí)間，故障停機時(shí)間，發(fā)電時(shí)間，有效風(fēng)小時(shí)數，總發(fā)電量，當前工作模式，無(wú)功設定狀態(tài)，限功運行狀態(tài)等。在列表狀態(tài)下，可以更細致的比較多臺風(fēng)機的運行情況。 
4）地圖型：以地圖的方式標定每個(gè)風(fēng)機和風(fēng)場(chǎng)的地理位置信息，可以從全局上觀(guān)察每個(gè)風(fēng)場(chǎng)和風(fēng)機的運行狀態(tài)和分布情況。在地圖模式下，支持放大、縮小、設備名稱(chēng)標定和快速篩選等操作，也可以通過(guò)單擊地圖上的某臺風(fēng)機圖標，查看該風(fēng)機的詳細運行參數。 
3.風(fēng)機監視：可以查看單個(gè)風(fēng)機運行的詳細信息和對風(fēng)機進(jìn)行遠程控制操作。根據風(fēng)機的組成和監控內容，劃分為：通用狀態(tài)、變流器、電網(wǎng)數據、機艙、偏航等分組顯示。遠程控制包括：?jiǎn)?dòng)、停機、復位、有功設置、無(wú)功設置、功率因數設置、時(shí)鐘同步等。在此功下，還提供了包括：該風(fēng)機的實(shí)時(shí)告警信息和重要參數的秒級數據追蹤。 
4.風(fēng)機控制：可以進(jìn)行整個(gè)風(fēng)場(chǎng)、單個(gè)環(huán)線(xiàn)、單個(gè)風(fēng)機、多個(gè)風(fēng)機集中模式的控制操作。其中，控制指令的下發(fā)支持雙重密碼驗證，避免誤觸和保證控制指令的合法操作。也支持批量操作，包括：加鎖、解鎖、復位、啟動(dòng)、停機 
5.歷史數據：可查看時(shí)間段內風(fēng)機運行的狀態(tài)曲線(xiàn) 
6.報警記錄：可以查看風(fēng)機、整個(gè)風(fēng)場(chǎng)、系統的報警記錄 
7.快照記錄：可查看報警前后5分鐘的詳細運行數據 
8.日志管理：可查看系統日志、風(fēng)機運行和控制日志 
9.報表管理：可進(jìn)行自由統計查詢(xún)和報表導出查詢(xún) 
10.檔案管理：整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的初始化配置，包括風(fēng)場(chǎng)信息、組建信息、風(fēng)機類(lèi)型信息、環(huán)線(xiàn)配置信息、風(fēng)機配置信息； 
11.工程管理：可以查看風(fēng)機的通信狀態(tài) 
12.系統設置：可進(jìn)行賬號管理、角色管理、系統菜單設置 
五、風(fēng)電場(chǎng)能量管理
風(fēng)電場(chǎng)能量管理是對風(fēng)電場(chǎng)中的風(fēng)力發(fā)電機組進(jìn)行有功功率、無(wú)功功率控制，實(shí) 現整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的總有功功率、總無(wú)功功率快速跟隨電網(wǎng)或風(fēng)電場(chǎng)調度目標值，達到自動(dòng)調節上網(wǎng)功率的目的。同時(shí)，包括風(fēng)電場(chǎng)限電損失統計、風(fēng)電場(chǎng)理論功率、風(fēng)電場(chǎng)可用功率，以及大風(fēng)、小風(fēng)、待風(fēng)等機組狀態(tài)的推算功能，并且提供OPC 、Modbus TCP標準協(xié)議接口。 能量管理平臺提供通信接口(如:協(xié)議、地址)、通信速率、分辨率、展示數量等預設參 數的自定義配置功能，提供有功功率或無(wú)功功率控制模式、調節比例、閉環(huán)參考點(diǎn)、調度周期、速率限制等系統參數的動(dòng)態(tài)配置功能。 
1）系統提供實(shí)時(shí)監控功能， 可在能量管理平臺主界面上顯示風(fēng)場(chǎng)的實(shí)時(shí)運行數據， 能夠在主界面上顯示有功控制及無(wú)功控制的投退狀態(tài)，并可在主界面上進(jìn)行有功控制及無(wú)功控制功能的投退。 2）可根據當前風(fēng)電機組的運行情況和設定的接收調度情況，計算出風(fēng)場(chǎng)有功功率 設定上限、 風(fēng)場(chǎng)有功功率可調上限、風(fēng)場(chǎng)無(wú)功功率設定上限/下限值、總有功功率/無(wú)功功率設定值等。 3）可實(shí)現風(fēng)電場(chǎng)功率變化率的設置，對風(fēng)場(chǎng)無(wú)功控制上下限進(jìn)行設置。 4）可對單臺或多臺機組設置為樣板機、禁止有功調節、禁止無(wú)功調節等狀態(tài)，在 機組詳細界面實(shí)時(shí)顯示機組工作模式、通信狀態(tài)風(fēng)速、有功功率等運行參數的展示。 5）可對部分參數進(jìn)行參數配置，如閉環(huán)參考點(diǎn)、閉環(huán)參考模式、控制死區、控制偏移量等常用參數。 6）可自動(dòng)保存接收到的全場(chǎng)功率指令、下發(fā)的單機功率指令、風(fēng)速、當前功率、風(fēng)機狀態(tài)、調度狀態(tài)等數據，數據可導出。 7）可上傳給調度中心基本風(fēng)機運行數據：風(fēng)速、有功功率、風(fēng)機狀態(tài)、無(wú)功功率、全場(chǎng)理論功率、全場(chǎng)可用功率等。 8）有功功率自動(dòng)控制：根據接收到的電網(wǎng)有功功率設定值自動(dòng)調節風(fēng)電場(chǎng)機組的有功輸出， 使有功功率控制在限定值，控制誤差小于 3%。 9）無(wú)功功率自動(dòng)控制：在接收電網(wǎng)調度時(shí)， 系統根據無(wú)功功率調節方式（接收總無(wú)功功率、接收單臺無(wú)功功率、接收功率因數）進(jìn)行無(wú)功功率調節。 六、總結 風(fēng)電跨平臺SCADA監控系統按照靈活的部署設計，可部署于Windows Sever 2016、Linux（CentOS 7）、Unix、中標麒麟國產(chǎn)操作系統，采用B/S網(wǎng)絡(luò )架構，支持Chrome、Safari、Firefox、IE11瀏覽器，支持時(shí)鐘同步等功能； 該系統滿(mǎn)足監控風(fēng)機數量不低于300臺，且適用于不同機組混裝、不同組件混裝，可在一套監控軟件上實(shí)現不低于300機組的監控，但允許服務(wù)器軟件實(shí)現分布式布置，可配置多套單臺服務(wù)器，同時(shí)單臺可監控機組數量可達到100臺（單臺監控機組數量可根據具體項目進(jìn)行數量調整），數據采集、顯示刷新頻率不高于1秒； 該系統模擬量數據存儲采用秒級及分鐘級存儲，其中，故障前后5分鐘內的秒級數據要求長(cháng)期保存，其余秒級存儲數據要求在數據庫中保留3個(gè)月，以便數據分析使用；布爾量數據采用逢變則存的方式。秒級存儲數據查詢(xún)及報表根最小顆粒度為1秒，可根據不同時(shí)間步長(cháng)查詢(xún)顯示模擬量數據；分鐘級存儲的數據查詢(xún)及報表最小顆粒度為1分鐘，可根據不同時(shí)間不長(cháng)查詢(xún)顯示模擬量數據；布爾量獨立查詢(xún)，不與模擬量一起混合查詢(xún)； 該系統滿(mǎn)足為風(fēng)功率預測、上級調度系統、業(yè)主自建監控中心、甲方數據中心、在線(xiàn)振動(dòng)監測系統、視頻監控系統、自動(dòng)消防系統、箱變監控系統、空氣密度儀、升壓站等第三方系統預留通訊數據接口，上傳風(fēng)力發(fā)電機組相關(guān)信息并接收相關(guān)指令。
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