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紫金橋軟件風電機組監(jiān)控解決方案
背景分析：
隨著地球常規(guī)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(shè)內(nèi)容，新能源主要包括水能、風能、核能、地熱和生物能源。在2017年底，為了應(yīng)對金融危機，中國政府提出了新增4萬億投資及十大行業(yè)的振興計劃，特別將加強新能源建設(shè)，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(fā)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相信不久的將來，中國的風力發(fā)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(jiān)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?qū)崟r數(shù)據(jù)庫的風電機組監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，實現(xiàn)了對風電機組及電力傳輸?shù)淖詣颖O(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造過程中，機組物理距離，現(xiàn)場電磁干擾等該行業(yè)獨有的特點成為了考驗不同廠商工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備性能的分水嶺。
系統(tǒng)組成：
1、風力發(fā)電配電系統(tǒng)：
與火電和電相比，風力發(fā)電站的配套設(shè)施較少，用電設(shè)備也少，所以一般很少給風力發(fā)電站提供專用的配電電源，特別是在風力發(fā)電的塔筒內(nèi)，都是由塔筒內(nèi)部690V母線經(jīng)過降壓變壓器降壓后得到配電電源，供照明以及監(jiān)測設(shè)備等一些用電器使用。
2、風力發(fā)電機組系統(tǒng)：
一般來說，整個風電場包括眾多風力發(fā)電機組，分布在發(fā)電田中。發(fā)電機組頂部的渦輪發(fā)電機負責發(fā)電，前端是可調(diào)整角度的風葉，系統(tǒng)可以根據(jù)不同的風力狀況來調(diào)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(zhuǎn)速來驅(qū)動發(fā)電機。每臺發(fā)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(guān)的空氣壓力、空氣溫度和空氣濕度，軸轉(zhuǎn)速和其他相關(guān)數(shù)據(jù)。通過偵測風向，控制系統(tǒng)便會調(diào)整齒輪，使風葉轉(zhuǎn)向適當角度以充分利用風能進行發(fā)電。
發(fā)電田中的所有的渦輪發(fā)電機組都連接在同一個局域網(wǎng)中，各個發(fā)電機組頂端的控制箱均使用以太網(wǎng)和塔底部的光纖網(wǎng)絡(luò)連接。該環(huán)網(wǎng)與遠程控制站相連形成一個冗余環(huán)網(wǎng)。遠程控制站采用紫金橋前置數(shù)據(jù)采集軟件RealScada實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，并分析搜集到的數(shù)據(jù)，從而調(diào)整發(fā)電機組參數(shù)，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(shù)據(jù)向上傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心服務(wù)器，實現(xiàn)對全局數(shù)據(jù)的管理和上層應(yīng)用。
3、風力發(fā)電電能傳輸系統(tǒng)：
整體解決方案還包括風電機組將電力系統(tǒng)傳輸?shù)诫娏偩�上的傳輸監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)報表、趨勢分析等。
系統(tǒng)實現(xiàn)功能：
基于紫金橋軟件的風電機組監(jiān)控解決方案實現(xiàn)了設(shè)備層數(shù)據(jù)的采集并通過光纖以太網(wǎng)傳輸至主控室的上位機操作員站（紫金橋數(shù)據(jù)采集控制計算機，以下簡稱控制站），實現(xiàn)整個風場某風田區(qū)域的監(jiān)控，并能為中心服務(wù)器提供數(shù)據(jù)支持，系統(tǒng)為分布式系統(tǒng)。
系統(tǒng)軟件部分實現(xiàn)如下功能：
1、數(shù)據(jù)采集：
系統(tǒng)遠程控制站可提取PLC采集到的數(shù)據(jù)，包括風速、風向及與此相關(guān)的空氣壓力、空氣溫度和空氣濕度，軸轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)運行時間和其他相關(guān)數(shù)據(jù)，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(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進行實時顯示(各機組的運行數(shù)據(jù)，如每臺機組的瞬時發(fā)電功率、累計發(fā)電量、發(fā)電小時數(shù)、風輪及電機的轉(zhuǎn)速和風速、風向等)，顯示方式有圖形界面，曲線，報表，數(shù)字值等形式，界面直觀，操作簡單，不同機組采用樹形導(dǎo)航切換。圖形界面在控制站和中心服務(wù)器都得以實現(xiàn)。
3、報警系統(tǒng)：
系統(tǒng)能夠及時顯示風電組運行過程中發(fā)生的故障，包括故障前的預(yù)警，系統(tǒng)可顯示故障的發(fā)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(xù)運行。例如為了提高安全性所有的風力發(fā)電機都安裝了防雷電系統(tǒng)，當塔身濕度超標時系統(tǒng)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(tǒng)提供故障處理機制，通過預(yù)先設(shè)置處理辦法，解決一些容易出現(xiàn)的常規(guī)問題，例如當電壓超標的情況下，系統(tǒng)自動開啟變壓裝置，當調(diào)節(jié)到正常值后，變壓裝置自動關(guān)閉。在顯示故障時，能顯示出故障的類型及發(fā)生時間，并提供多種的提示方式。
5、設(shè)備管理：
系統(tǒng)除了可以對各風電機組的運行狀態(tài)進行數(shù)據(jù)顯示，還可以對設(shè)備進行操作，如開停機組、手/自動控制以及大/小發(fā)電機工作等情況，通過各風電機組的狀態(tài)了解整個風電場的運行情況。
6、電力管理：
系統(tǒng)能夠?qū)︼L電機組實現(xiàn)集中控制。并對發(fā)電電力進行監(jiān)控，發(fā)電時間，累計發(fā)電等，值班員在集中控制室內(nèi)，只需對標明某種功能的相應(yīng)鍵進行操作，就能對下位機進行改變設(shè)置狀態(tài)和對其實施控制。如開機、停機和左右調(diào)向等。該操作同時具有權(quán)限管理，以保證整個風電場的運行安全。
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7、動態(tài)增加機組
系統(tǒng)提供動態(tài)增加機組功能，真正實現(xiàn)運行時動態(tài)增加、修改、刪除風電機組，極大的提高了系統(tǒng)監(jiān)控的運行的連續(xù)性和穩(wěn)定性。動態(tài)增加機組需要具有操作權(quán)限的人方可操作。
紫金橋軟件風電機組監(jiān)控解決方案 [篇2]
一．現(xiàn)場概述
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，客戶現(xiàn)場有45塊智能電表，已經(jīng)連接到局域網(wǎng)中，通過松下dlu的模塊，將45塊儀表的各項參數(shù)以mewtocol協(xié)議(以太網(wǎng))的方式發(fā)布出來。生產(chǎn)車間有10條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線均有生產(chǎn)監(jiān)控管理軟件進行數(shù)據(jù)采集。紫金橋軟件可以同步連接所有電表，并和生產(chǎn)監(jiān)控管理軟件進行互通，進行數(shù)據(jù)采集、匯總、分析。
二．客戶的大致要求
1.實時顯示各表所測得的瞬時功率數(shù)值，能夠形成實時曲線圖，刷新頻率1分鐘。
2.每臺表測得的單位時間的實時用電量（抄見數(shù)，以及單位時間用電量），能夠形成單位時間電量的柱形圖。
3.每臺表測得的單位時間用電量數(shù)據(jù)，形成報表。
4.生產(chǎn)線的產(chǎn)品、規(guī)格與電能消耗進行對比，考核生產(chǎn)線的能耗效率。
三．系統(tǒng)基本功能及系統(tǒng)框架
系統(tǒng)基本功能如下：
現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時采集
實時采集現(xiàn)場的電表的各個數(shù)據(jù)。
實時數(shù)據(jù)仿真顯示
可以根據(jù)現(xiàn)場電表的分布，以分布圖的方式仿真顯示每個電表的位置，直觀顯示各電表數(shù)據(jù)，同時也可以提供列表集中顯示；
高效歷史數(shù)據(jù)處理
可以通過監(jiān)控軟件自身的過程數(shù)據(jù)庫高效處理歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)高精度、高壓縮比的數(shù)據(jù)存儲。
靈活的歷史查詢方式
紫金橋軟件支持報表、曲線、直方圖等多種模式查詢歷史數(shù)據(jù)；
報表查詢
可以通過報表查詢歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，并可以通過固定的報表格式(日表、月報、年報)進行查詢。報表自身可以單元格為單位設(shè)置顏色、背景、格式和腳本動畫；報表支持數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出，打印、打印預(yù)覽、可以靈活設(shè)置打印參數(shù)，同時報表還支持關(guān)聯(lián)其他關(guān)系數(shù)據(jù)庫等多種功能；
曲線查詢
可以查詢單臺或者多臺電表的功率等數(shù)據(jù)實時曲線或者歷史曲線；
報警記錄
系統(tǒng)具有完備的報警管理功能，用戶可以設(shè)定報警參數(shù)，分區(qū)域或者時間段，按等級查詢報警記錄。
安全管理
管理員可以設(shè)定相關(guān)操作人員的權(quán)限，具有不同權(quán)限的操作人員可以執(zhí)行不同的操作。
遠程監(jiān)視和查詢
管理人員可以通過遠程計算機查詢現(xiàn)場設(shè)備的實時和歷史數(shù)據(jù)，第一時間掌握相關(guān)數(shù)據(jù)信息；
圖表查詢
系統(tǒng)提供柱狀圖、餅圖等多種數(shù)據(jù)查看方式；
統(tǒng)計報表
自動對比同一時間段內(nèi)不同儀表(或部門)的狀態(tài)數(shù)據(jù)； 自動對比同一儀表(或部門)不同時間段內(nèi)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；
生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集
系統(tǒng)將和生產(chǎn)管理系統(tǒng)對接，采集每條生產(chǎn)線的當日產(chǎn)量、產(chǎn)量型號等生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)；
電能數(shù)據(jù)發(fā)送
生產(chǎn)管理系統(tǒng)可以直接采集本系統(tǒng)中每條生產(chǎn)線上的電能數(shù)據(jù)，并在生產(chǎn)線屏幕展現(xiàn)；
生產(chǎn)能效統(tǒng)計
系統(tǒng)自動將每條生產(chǎn)線產(chǎn)量、產(chǎn)品規(guī)格和電能消耗進行比對分析，可以按日、月、年等方式進行數(shù)據(jù)展現(xiàn)分析，考核每條生產(chǎn)線的能耗效率。
系統(tǒng)架構(gòu)
考慮到選用不同的系統(tǒng)架構(gòu)，可以實現(xiàn)不同的附加功能要求。根據(jù)現(xiàn)場情況，初步確定如下幾種可選的系統(tǒng)架構(gòu)單機普通模式、單機統(tǒng)計模式、聯(lián)網(wǎng)普通模式、聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計模式。
單機模式架構(gòu)圖如下所示：
聯(lián)網(wǎng)模式架構(gòu)圖如下所示：
總結(jié)
企業(yè)原系有系統(tǒng)操作不便、功能單一、報表功能不足，特別是無法和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)對接，不能有效進行能效分析和管理。采用紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件，連接現(xiàn)場硬件設(shè)備，并和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)對接，構(gòu)建整套電能綜合管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過實時采集每塊儀表的各項參數(shù)，及時了解到每塊儀表的耗電量，以及功率的波動，并采集每條生產(chǎn)線的相關(guān)產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，進行匯總統(tǒng)計分析，減輕了現(xiàn)場操作人員的工作效率，并且將整個生產(chǎn)能耗數(shù)字化，便于企業(yè)的管理和成本分析，實現(xiàn)利潤的最大化。
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