风力发电技术--课件第7章-风电场SCADA系统

1、第7章 风电场SCADA系统7.1 风电场SCADA系统7.2 风电机组运行监测7.3 风电机组监测传感器7.1 风电场SCADA系统图7-1 SCADA系统结构7.1.1 SCADA系统结构图7-2 风电场监控系统网络拓扑图远 控 中心风场 集控室塔筒7.1 风电场SCADA系统1) 完全独立的第三方软件，操作具有透明和可追踪的特点；2) 独立的风电机组、电网和气象站远程通讯接口单元；3) 可实现远程访问及控制； 可根据风电机组制造商、风场开发人员、运行人员和投资 者的需要进行扩展定制以满足不同层面的要求。6) 统一的图形接口，报告格式和数据库结构；5) 自动生成的风场功率曲线可以验证实际的

2、发电量及收益是 否达到了期望值；7) 气象站接口单元用于独立的风速和气象参数监视及分析；8) 电网和子站接口单元用于整个风场电气系统的监控。风电场SCADA系统具有以下特点：7.1 风电场SCADA系统7.1.2 风电场通讯方式1、就地监控与中央监控之间的通信方式b) 光纤通信的连接示意图图7-2 RS-485通信方式与光纤通信方式RS-485半双工，支持多点数据通信；总线网络拓扑：总线型，不支持环形或星型网络。数据信号采用差分传输方式，使用一对双绞线。光纤：点对点传输距离由光纤类型而定；抗干扰性上有着明显的优势，且传输距离远，适用于电磁环境复杂、雷击多、风力发电机组分布远的风电场所，整套通信

3、费用较高。7.1 风电场SCADA系统2、中央监控与远程监控之间的通信方式图7-4 风电场中央监控与远程监控的通信方式7.1 风电场SCADA系统风机远程控制数据统计与查询逻辑 控制7.1.3 SCADA系统功能7.1 风电场SCADA系统7.1.4 SCADA系统主要界面1、SCADA系统界面要求控制界面友好；能够显示各台机组的运行数据；显示各台风电机组的运行状态；能够及时显示各机组运行过程中发生的故障；能够对风电机组实现集中控制；系统管理7.1 风电场SCADA系统7.1.4 SCADA系统主要界面2、SCADA系统的主要界面示例图7-5 机组参数及风况参数7.1 风电场SCADA系统7.

4、1.4 SCADA系统主要界面2、SCADA系统的主要界面示例图7-5 机组参数及风况参数图7-6 功率曲线图图7-7 列表显示界面7.1 风电场SCADA系统7.2 风电机组运行监测电力参数 监测电压测量电流测量频率功率因数功率风况参数 监测风速风向机组运行参数 监测转速温度机舱震动电缆扭转机械刹车状况油位测点名称元件规范主控侧接点1主轴承温度1PT100-200850度X20-75,762液压站油温油位开关压力开关01（开关量）X10-39，40，413主轴承温度2PT100-200850度X20-77,784齿箱润滑油入口油温PT100-200850度X20-83,845齿轮箱润滑油油温

5、PT100-200850度X20-85,866齿轮箱高速轴输出端PT100-200850度X20-79,807齿轮箱高速轴输入端PT100-200850度X20-81,828发电机前轴承温度PT100-200850度X20-107,1089发电机后轴承温度PT100-200850度X20-109,11010发电机入口风温PT100-200850度X20-105,10611发电机出口风温PT100-200850度X20-111,11212风机振动风机振动传感器X20-1,2,3,4,513偏航角度及位置偏航编码器及扭缆开关-750750X20-546314叶轮锁定状态叶轮锁定接近开关0-1(开关

6、量)X10-263115齿轮箱润滑油泵杂质开关压力开关0-1(开关量)X10-5,616齿箱入口压力齿箱入口压力开关0-1(开关量)X10-3,417发电机绕组温度(u1,v1,w1,u2,v2,w2)PT100-200850度X20-9310418偏航润滑脂油位油位开关0-1(开关量)X214-3,4,519发电机转速发电机编码器0-1800转变流器端子20高速轴刹车磨损、刹车压力刹车磨损及压力开关0-1(开关量)X10-42,43,44,45表7-1 UP -1.5MW风力发电机测点清单7.2 风电机组运行监测7.2.4 风电机组监测点布置7.2 风电机组运行监测7.3.2 风速传感器图7

7、-12 螺旋桨式风速仪图7-11 风杯风速仪及其原理图7-13 超声波风速仪7.3 风电机组常用传感器7.3.2 风向传感器图7-14 风向标图7-15 风向传感器原理图7.3 风电机组常用传感器7.3.4 温度传感器温度0123456789-3088.0487.6487.2486.8486.4486.0485.6385.2384.8384.43-2092.0491.6491.2490.8490.4490.0489.6489.2488.8488.44-1098.0395.6395.2394.8394.4394.0393.6393.2492.8492.44-0100.0099.6099.2198

8、.8198.4198.0197.6297.2296.8296.420100.00100.40100.79101.19101.59101.98102.38102.78103.17103.5710103.96104.36104.75105.15105.54105.94106.33106.73107.12107.5220107.91108.31108.70109.10109.49109.88110.28110.67111.07111.4630111.85112.25112.64113.03113.43113.82114.21114.60115.00115.3940115.78116.17116.57

9、116.96117.35117.74118.13118.52118.91119.3150119.70120.09120.48120.87121.26121.65122.04122.43122.82123.21表7-2 热电阻分度表7.3 风电机组常用传感器7.3.4 温度传感器 图7-17 温控开关 图7-18 控制柜中的温度传感器和温控开关7.3 风电机组常用传感器7.3.5 转速传感器转速传感器接近式开关转速传感器涡流式接近开关电容式接近开关霍尔接近 开关光电式接近开关旋转编码器增量式 编码器绝对值 编码器过速保护 继电器风轮主轴、发电机轴检测转速目的： 并网要求； 超速检测； 机组控制；

10、7.3 风电机组常用传感器 风力发电机组转速的测量点有三个：即发电机输入端转速(一个)、风轮转速(两个) 。 7.3 风电机组常用传感器1接近式开关转速传感器(a) 接近开关电路组成(b) 没有金属接近的振荡波形 (c) 金属接近的振荡波形涡流式接近开关7.3 风电机组常用传感器2旋转编码器 发射管 接收管 12V12V整形放大稳压 电源频率表7.3 风电机组常用传感器Nx累计脉冲数 7.3 风电机组常用传感器编码器的分类7.3 风电机组常用传感器光电编码器的基本部件：数据扫描系统LED光源&光敏电阻增量码盘/绝对值码盘数据处理系统机械系统旋转轴安装法兰+附件轴承系统支架外壳电气输出短路保护反

11、极性保护放大电路抗干扰电路等数据输出 增量/绝对值7.3 风电机组常用传感器增量式编码器图7-25 编码器工作原理及输出波形按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。7.3 风电机组常用传感器2) 绝对值编码器绝对值编码器工作原理：1）绝对位置从码盘上读取；2）在码盘上，每一位对应一个码道；3）每个数位编码器对应一个输出电路；4）每一个通道都包含一个光源的接收器；5）每圈（360）读数完成后，将重复读数输出。6）即使在掉电或者电源出现故障时,位置信息一直可用。不必复零 !7.3 风电机组常用传感器绝对值编码器，记录偏航位置偏航轴承齿数与编码器盘齿数之比左右限位开关，常开触点左右安全链限位开关

12、，常闭触点7.3 风电机组常用传感器 增量编码器每次上电时，位置从零位标记开始计算的脉冲数量确定；输出：编码器从预定义的起始位置发生的增量变化绝对值编码器每次上电时，从当前位置开始计算；位置是由输出代码的计数确定的；位置信息一直可用,即使在掉电或电源出现故障时输出：绝对坐标系上的位置7.3 风电机组常用传感器7.3 风电机组常用传感器3过速保护继电器 用于风力发电机组的转速测量和过速保护，在转速频率超限时能对风力发电机组提供可靠保护。(a) 过速保护继电器外形图 (b)过速保护继电器面板及端子图图7-29过速保护继电器端子定 义端子定 义1继电器公共触点COM6晶体管集电极开路输出OC2电源+

13、24V7传感器输入PULSE+3继电器常开触点NO8模拟信号输出+（选配）4继电器常闭触点NC9模拟信号输出GND（选配）5传感器输入PULSE-10电源GND表7-3 过速保护继电器端子定义7.3 风电机组常用传感器7.3.6 振动传感器图7-30 WP4084振动分析器7.3 风电机组常用传感器7.3 风电机组常用传感器7.3.7 偏航计数器图7-33偏航计数器及其内部结构偏航计数器也叫偏航限位开关，由旋转限位与多圈绝对值编码器组成，其功能是通过旋转限位进行机舱偏航极限保护，同时，通过多圈绝对值编码器检测风电机组机舱位置，配合风速风向仪实现机舱的实时对风，并最终达到风能有效利用率最大化的目

14、的。7.3 风电机组常用传感器7.3.8 应力传感器 应力传感器可以用来监测风电机组的结构载荷和轴转矩，对于风电机组的设计验证和寿命预期有很重要的意义。光纤应力传感器：耐环境性能优越、抗电磁干扰、体积小、灵敏度高；电阻式应变片：测量结果受环境温度的影响比较明显，并且机组遭受雷击的情况下容易损坏。7.3.9 制动磨损传感器 制动磨损传感器安装在齿轮箱制动器上，只有在制动被完全释放后，开关才能动作，微动开关指示制动衬套的磨损。7.3 风电机组常用传感器7.3.10 看门狗模块计数器给一个大数倒计数如果程序运行正常，过一段时间CPU应发出指令让看门狗复位，重新开始倒计数。如果看门狗减到0就认为程序没有正常工作，强制整个系统复位。7.3.11 安全继电器安全继电器是构成风机安全链的核心器件，是安全链的执行机构；当发生故障时会做出有规则的动作，它具有强制导向接点结构，万一发生接点熔结现象时也能确保安全，这一点同一般继电器完全不同。7.3 风电机组常用传感器构成风机安全链的核心器件，是安全链的执行机构；当风电机组发生故障时安全继电器断开，使风电机组的控制电压丢失，风机执行紧急停机，起到保护机组的作用。图7- 35 PNOZ 1安全继电器及其面板定义7.3 风电机组常用传感器 电源：A1-A2输入：T12-T22, T11-T22输出：13-14，23-24，33-34辅助触点：41-4