智慧风场解决方案

智慧风场解决方案EnOSWind智慧风场解决方案风电生产管理挑战今天风力发电正以前所未有的发展速度，引领着新能源时代的到来。以风电为代表的分布式能源正在改变着一个又一个国家的能源生产、分配与消费格局，将一种新的运行模式推上历史的舞台。另一方面，发展总是与矛盾相伴。风场投资回报率误差百分之三十以上，相同风资源下发电量低于国外同行百分之十，大规模脱网事故与过度限电同时出现，这些都实际反映着风电行业日益突出的一个根本矛盾。那就是一个新的、分散的、不完全可控的发电方式与旧的、集中的、基于发电能力全面可控的生产模式之间的矛盾。传统电力生产的投资运营方式已经越来越适应不了新能源发电的特点，而大量风场实际发电量只达到理论应发电量百分之七十的现状反映了这一矛盾已经积累到必须马上加以解决的地步。目前，风电场普遍存在的运营管理痛点如下：（1） 风场本地运行值班模式人员冗余效率低下与美国、欧洲等发达国家的新能源发电企业普遍的集中监控、无人值守的运行检修模式不同，国内目前大多采用现场监控运行的管理模式。以风电场为例，一个50MW风电场一般配备8-12位运行人员在现场24小时值班，负责监控风机与变电站设备，响应电网调度，各类数据统计和报表制作的工作。设备的检修维护工作还要另外设置3-4名检修班人员完成。随着风电场数量的迅速膨胀，每增加一个风电场就增加12名运行人员的模式，任何企业都发现已经不可持续。同时，运行人员常年驻守在现场，难免士气低落，员工队伍的稳定性很难保证。而且由于现场运行班组的工作内容简单，重复性高，长期从事这一类的工作不利于员工技能的培养和个人的成长。（2） 设备检修维护水平不足，工作质量无法保证发电设备的检修维护水平涉及到资产台账，备件工具，工作流程，检修维护人员的能力水平等多个方面综合管理。但目前国内大多数风电场，设备台账不准确，缺乏准确备件清单，安全库存无法及时保证，导致风机由于缺备件停机，工具校验遗漏，所有工作记录在纸面上无法和设备关联积累。人员方面，现场检修班普遍是年轻新招聘员工，而且由于检修队伍都分布在地域分散的各个电厂现场，在传统的“传帮带”培训模式下，并不能保证每个现场的检修人员都能得到有足够经验的“师傅”的培养，检修队伍技术能力一直无法有效提升。同时，野外工作相对孤立，即使简单的风机维护工作也只能靠人员责任心，安全和质量规范也一直执行不到位。这一状况导致风场设备的检修维护质量普遍不高，设备的发电性能与故障停机导致的发电量损失能占到理论应发发电量的10%左右，还有维护不到位导致的大部件恶性事故，如倒塔，飞车，换轴承，换齿轮箱等更是层出不穷。（3） 总部与现场信息严重不对称，绩效指标不合理目前，国内风电场的管理信息化程度不高，集团了解现场情况大多数是通过现场呈报的各种人工制作的报表、报告以及定期、不定期的现场检查和电话沟通。总部掌握的现场情况，其数据准确性、及时性、全面性不够，风场数据基本只有电量是准确的，每个风场应该发多少电量，损失了多少电量，损失的责任与原因都不清楚，无法实现有效的责任归位与绩效考评，无法针对风场问题的定量分析决策闭环管理的措施。（4） 电网友好性差，功率预测不准确，限电管理损失大风场对电网的友好性差，在功率预测方面普遍不准确，低于85%准确度的电网标准，每5万风场每月的电网考核电量罚款在10万元左右。在电网限电过程中，由于风机控制和全场限功率软件问题，造成风场出力无法有效压线电网出力指令运行，在限电出力以下还存在损失。同时，风场也很难协同限电风机和故障风机的检修维护管理，尽量减少限电损失。（5） 资产缺乏健康度管理，最大成本风险大部件失效和折旧无管控风机叶片、主轴承、齿轮箱、发电机等机械大部件的健康度缺乏监测，经常突然出现叶片开裂，轴承抱死，齿轮箱，发电机故障，风机无法运行。采购大部件，联系运输更换，每次大部件停机时间长达一两个月，造成大量电量损失。同时，尽管设备厂家普遍承诺20年的寿命，但实际情况如何，机械大部件的老化与磨损具体情况无法把握，意味着影响风场成本的最大因素设备折旧与健康度风险处于失控状态。1.1.2智慧风场解决方案正是基于以上背景，远景能源通过借鉴国际先进的管理方法，利用远景在风能领域强大的技术优势及专家资源，并结合自身的风电场生产管理经验，基于最新的物联网与云计算技术，全球首创EnOSWind智慧风场解决方案，创造性地将行业内外最新的风电知识与管理经验固化在一系列智慧风场软件产品中，在数据层面上将风、风机、馈线、升压站、电网、人员、电量万物相连，基于数字化形成一套完整的智慧风场解决方案，不但在短期内帮助企业显着提升了电量，降低风场运营成本，而且在整体上提升企业的运营水平。

Greenwich风场设计平台EnOS^ft风场生产管理平台EnOSWind智慧风场软件模块如图所示:斎就拒标鶯劉EnL恫刑)柞业廣量韭督(EMI)^Ji^if(EnSight)故障诊斷指申胡阿痰电稚能霑理(EnSIghtl工柞漁帝理(EAM)台眾备幷暫喇EMI)数擔援索孜机器学习引^|EnOS)樹捱含库与较据Greenwich风场设计平台EnOS^ft风场生产管理平台EnOSWind智慧风场软件模块如图所示:斎就拒标鶯劉EnL恫刑)柞业廣量韭督(EMI)^Ji^if(EnSight)故障诊斷指申胡阿痰电稚能霑理(EnSIghtl工柞漁帝理(EAM)台眾备幷暫喇EMI)数擔援索孜机器学习引^|EnOS)樹捱含库与较据fe^5?(EnCS}测風与气累數据換人風就本电谡备推修隼护工出Wrbox)凤炀设备接入(EnOS)工粒it计(Greenwich)理讯本地戋推及鹿量卷理(USCADA/EMS)厠恥塔辔理(Greenwich)ift硯业址(Greenwich)宓观逸址(Greenwich)产品脸证(Greenwich十EnLlght)图1EnOS智慧风场软件模块基于EnOSWind智慧风场软件模块，结合风场设备情况及管理条件，可以提供如下五种标准解决方案，帮助风电场获得发电量的提升与成本的降低:集中监控解决方案该方案基于EnOSWind模块，实现风场运行班在远程集控中心统一监控风场。风场取消本地运行值班，每个风场减少6-8名运行人员。相比传统风场运行方式，减少每年运维成本30元/千瓦。目前EnOSWind已经在全球各大发电集团监控28个厂家，112种机型,50GW的资产。透明风场解决方案该方案基于EnlightWind模块，实现风电场各种原因，责任，设备维度的损失电量分析，及其整体EBA能量可利用率指标准确计算。在成功案例中，由于损失电量及其责任原因得到有效揭露后，运营商采取了有效闭环管理措施，风场发电量提升了10%。移动检修解决方案该方案基于EAMWind模块，风场检修班在手机移动端将检修维护工作的计划，分配，执行，记录工作实时数字化进行管理，包括:设备台账，备件及工具管理，人员资质及动态，故障响应流程，工作票流程，工单流程，维护与巡检工作，工作指导，现场反馈等。提高检修维护工作质量与效率，并以设备资产为中心对风场所有工作进行有效记录，是风场进行详细分析解决问题闭环的基础。通过提高风场运维效率，减少维护人员与物料成本，库存资金，相比普通风场减少运维成本10元/千瓦*年。（4） 健康度管理解决方案该方案基于CMS模块，通过对远景智能风机传感器上毫秒级振动数据，以及转速，功率等秒级运行数据进行分析处理，可以预警风机设备亚健康状态，预测判断设备恶化趋势明显时，提前进行更换设备，避免由于突然损坏或气候限制无法更换造成的电量损失。同时，也可在故障恶化前进行处理，优化维修成本，提前做好设备采购与更换准确，将大部件故障导致的停机时间减少到7天以内，并减少大部件库存。同时健康度管理解决方案支持远景智能风机实现分散状态维护，现场常驻人员完成所有风机维护工作，避免临时定期维护人员进入，相比普通风场减少运维成本5元/千瓦*年。（5） 电网友好解决方案电网友好解决方案由风功率预测与风场EMS解决方案组成。风功率预测方案基于KongWind孔明模块，实现风场4-72小时风速与出力预测。截至2017年6月全国125个风场使用孔明风功率预测系统,平均每月24小时日期出力预测准确度85%，高于行业平均水平2%，减少每年60万元/风场的电网考核电量罚款。风场有功出力方案基于USCADAEMS模块，控制风机群有功出力。在电网限电期间，实现准确的压线运行与爬坡控制，减少限电期间由于压线低于电网命令要求的电量损失，高于电网命令和爬坡率导致的考核电量，在限电严重风场提升发电量1%以上。风场无功出力方案基于USCADAEMS模块与智能风机无功输出能力，控制风机群无功出力，对电网对风场并网点以无功出力，功率因素与电压控制为目标进行控制，功率因素范围为-0.95到+0.95。USCADA提供AGC/AVC模块，并已通过国家电科院信息安全认证。可以与电网RTU直接通讯，接收电网指令，支持电网直接调度风场有功与无功出力，支持协同控制风机无功与SVG无功出力，响应电网对并网点的无功，功率因素与电压控制要求。同时大量减少SVG损耗和故障率，减少电网考核。在使用USCADAAVC无功协同控制的风场，SVG未发生过失效。EnOSWind智慧风场软件产品EnOSWind智慧风场软件包括如下功能模块:软件名称功能简述产品亮点USCADAWind风机监USCADAWind风机监控系统（1） 用于在风场升压站对本地远景风机的监控，能够将从电站现场采集来的数据进行处理、存储和展示；（2） 能够实现对风力发电机组、AGC/AVC、升压站（含厂用系统）、汇流箱、逆变器、箱式变压器、水力发电机组、环境监测等系统的数据采集及转发。（1） 能够实现对风力发电机组、AGC/AVC、升压站统）、汇流箱、逆变器、箱式变压器、水力发电机监测等系统的数据采集及转发，支持OPC、ModbusIEC102等电力传输协议，支持Webservice等接口准的与电网、集控系统、能量管理等系统的交互扌能够实现数据断点续传、秒级上传以及秒级存储等（2） 系统具备良好的实时数据处理能力，对采集到的实时解析、计算、分析、统计、告警、存储等处理供各种访问接口，包括本地接口与网络接口，能够控制和管理的要求，实现对设备监视及控制、运纟Turbox风机检修维护工具套装⑴触发设备自检，系统自诊断问题Turbox风机检修维护工具套装⑴触发设备自检，系统自诊断问题⑵集成各子系统工具库USCADAEMS风机能量管理系统支持用户在风场升压站对本地远景风机的有功与无功出力进行批量控制USCADAAGC/AVC风场能量管理系统支持电网通过RTU直接调度风场有功与无功出力⑴控制精度高：对于5万容量风场，EMS控制限后，全场实际有功功率与限功率值平均偏差不超过最大偏差不超过1000kW；全场实际无功功率与限均偏差不超过500kVar；（2）精准爬坡控制I。（1） USCADAAGC内置EMS群控算法，能够有效达到电网压线运行与爬坡率要求。（2） USCADAAVC内置无功协同控制算法，能够在无功要求的同时，尽量减少SVG无功输出，减少S并提高SVG运行可靠性，减少由于SVG故障导致核电量。（1） 在调试与检修过程中，在风机本地观察风机运行情况;（2） 调试检修维护过程中，由于工艺或诊断需要对子系统进行的操作，监测风机各子系统运行数据，修改参数，控制子部件启停。KongWindKongWind孔明风场功率预测系统（1）支持用户在风场升压站对风场远景风机未来4小时、24小时、72小时功率出力进行预测查询，按电网风功率预测要求自动上报电网CMS健康度管理系

统支持用户基于安装在远景智能风机上的振动传感器信号，通过振动信号频域分析发现风机主轴承、齿轮箱、联轴器、发电机等机械传动链问题，评估部件健康度，及时提出维护与检修建议。预警风机设备亚健康状态，预测判断设备恶化趋势提前进行更换设备，避免由于突然损坏或气候限制造成的电量损失。同时，也可在故障恶化前进行处维修成本。EnOSWind风场集中监控及其移动端面向集控中心用户，部署在集控中心与云端，可以监控任何类型风机，升压站，测风塔设备。支持用户在集控中心PC端对风场所有设备进行集中监控，响应告警，在手机端随时监测。支持对部署在风场端的Kong功率预测进行集申监对部署在风场端的EMSWind风机能量管理进行协EAMWind资产管理及其移动端管理风场设备台账，集成计划及预算管理，风场人员入职/离职及入场/出场管理，物料与工具库存管理，风场巡检与维护工作计划，故障检修指导与智慧图纸，并通过风场工单与两票制度管理风场每日工作计划、分配、指导、记录。远景能源风场运维人员使用EAMWind系统响心缺陷单，管理质保期风机的检修、状态維护、技管理备件与工具收发货与库存。风机客户可以通过该风场客户账户免费使用及其手机移动端了解风场运维情况。EnlightWind绩效指转变了传统以满发小时数为主的绩效考核模式，建立了以

标及其移动端 减少损失电量为目标，指导风场工作的绩效管理体系。可查询风场实际电量，风场理论应发电量，风量；提供能量可利用率EBA,风机可靠性指标M发电性能指标WPI进行风场绩效考核，并支持用丿表与绩效仪表盘。USCADAWind风机监控系统（本次投标包含）USCADAWind风机监控系统面向风场运行班用户，支持用户在风场升压站对本地远景风机的监控，为购买远景风机时必选的标准配置。USCADA基于BS架构实现，当升压站与远程集控中心有专项网络连接，支持远程集控中心直接USCADA远程监控风机。UniversalScada风机监控系统面向风场运行班用户，能够将从电站现场采集来的数据进行处理、存储和展示。系统采用了标准软件设计的数据采集与通讯、数据处理与存储、界面展示与操作三层架构；系统架构能够实现双网多机部署，具备主备热切换功能。UniversalScada能够实现对风力发电机组、AGC/AVC、升压站（含厂用系统）、汇流箱、逆变器、箱式变压器、水力发电机组、环境监测等系统的数据采集及转发，支持OPC、Modbus、IEC104、IEC102等电力传输协议，支持Webservice等接口，具备标准的与电网、集控系统、能量管理等系统的交互接口服务，能够实现数据断点续传、秒级上传以及秒级存储等功能；系统具备良好的实时数据处理能力，对采集到的数据实现实时解析、计算、分析、统计、告警、存储等处理，能够提供各种访问接口，包括本地接口与网络接口，能够同时满足控制和管理的要求，实现对设备监视及控制、运维等功能。Turbox风机检修维护工具套装（本次投标包含）Turbox风机检修维护工具套装面向风场检修班用户，支持用户在风机本地对远景风机进行检修维护操作时，监测风机各子系统运行数据，修改参数，控制子部件启停等，为购买远景风机时必选的标准配置。Turbox可以安装在风机本地液晶屏上，也支持安装在移动平板电脑上，检修维护人员在风机内插上WIFI路由器，在移动平板电脑上即可实现固定液晶屏功能。当风机与SCADA机柜通信连接正常时，支持在升压站PC监控机上通过SCADA系统打开Turbox风机检修维护工具。USCADAEMS风机能量管理系统（本次投标包含）USCADAEMS风场能量管理系统面向风场运行班用户，支持用户在风场升压站对本地远景风机的有功与无功出力进行批量控制，为购买远景风机时必选的标准配置。同时，USCADA系统支持与风场AGC/AVC系统连接，直接响应电网通过RTU向升压站AGC/AVC系统发送的调度指令。根据调度或者人工设值方式，设定全场功率的目标值，然后按照各风机的发电能力进行分配，使得全场有功功率趋近于目标值；如果全场功率目标值较小，自动启用风场停机策略，通过停机以满足目标值之后，在全场功率目标值增大的过程中，停机的风机会重新启动。一般情况下，对于5万容量风场，EMS控制限功率稳定后，全场实际有功功率与限功率值平均偏差不超过500kw，最大偏差不超过1000kw；响应时间与功率变化率设定有关，用户界面可调。USCADAAGC/AVC风场能量管理系统（本次投标包含）USCADAAGC/AVC风场能量管理系统支持电网通过RTU直接调度风场有功与无功出力。AGC/AVC模块协同控制远景风机与SVG有功与无功出力，达到并网点有功与无功出力要求。AGC有功调度模块与电网主站端直接通讯，接收电网有功调令，以达到升压站高压侧有功出力为目的，将命令分配给风场本地各风机EMS，由EMS执行风机群有功出力控制。USCADAAGC内置EMS群控算法，能够有效分配出力，达到电网压线运行与爬坡率要求。AVC无功调度模块与电网主站端直接通讯，接收电网无功调令，支持对高压侧并网点的无功出力，功率因素，电压调整三类控制目标，协同控制风机EMS无功出力，SVG无功出力。USCADAAVC内置无功协同控制算法，能够在满足电网无功要求的同时，尽量减少SVG无功输出，减少SVG损耗，并提高SVG运行可靠性，减少由于SVG故障导致的电网考核电量。KongWind孔明风场功率预测系统（可选本次投标包含）孔明气象服务产品是远景能源基于全球气象资源监测数据网，融合远景对新能源行业的深刻认知，整合全球气象行业资源和全球气象应用实践经验，基于与全球领先的超算中心（无锡太湖之光超算中心及天河二号超算中心）计算能力，推出的服务于新能源资产全生命周期的气象服务产品。孔明风场功率预测系统面向风场运行班用户，支持用户在风场升压站对风场远景风机未来4小时、24小时、48小时、72小时功率出力进行预测查询，按电网风功率预测要求自动上报电网。并支持向第三方风功率预测转发预测结果，统一上报电网。当该风场的第三方厂家风机SCADA向KongWind提供风机风速、状态、功率监测数据后，孔明支持对该风场第三方风机进行功率预测，并合并成全场功率预测上报电网。4小时预报精度达到90%，48小时预报精度86%，大大减少业主电网考核罚款。CMS健康度管理系统（可选/本次投标包含）CMS振动状态监测面向风场技术专工，支持用户基于安装在远景智能风机上的振动传感器信号，通过振动信号频域分析发现风机主轴承、齿轮箱、联轴器、发电机等机械传动链问题，评估部件健康度，及时提出维护与检修建议。CMS振动状态监测目前面向远景风机提供预警服务，不支持非远景风机的健康度管理。在风机质保期内，预警后的详细故障频域分析与实地验证报告由远景能源技术支持人员完成并在系统上发布。质保期后的分析报告由客户自己完成，如果客户需要继续使用，详请可咨询远景能源区域公司购买技术支持服务。UniversalSCADA系统功能与部署USCADA主要包括对外数据接口、数据处理与存储、设备控制、设备监测、告警、查询、报表、数据导出、权限管理等功能。对外数据接口USCADA支持接入风电机组、测风塔、箱变设备等多种风电场内设备，支持的通讯协议包括OPC，IEC101，IEC104，Modbus，ADS，FTP等多种通讯协议。USCADA支持以多种通讯协议向第三方系统转发数据。支持的协议包括OPC,IEC101,IEC104，Modbus，FTP等。对于转发的数据，支持灵活配置，以满足第三方系统对数据格式的要求。数据处理与存储USCADA单系统可支持实时处理每秒15万点的数据，也支持多系统横向扩展。系统支持按多种精度进行数据存储,包括秒级采样存储,分钟级采样存储,10分钟秒级统计存储,天级数据存储及变位存储。重要数据可实现永久数据库存储,所有数据均可实现永久备份存储。所有数据均支持导出。设备控制USCADA支持遥控与遥调等控制操作。所有的控制操作支持监护与验证功能。风机复位操作支持分级复位与复位次数限制。风机复位规则支持用户自定义。所有控制操作都有详细日志记录。（1） 单风机遥控支持对风电机组的启动、停机和复位；・支持对风机的加闭锁操作，以挂牌的方式在界面上展示当前风机的状态，并禁止远

程操作挂牌的风机（撤牌后恢复）,以确保现场检修与远控中心的工作协同；具备监护功能，可以定向设置相关操作要求监护，确保重要操作有监护人进行验证；复位权限管控，集成各接入设备的复位规范，并支持设置分层权限，由系统来规范区域中心运行值班人员的操作习惯。支持具体到单台设备、每个故障的复位次数限定；针对每一次复位操作，详细记录时间点、用户、操作主机、操作类型、操作对象、操作是否成功的信息；自动复位，针对一些可以复位的故障，系统提供自动复位功能。（2） 批量控制支持根据风场中风机的逻辑结构对多台风机进行批量的启动停机操作。设备监测场站级页面主要关注的是该场站的总体运行情况，包括各风机的关键运行数据、全场的统计数据。1）风机图标列表以图标列表的方式详细列出所在风场中风机的实时功率、风速和风机运行状态的统计信息。支持对图标列表及数据列表进行树状显示及筛选操作。（2） 风场数据列表显示整个风场内所有风机重要测点的实时数据和风机运行状态统计信息。数据列表支持按照风机名称、状态等字段进行排序，并可以对风机进行筛选、排序、置顶。同时展示所有风机工作情况的统计信息，包括正常发电、故障停机、手动停机、天气停机等内容。（3） 单风机概览单风机概览显示了与该风机有关的实时信息。支持查看风机的概览状况及部件的详细信息、机舱振动曲线、有功/风速对比情况及箱变接线图。支持筛选并查看风机告警信息，包括历史状态字、活动状态字和健康度等。同时，还支持对风机发送遥控命令，可对风机进行“启动”、“停机”和“复位”等操作。使用控制台功能，可对多个风机进行启动和停机的批量操作。（4） 箱变视图箱变视图以表格的形式展示各箱变的开关量及模拟量。（5） 测风塔视图测风塔视图能够监测测风塔传感器的相关数据并展示测风模型，测点主要包括温度、气压、湿度、各点风速及风向角等。支持点击测点实时数据，可对相应的数据进行趋势分析。1.3.5告警告警是集控系统的核心功能，是同时监控风场风机的关键。UniversalSCADA告警模块主要有以下特点：支持多种告警类型，包括设备原始告警如遥信变位，风机SC等；逻辑推理告警，如遥测越线，SR告警；通讯告警；系统资源监视告警，如CPU负载过高等类型；支持告警信号分等级，告警等级一般分为故障、警告、信息三类；支持多种方式的告警提醒方式，包括声音报警、弹窗告警、光字牌告警、邮件告警等功能；支持用户自定义告警信号的告警类型、告警等级及告警提醒方式；支持各类历史告警事件的查询，支持用户自定义报警模版；支持对所有的告警按字段进行排序。（1）实时告警实时告警页面显示风场系统运行及告警的实时信息。实时告警页面的主要功能有：告警按照类型和等级进行组合分类（分标签页展示）；区分告警类型（图标）和等级（颜色）的确认；声音告警与告警确认。实时告警支持对当前告警信息进行查询、确认、暂停/恢复及消音操作。页面显示“时序信息”等标签页，且对所有标签页中告警信息进行实时动态刷新。（2）历史告警为了追溯某些设备在过去一段时间中发生的告警事件，历史告警功能可支持查询一定时间范围内，风机的历史告警记录，包括遥测越限、遥信封锁、风机事件记录、提示等多种类型的告警记录。可选用多种历史告警模板对记录进行查询，对当前历史告警记录进行排序、筛选及刷新，并支持对查询结果进行导出。查询USCADA提供散点分析和趋势分析两个工具用于数据的相关性分析和趋势分析。工具也支持分析数据导出。散点分析支持最长分析1天的数据。趋势分析支持最长分析1个月的数据。（1）散点图X-Y散点图能够以散点图形和表格形式对比2个遥测点的历史值。选择X测点的值作为横坐标，Y测点的值作为纵坐标，就生成一个相关性散点图。页面也支持将数据以表格形式进行展示。查询到的数据也支持导出成文件。如果测点数据中有无效点，会被系统过滤掉，不在散点图中显示。（2）趋势图趋势图能够描述遥测点的历史值，反映遥测量的变化趋势，并对遥测点历史值以曲线或者表格的形式进行显示比较，并支持不同颜色显示曲线以及对曲线进行放大或缩小显示。查询到的数据也支持导出成文件。报表根据风电场、升压站的不同业务需求，提供了不同的报表页面进行相应的报表查询。（1） 风场标准报表包含综合报表、风速报表、发电量报表、可利用率报表、故障统计报表、风机运行状态报表，具备以逻辑维度（风场层、风机层）、时间维度（日报、周报、月报、年报）的统计聚合功能，支持报表的文件导出和打印。（2） 功率曲线提供针对风机的功率曲线查询以及高级的功率曲线分析功能。功率曲线高级分析则提供绘制功率曲线的散点图、风玫瑰图、风频分布以及相关统计。数据导出导出功能主要用于将SCADA数据库中大量的测点、事件等历史数据导出成csv、xls等格式的文本文件。默认存储3年1分钟，10分钟数据，3个月秒级数据，超过三年的数据需要导出到移动硬盘中备份。数据导出页面主要用于风场任意设备范围、3年时间范围的数据导出，生成的文件通常用于提供给第三方系统或者是相关人员进行数据分析。目前支持多种设备类型的数据导出，如风机、变电站及测风塔。与此同时，支持通用模板和自定义模板编辑功能，选择风机、导出类型、模板、聚合选项及时间范围可对相关历史数据进行导出。权限管理支持精细化权限管理，以满足多种权限控制需求。用户管理模块基于用户组进行权限管理，便于用户授权。用户管理中的授权可以精确到风场，可对用户查看风场的权限进行选择并设置。同时，用户管理也支持对用户的页面查看权限进行设置。数据转发支持以OPC,Modbus,IEC104等各种协议，向第三方系统转发秒级监控数据。系统部署USCADA系统风场部署主要包括SCADA机柜硬件部署和风机通讯调试。(1) SCADA机柜硬件清单表1SCADA机柜硬件清单序号设备品名规格型号单位数量1服务器华三DL20台63监控机联想套14SCADA电气柜康贝套25UPSSANTAK套26光电交换机N-TRON/MOXA套17横向隔离设备南瑞正反Netkeeper台28VPN防火墙华为USG6310S套39交换机华三S1526台1(2)硬件部署方案风场端的硬件部署方案采用主备冗余结构，主要硬件包括前置采集服务器(2台互为主备)，专线网络通讯交换机，纵向加密设备，防火墙。由于与多数风机网络、AGC/AVC系统网络等成产系统进行数据接口连接时都需要与对方的网络交换机进行直接连接，因此现场子站数据采集方案采用采集服务器单网卡与其他生产系统对接方式进行数据采集，以防止对其他生产系统产生网络风暴等影响，项目方案的所有现场子站数据采集都使用单网卡与其他网络连接的方式，对需要采集数据的生产网络只是提供一个网络单点。

图2SCADA风场部署示意图图3远景风电场网络连接规范Turbox系统功能与部署用于对单台风机及其子系统的故障诊断与维护操作，用户功能模块分为：系统概览、部件控制、故障诊断、参数管理、设备自检，子系统工具库共六大部分。系统概览系统概览包括整机监测，整机控制，活动状态字。用于调试与检修过程中，在风机本地观察风机运行情况。整机监测包括风速，功率，转速，桨角等风机运行最关键监测量。整机控制包括：启动，用户停机，操作员停机，复位，主控断电重启等本地常用整机操作。活动状态字：显示风机当前状态下主控程序中所有状态代码。部件控制部件控制包括风机所有子系统部件的单独控制及控制相关的监测量，用于调试，检修，维护过程中，由于工艺或诊断需要，在风机本地对子系统进行的操作。包括：（1） 偏航系统：左右偏航，解缆角度校零与设置等独立控制与数据监测；（2） 变桨系统：包括手动变桨，桨距角校零，非对称变桨等；（3） 发电机：包括发电机风扇，水冷系统等独立控制与数据监测；（4） 齿轮箱：包括齿轮箱油泵，风扇，水冷系统等独立控制与数据监测；（5） 变频器：包括变频器加热，水冷等独立控制与数据监测；（6） 液压站：包括液压阀，液压，刹车卡钳等的独立控制与数据监测；（7） 气象站：包括风速仪风向标加热等独立控制与数据监测；（8） 风机并网：包括并网调试过程中的工艺操作与数据监测。故障诊断故障诊断包括所有系统实时IO点查询，历史事件查询，主控毫秒级故障录波文件下载与解析，关键振动等趋势图查询。（1） 系统实时IO查询：系统PLC中所有当前实时IO点的情况；（2） 故障录播波：故障前后的主控录波文件是故障振动的核心，软件自动下载并解析成CSV格式。参数设置参数设置包括所有对主控中所有参数的设定，导出，状态字的启用禁用：（1） 参数设定：参数设定显示了系统默认的参数值与当前参数值，有权限用户可以设置；（2） 状态字禁用：对系统告警状态字的启用和禁用情况查询与设置。设备自检远景智能风机对变桨系统，电池系统，刹车系统等都设置有自检程序，在检修维护过程中可以通过设备自检菜单，触发设备自检，系统自诊断问题。子系统工具库主控PLC,变桨系统，变频系统，电量测量装置，PCH振动监测盒等都自带的上位软件，是系统在调试与检修诊断不可缺少的工具。在Turbox中可以快速打开这些上位软件，对子系统的数据与参数进行更加详细的监测修改与诊断。权限管理Turbox面向不同类型的用户，权限分为四级。不同权限对各用户模块的具备不同的查看，修改功能。权限支持离线文件授权和在线USCADA授权。系统部署Turbox为CS架构软件，可以安装在：风机液晶控制屏风机本地控制液晶屏开放Turbox中系统概览，部件控制功能；移动平板电脑用户持移动平板电脑到风机后，通过风机内的WIFI路由器连接风机，可以实现Turbox所有功能，代替风机液晶控制屏；升压站PC监控机当PC通过IP地址在本地或远程与风机连接后，Turbox可以使用。SCADA机柜中的DIG服务器上。USCADAEMS系统功能与部署USCADAEMS用户功能模块分为：有功控制、爬坡控制、限电报表、无功控制四大部分。有功控制根据调度或者人工设值方式，设定全场功率的目标值，然后按照各风机的发电能力进行分配，使得全场有功功率趋近于目标值；如果全场功率目标值较小，自动启用风场停机策略，通过停机以满足目标值之后，在全场功率目标值增大的过程中，停机的风机会重新启动。（1）控制模式EMS可以选择接受调度AGC或者人工设值来设定全场功率值。接受调度的情况下，全场功率设定值随调度实时下发值或计划曲线值动态变化；人工设值的情况下，全场限功率设定值需要手动输入。（2）控制方式EMS会把全场限功率值分配至每台风机，每台风机可以接受一个限功率值，也可以接受遥控指令，按比例升降有功功率。（3） 控制精度一般情况下，对于5万容量风场，EMS控制限功率稳定后，全场实际有功功率与限功率值平均偏差不超过500kw，最大偏差不超过1000kw；响应时间与功率变化率设定有关，用户界面可调。爬坡控制爬坡控制是为了满足电网要求，通过控制风机有功功率，使得风场有功变化率符合电网标准。风场可以选择不启动，一般情况下，启动后风场变化率有如下要求：表2爬坡控制要求风场装机容量（MW）1分钟最大变化率（MW）10分钟最大变化率（MW）<30310>30且<150装机容量x1/10装机容量x1/3>1501550限功率损失电量报表EMS会记录有功限功率的过程，自动生成对应时间段的PCC电量损失报表及单风机电量损失报表。用户可以选定日期进行查询。无功控制根据调度或者人工设值方式，设定全场无功功率的目标值，然后按照各风机的无功能力进行分配，使得全场有功功率趋近于目标值；如果无功功率、电压、功率因素目标值过高，超过风机能提供的最大无功值，系统自动按最大无功值提供控制：（1） 控制模式EMS可以选择接受AVC调度或者人工设值来设定全场PCC并网点的无功功率值、电压值，功率因素值。接受AVC调度的情况下，全场功率设定值随调度实时下发值或计划曲线值动态变化，在AVC的控制下与风场SVG协同工作；人工设值的情况下，全场设定值需要手动输入。（2） 控制方式EMS会把电压值，功率因素值，转化为无功功率值分配至每台风机，每台风机根据无功功率值指令发出无功。（3） 控制精度一般情况下，对于5万千瓦容量风场，EMS控制无功功率稳定后，全场实际无功功率与限功率值平均偏差不超过500kVar，应时间与功率变化率与设定有关，用户界面可调。系统部署EMS系统风场部署架构如下图所示，EMS与SCADA在一个FEP服务器上通过虚拟机实现，通过SCADA机柜内光纤交换机直连风机，控制风机有功与无功功率，并连接AGC/AVC响应电网调度直控。如果建立集控中心，可以直接与同在安全I区的集控中心连接。升压站本地或集控中心可以在连接EMS服务器的PC端使用软件。图4EMS系统部署示意图实施部署中，生产环境的所有服务器都通过双机冗余实现高可用性。生产数据通过两台服务器之间相互备份，实现数据高可靠性。生产一区和二区之间通过防火墙实现逻辑隔离；生产一二区和管理控制三四区之间通过国家指定的横向隔离装置实现物理安全隔离；互联网入口通过防火墙实现严格的安全管控；各个生产区的外部链接通过防火墙实现安全访问控制完全按照国家发改委14号令和国能安全36号令的规范执行，遵循国家信息安全法，对风场生产安全运行进行全面的高可用、高可靠、高安全的防护。USCADAAGC/AVC系统功能与部署USCADAAGC/AVC用户功能模块分为：AGC有功调度模块和AVC无功调度模块两部分。有功调度控制AGC有功调度模块与电网主站端直接通讯，接收电网有功调令，以达到升压站高压侧有功出力为目的，将命令分配给风场本地各风机EMS,由EMS执行风机群有功出力控制。USCADAAGC内置EMS群控算法，能够有效分配出力，达到电网压线运行与爬坡率要求。无功调度控制AVC无功调度模块与电网主站端直接通讯，接收电网无功调令，支持对高压侧并网点的无功出力，功率因素，电压调整三类控制目标，协同控制风机EMS无功出力，SVG无功出力。USCADAAVC内置无功协同控制算法，能够在满足电网无功要求的同时，尽量减少SVG无功输出，减少SVG损耗，并提高SVG运行可靠性，减少由于SVG故障导致的电网考核电量。系统部署与硬件USCADAAGC/AVC对上和调度系统通信，转发风场实时出力信息并接受执行调令值，常用通信规约为IEC104；对下和风机EMS通讯，并按照全场控制设定，下发有功无功和启停机控制指令，和风机的通信规约视风机厂家而不同。申网通讯屏调度自动化系统AGC/AVC用户监控机|AGC/AVC!系统后台控制器双机主备网络交换机1£皿£申网通讯屏调度自动化系统AGC/AVC用户监控机|AGC/AVC!系统后台控制器双机主备网络交换机1£皿£&ifl.（可选）以太网、485/232等连接I名称规格单位数量备注后台主备机MoxaDA-682A2台关口采集装置UMG1041台网络交换机1台12口以上串口服务器（可选）NPort52301台用户监控机（可选）1台升压站监控系统风机监控系统或风机 SVG/SVC/电容/电抗 风功率预测系统Kong风功率预测系统功能与部署Kong风功率预测系统用户功能模块分为：用户登录、集中管理、曲线展示、精度查询、项目配置、数据上报等几个部分。登录操作Kong风功率预测系统主要是以风电场运营商为对象而设计的。风电场业主对该风场的所有风机具有操作权和管理权，还能够根据风功率预测系统预测的功率值和电网调度机构的要求来管理风场的风力发电机组的运行状态。运维工程师负责对风场风机的运行状态进行监控和维护，可根据风场的运维计划手动修改风功率预测系统的预测结果。集中管理区域（或风场）集中管理页面需要对整个区域接入的所有电站（或风机）的预报数据和实际数据进行汇总展示以及数据统计。将该区域（或风场）的所有风电场（或风机）的预报数据和实际数据整体展示在界面上，给用户一个区域（或风场）风况及发电量的全貌，展示该区域的未来一天、未来一周的总的预测发电量及各个风场（或风机）的预测发电量情况，便于对各风场（或风机）进行集中管理。曲线展示曲线展示模块主要功能为：按任意指定时间序列逐15min展示风电场的预报风速、风向、功率与实际风速、风向、功率的对比，同时可展示测风塔处实测的气象要素（包括各层风速、风向、温度、气压、湿度等要素）。曲线展示界面包括风场曲线界面和风机曲线界面，主要功能点为：（1） 以曲线和表格两种方式展示风电场的预报要素和实际要素，所有界面展示数据支持导出成excel格式；（2） 默认展示风电场当日的短期、超短期预报风速、预报功率和实际风速、实际功率；（3） 可指定任意时间段查询所有预测数据和实际数据；（4） 可查询未来7天细分到风机的风速及功率预测数据；（5） 界面支持缩放操作，可便捷查询任意时刻点数据。精度查询预报数据的准确度是风功率预报系统的核心，短期预报和超短期预报的准确率等指标均按照标准要求《NBT31046-2013风电功率预测系统功能规范》进行计算。精度趋势查询界面可指定任意时间段查看统计结果。精度查询模块主要的功能有：（1） 默认查询一个月平均的预报准确率；（2） 可任意指定时间段查询短期预报和超短期预报的准确率；（3） 精度趋势界面可按日、按月进行数据统计；（4） 数据支持导出成excel格式。项目配置配置界面可手动设置系统预报和上传所需最基本配置信息，包括：（1） 可根据不同电网要求，配置短期预报时间长度和预报启动时间；（2） 可配置上传电网路径及每日短期预报上传时间。数据上报按照电网要求，风电场应当按要求给电网上报风电场短期、超短期的逐15min预报功率、每5min测风塔的实测数据、风电场实际装机容量及实际功率值等数据。（1） 系统可支持通过FTP或者IEC102协议两种方式与电网通讯进行数据传送；（2）数据上报界面支持用户重新上传失败文件、支持用户查看或者手动修改数据进行上报。风机状态手动订正Kong提供风机状态及对应持续时间、亚健康时风机最大功率等信息，使风功率预测能够获取到未来一定时间风机状态、检修、亚健康运行功率信息，并以此来修改风功率预测预测结果。风功率预测状态输入后需要在风机上给出特殊标记，显示风机设置信息。当风机状态变化，或者持续时间达到以后自动解除。权限管理支持精细化的操作权限管理，可对所有界面的操作和查看权限进行单独设置，基于角色和节点的二维权限管理，用户可以在不同的节点层级有不同的角色，不同的角色对应了不同的权限，可针对每个页面单独配置操作和查看权限。1） 支持新账号的增加和权限的分配；

2） 支持已有账户权限的更改。系统状态栏所有页面的最下方均布置了系统状态栏，可方便用户查看系统状态。（1） 包括数值天气预报获取状态（及上报成功与否）、风机运行数据获取状态（及上报成功与否）、测风塔数据获取状态（及上报成功与否）；（2） 用户可及时发现数值获取或上报异常；（3） 系统状态错误信息通过邮件及时发送给相关管理人员以便维护；（4） 系统级的硬件及网络监控信息可进行统一监控管理。系统部署远景能源新一代风功率预测系统基于云计算和大数据技术，基于格林威治高精度CFD模型进行精细化的风电机组级别预报，其优势在于：运用大数据和云计算技术，综合利用格林威治天气预报模型和大量风场实际运行数据综合提高风功率预测的准确性；云端可由云端专家系统对所有预报风场的预测模型参数进行集中调优和改进，无需风场本地端的升级；云端可方便支持项目扩展，部署实施，支持集团统一的预报服务；（1）系统架构图6风场物理部署图为满足国家电网对风电安全性要求，接收外网的数值天气预报数据或者上传风场本地数据到云端需加装反向网络隔离装置。

2)部署硬件需求根据风场物理部署图，系统各部分主要的硬件设备性能要求和主要功能如下所述表3硬件设备列表服务器配置要求数量(台)功能网络隔离设备反向网络隔离1用于隔离风电场与外部网络直接连接天气预报采集服务器CPU：2核2.4GHz或以上内存：2G或更多硬盘：100G或更多1用于接收天气云端天气预报数据风场端服务器CPU：2核2.4GHz或以上内存：4G或更多硬盘：500G或更多1用于本地部署应用程序并完成数据上报防火墙按电网要求2交换机按电网要求1风场端显示终端1显示界面测风塔安装与数据接入根据《NBT31046-2013风电功率预测系统功能规范》要求，由于风电场风机安装的测风设备受叶片转动引起的扰流影响，并不能表征风轮前用于设备发电的自由流风速，需要建立风功率预测专用的生产测风塔，具体要求如下：・测风塔至风电功率预测系统的实时测风数据传送时间间隔应不大于5min；测风塔宜在风电场外1km~5km范围内，且不受风电场尾流效应影响，宜在风电场主导风向的上风向，位置应具有代表性；采集量应至少包括10、50及轮毂高度的风速和风向以及气温、气压等信息，应包括瞬时值和5min平均值；风电场的测风塔至场站端预测系统的数据宜采用光纤传输方式；调度端风电功率预测系统所用的测风塔数据应通过电力调度数据网由风电场上传测风塔数据可利用率应大于99%。对于已生产投运风场，根据客户提供的风场机位坐标、使用机型关键参数（如叶轮直径、塔筒高度等等），通过Greenwich数值地形大数据，基于以上原则提供专业可靠的生产测风塔点位选取方案。Kong支持通过光纤网络接入实时测风数据并可以实现对生产测风塔的实时监控及管理。通过高精度的数据处理模块，可以实现对接入的测风塔数据的精确处理（包括但不限与10分钟最大、最小、平均及标准差）。基于实时数据的传输及定制化的告警服务，进一步保障生产测风塔数据的数据质量。CMS系统功能与部署CMS健康度管理系统通过对远景智能风机传感器上毫秒级振动数据，以及转速，功率等秒级运行数据进行分析处理，可以预警风机设备亚健康状态，预测判断设备恶化趋势明显时，提前进行更换设备，避免由于突然损坏或气候限制无法更换造成的电量损失。同时，也可在故障恶化前进行处理，优化维修成本。1.8.1监测目标通过安装在风机传动链上的八个振动传感器与一个速度传感器探测轴承与齿轮振动信号，由远景智能风机PLC接收预处理并转发到CMS上，通过软件上专业的振动分析算法，可以及时发现并预警传动链上各部件的异常。主轴承/主轴监测主轴承处设置2个加速度传感器，分别位于主轴承水平方向和轴向，主要用以监测轴承座的绝对振动。通过对原始振动信号进行滤波，包络解调等处理后识别出故障信号来判别故障区域：轴承故障（轴承内圈故障，外圈故障，滚动体故障，保持架故障），主轴故障（轴裂纹，弯曲，不平衡，轴系部件松脱等），叶轮故障（叶片不平衡，轮毂转动碰磨）；故障程度：初期，发展期恶化期，失效期。齿轮箱监测齿轮箱处设置4个传感器，分别位于低速输入端水平方向，内齿圈垂直方向，中间轴低速轴轴间轴向，高速输出轴垂直方向。齿轮箱是行星轮系，平行轴齿轮系的组合体，齿轮轴承以及轴组件均在交变载荷作用下运转，复杂的运转环境使得齿轮箱是各种信号的集合体，因此将混杂的信号不失真剥离是分析的前提。通过对传感器设置针对性的测量任务（总振值趋势谱，速度频谱，加速度频谱，加速度包络谱，倒频谱，时域谱），以及采用先进的信号处理方法滤去噪声，获得反应齿轮箱状态的真实信号。解读信号以识别齿轮故障（断齿，齿面磨损，点蚀，剥落，齿面胶合）；轴承故障；轴组件故障（轴弯曲，齿轮偏心，轴系不对中）。联轴器/对中监测联轴器不对中包括水平不对中和垂直不对中，在风机上通常同时存在水平不对中和垂直不对中。联轴器不对中会产生附件载荷作用到发电机和齿轮箱上，长时间不对中运转会对轴承造成伤害，严重的不对中会造成联轴器断裂，失去约束的联轴节更会造成人员或设备伤害。利用设置在发电机和齿轮箱高速轴处的传感器可以监测联轴器的对中情况，及时纠偏保证机器在最佳状况下运转。发电机监测发电机驱动端和非驱动端均在轴承座垂直方向设置1个传感器，用以监测轴承故障和发电机机械故障(发电机导条松动、断裂，内部组件的松动碰磨，基础松动，基础刚性不足)，发电机电气故障(三项电流不平衡，匝间短路)。分析服务(1)CMS在国际风电振动标准的基础上，根据风机具体情况，设置亚健康报警阈值，方便风场人员迅速确定亚健康部件；在RCC远程监测中心，远景能源资深机械振动分析专家在大量数据的基础上，通过故障特征频谱计算，给出亚健康诊断报告，包括分析故障严重程度并预测部件失效时间；远景区域服务团队工程师采用内窥镜等专业手段上风机检查并确认故障。同时，远景专家结合分析过程不断培育现场工程师的独立诊断能力；设备亚健康诊断中建议的举措通过EAMWind系统得到贯彻执行。亚健康诊断报告及其解决方案进入EAMWind工单计划系统，保证其短期、中期维护方案得到有效执行。功能特点CMS用