1、7.1 7.1 风风电场电场SCADASCADA系统系统图图7-1 SCADA7-1 SCADA系统结构系统结构7.1.1 SCADA7.1.1 SCADA系统结构系统结构图图7-2 风电场监控系统网络拓扑图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 7.1 风风电场电场SCADASCADA系统系统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；4)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
2、风场功率曲线可以验证实际的发电量及收益是 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。风电场风电场SCADASCADA系统具有以下特点：系统具有以下特点：7.1 7.1 风风电场电场SCADASCADA系统系统7.1.2 7.1.2 风电场通讯风电场通讯方式方式1 1、就地监控与中央监控之间的通信方式、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-485RS-485半双工，半双工，支持多支持多点点数据通信数据通信；总线网络拓扑总线网络拓扑：总线型总线型，不不
3、支持环形或星型网络支持环形或星型网络。数据数据信号采用差分传输信号采用差分传输方方式，式，使用一对使用一对双绞线双绞线。光纤：光纤：点对点点对点传输距离由传输距离由光纤类型而光纤类型而定定；抗干扰性抗干扰性上有着明显的优上有着明显的优势，且传输距离远，适用势，且传输距离远，适用于电磁环境复杂、雷击多、于电磁环境复杂、雷击多、风力发电机组分布远的风风力发电机组分布远的风电场所，整套通信费用电场所，整套通信费用较较高高。7.1 7.1 风风电场电场SCADASCADA系统系统2 2、中央监控与远程监控之间、中央监控与远程监控之间的通信方式的通信方式图7-4 风电场中央监控与远程监控的通信方式7.1
4、 7.1 风风电场电场SCADASCADA系统系统风机远风机远程控制程控制实时数实时数据展现据展现数据统数据统计与查计与查询询曲线图曲线图逻辑逻辑 控制控制功率跟功率跟踪控制踪控制7.1.3 SCADA7.1.3 SCADA系统功能系统功能7.1 7.1 风风电场电场SCADASCADA系统系统7.1.4 SCADA7.1.4 SCADA系统主要界面系统主要界面1 1、SCADASCADA系统界面要求系统界面要求控制界面友好；控制界面友好；能够显示各台机组的运行数据；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；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
5、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；能够对风电机组实现集中控制；系统管理系统管理7.1 7.1 风风电场电场SCADASCADA系统系统7.1.4 SCADA7.1.4 SCADA系统主要界面系统主要界面2 2、SCADASCADA系统的主要界面示例系统的主要界面示例图图7-5 7-5 机组参数及风况参数机组参数及风况参数7.1 7.1 风风电场电场SCADASCADA系统系统7.1.4 SCADA7.1.4 SCADA系统主要界面系统主要界面2 2、SCADASCADA系统的主要界面示例系统的主要界面示例图图7-5 7-5 机组参数及风况参数机组参数及风况参数图图
6、7-6 7-6 功率曲线图功率曲线图图图7-7 7-7 列表显示界面列表显示界面7.1 7.1 风风电场电场SCADASCADA系统系统7.2 7.2 风风电机组运行监测电机组运行监测电力参数电力参数 监测监测 电压测量电压测量 电流测量电流测量 频率频率 功率因数功率因数 功率功率风风况况参数参数 监测监测 风速风速 风向风向机组运行参数机组运行参数 监测监测 转速转速 温度温度 机舱震动机舱震动 电缆扭转电缆扭转 机械刹车状机械刹车状况况 油位油位测点名称测点名称元件元件规范规范主控侧接点主控侧接点1主轴承温度主轴承温度1PT100-200850度度X20-75,762液压站油温油位开关液
7、压站油温油位开关压力开关压力开关01（开关量）（开关量）X10-39，40，413主轴承温度主轴承温度2PT100-200850度度X20-77,784齿箱润滑油入口油温齿箱润滑油入口油温PT100-200850度度X20-83,845齿轮箱润滑油油温齿轮箱润滑油油温PT100-200850度度X20-85,866齿轮箱高速轴输出端齿轮箱高速轴输出端PT100-200850度度X20-79,807齿轮箱高速轴输入端齿轮箱高速轴输入端PT100-200850度度X20-81,828发电机前轴承温度发电机前轴承温度PT100-200850度度X20-107,1089发电机后轴承温度发电机后轴承温度
8、PT100-200850度度X20-109,11010发电机入口风温发电机入口风温PT100-200850度度X20-105,10611发电机出口风温发电机出口风温PT100-200850度度X20-111,11212风机振动风机振动风机振动传感器风机振动传感器X20-1,2,3,4,513偏航角度及位置偏航角度及位置偏航编码器及扭缆开关偏航编码器及扭缆开关-750750X20-546314叶轮锁定状态叶轮锁定状态叶轮锁定接近开关叶轮锁定接近开关0-1(开关量开关量)X10-263115齿轮箱润滑油泵杂质开关齿轮箱润滑油泵杂质开关压力开关压力开关0-1(开关量开关量)X10-5,616齿箱入口
9、压力齿箱入口压力齿箱入口压力开关齿箱入口压力开关0-1(开关量开关量)X10-3,417发电机绕组温度发电机绕组温度(u1,v1,w1,u2,v2,w2)PT100-200850度度X20-9310418偏航润滑脂油位偏航润滑脂油位油位开关油位开关0-1(开关量开关量)X214-3,4,519发电机转速发电机转速发电机编码器发电机编码器0-1800转转变流器端子变流器端子20高速轴刹车磨损、刹车压力高速轴刹车磨损、刹车压力刹车磨损及压力开关刹车磨损及压力开关0-1(开关量开关量)X10-42,43,44,45表表7-1 UP-1.5MW风力发电机测点清单风力发电机测点清单7.2 7.2 风风电
10、机组运行监测电机组运行监测7.2.4 7.2.4 风电机组监测点布置风电机组监测点布置7.2 7.2 风风电机组运行监测电机组运行监测7.3.2 7.3.2 风速传感器风速传感器图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 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器7.3.2 7.3.2 风风向向传感器传感器图图7-14 风向标风向标图图7-15 风向风向传感器原理图传感器原理图7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器7.3.4 7.3.4 温度温度传感器传感器温度温度0123456789-3088.0487.6487.2486.8486
11、.4486.0485.6385.2384.8384.43-2092.0491.6491.2490.8490.4490.0489.6489.2488.8488.44-1098.0395.6395.2394.8394.4394.0393.6393.2492.8492.44-0100.0099.6099.2198.8198.4198.0197.6297.2296.8296.420100.00100.40100.79101.19101.59101.98102.38102.78103.17103.5710103.96104.36104.75105.15105.54105.94106.33106.7310
12、7.12107.5220107.91108.31108.70109.10109.49109.88110.28110.67111.07111.4630111.85112.25112.64113.03113.43113.82114.21114.60115.00115.3940115.78116.17116.57116.96117.35117.74118.13118.52118.91119.3150119.70120.09120.48120.87121.26121.65122.04122.43122.82123.21表表7-2 热电阻热电阻分度表分度表7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传
13、感器7.3.4 7.3.4 温度温度传感器传感器 图图7-17 温控开关温控开关 图图7-18 控制柜中的温度传感器和温控开关控制柜中的温度传感器和温控开关7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器7.3.5 7.3.5 转速转速传感器传感器转速传感器接近式开关接近式开关转速传感器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旋转编码器增量式增量式 编码器编码器绝对值绝对值 编码器编码器过速保护过速保护 继电器继电器风轮主轴、发电机轴风轮主轴、发电机轴检测转速目的：检测转速目的：并网要求；并网要求；超速检测；超速检测；机组控制；机组控制；7.3 7.3
14、风风电机组常用传感器电机组常用传感器 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(一一个个)、风轮转速、风轮转速(两个两个)。7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器1 1接近式开关转速传感器接近式开关转速传感器(a)接近开关电路组成接近开关电路组成(b)没有金属接近的振荡波形没有金属接近的振荡波形 (c)金属接近的振荡波形金属接近的振荡波形涡流式接近开关涡流式接近开关7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器2 2旋转编码器旋转编码器 发射发射管管 接收管接收管 12V12V 整形整形放大放大稳压稳压 电源电源频
15、频率率表表7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器tNznx60N Nx累计脉冲数累计脉冲数 每秒脉冲tzNnx607.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器编码器的分类编码器的分类7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器光电编码器的基本部件光电编码器的基本部件：数据扫描系统数据扫描系统LEDLED光源光源&光敏电阻光敏电阻增量码盘增量码盘/绝对值码盘绝对值码盘数据处理系统数据处理系统机械系统机械系统旋转轴旋转轴安装法兰安装法兰+附件附件轴承系统轴承系统支架外壳支架外壳电气输出电气输出 短路保护短路保护 反极性保护反极性保护 放大电路放大电路 抗干扰电路等抗干
16、扰电路等 数据输出数据输出 增量增量/绝对值绝对值7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器1)1)增量式编码器增量式编码器图图7-25 7-25 编码器工作原理及输出波形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。按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器2 2)绝对值绝对值编码器编码器绝对值编码器工作原理：绝对值编码器工作原理：1 1）绝对位置从码盘上读取；）绝对位置从码盘上读取；2 2）在码盘上，每一位对应一个码道；）在码盘上，每一位对应一个码道；3 3）每个数位编码器对应一个输出电路；）每个数位编
17、码器对应一个输出电路；4 4）每一个通道都包含一个光源的接收器；）每一个通道都包含一个光源的接收器；5 5）每圈（）每圈（360360）读数完成后，将重复读数输出。）读数完成后，将重复读数输出。6 6）即使在掉电或者电源出现故障时）即使在掉电或者电源出现故障时,位置信息一直可用。不必复零位置信息一直可用。不必复零 !7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器绝对值编码器，记录偏航位置绝对值编码器，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，常开触点左右限位开关，常开触点左右安全链限位开关，常闭触点左右安全链限位开关，常闭触点7.3 7.3 风
18、风电机组常用传感器电机组常用传感器 增量编码器增量编码器每次上电时，位置从每次上电时，位置从零位零位标记开始标记开始计算的脉冲计算的脉冲数量数量确定；确定；输出：编码器输出：编码器从预定义的从预定义的起始位置发生的增量变化起始位置发生的增量变化绝对值编码器绝对值编码器每次上电时，从当前位置开每次上电时，从当前位置开始计算；始计算；位置位置是由输出代码的计数确是由输出代码的计数确定定的；的；位置信息位置信息一直可用一直可用,即使在即使在掉电或电源出现故障时掉电或电源出现故障时输出：输出：绝对坐标绝对坐标系上的位置系上的位置7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器7.3 7.3 风风电
19、机组常用传感器电机组常用传感器3 3过速保护继电器过速保护继电器 用于用于风力发电机组的转速测量和过速保护，在转速频率超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。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过速保护继电器外形图 (b)过速保护继电器面板及端子图过速保护继电器面板及端子图图图7-29过速过速保护继电器保护继电器端子端子定定 义义端子端子定定 义义1继 电 器 公 共 触 点继 电 器 公 共 触 点COM6晶体管集电极开路输晶体管集电极开路输出出OC2电源电源+24V7传感器输入传感器输入PULSE+3继电器常开触点继电器常开
20、触点NO8模拟信号输出模拟信号输出+（选（选配）配）4继电器常闭触点继电器常闭触点NC9模拟信号输出模拟信号输出GND（选配）（选配）5传感器输入传感器输入PULSE-10电源电源GND表表7-3 过速保护继电器端子定义过速保护继电器端子定义7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器7.3.6 7.3.6 振动振动传感器传感器图7-30 WP4084振动分析器7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器7.3.7 7.3.7 偏航计数偏航计数器器图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
21、值编码器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的。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的。7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器7.3.8 7.3.8 应力传感器应力传感器 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
22、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 7.3.9 制动磨损传感器制动磨损传感器 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 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器7.3.10 7.3.10 看门狗模块看门狗模块 计数器计数器 给一个大数倒计数给一个大数倒计数 如果如果程序运行正常，过一段时间程序运行正常，过一段时间CPUCPU应发出指令让看门狗复位，应发出指令让看门狗复位，重新开始倒计数重新开始倒计数。如果如果
23、看门狗减到看门狗减到0 0就认为程序没就认为程序没有正常工作，强制整个系统复位。有正常工作，强制整个系统复位。7.3.11 7.3.11 安全继电器安全继电器 安全继电器是构成风机安全链的核心器件安全继电器是构成风机安全链的核心器件，是，是安全链的安全链的执行机构执行机构；当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。同。7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器 构成构成风机安全链的核心器件风机
24、安全链的核心器件，是，是安全链的安全链的执行机构执行机构；当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。电压丢失，风机执行紧急停机，起到保护机组的作用。图图7-35 PNOZ 17-35 PNOZ 1安全继电器及其面板定义安全继电器及其面板定义7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器 电源：电源：A1-A2A1-A2输入：输入：T12-T22,T11-T22T12-T22,T11-T22输出：输出：13-1413-14，23-2423-24，33-3433-34辅助触点：辅助触
25、点：41-4241-42复位：复位：T33-T34T33-T34 输入端子用来接急停输入端子用来接急停按钮按钮；两个两个急停：机舱控制柜急停、塔急停：机舱控制柜急停、塔基基控制柜急停；控制柜急停；急停按钮采用串联的方式急停按钮采用串联的方式连接。连接。单通道单通道 双通道双通道 图图7-37 PNOZ 17-37 PNOZ 1安全继电器输入端子接线图安全继电器输入端子接线图7.3 7.3 风风电机组常用传感器电机组常用传感器复位端子：通过外接按钮进行手动复位，避免在紧急停止解除时，风机出现突然再启动。(a)(a)自动复位自动复位 (b)(b)手动复位手动复位图图7-38 PNOZ 17-38 PNOZ 1安全继电器的复位接线方式安全继电器的复位接线方式反馈回路接线端子：(a)a)无反馈回路无反馈回路 (b)(b)有反馈回路有反馈回路图图7-39 PNOZ 17-39 PNOZ 1安全继电器的复位接线方式安全继电器的复位接线方式
