GW-9000风电后台监控系统

一、风电监控系统介绍

      风电监控系统是现代化风电场运行管理的核心中枢，适用于陆上/海上风场、风光储一体化及特殊环境项目。系统具备实时采集机组运行数据（转速、功率、振动）、环境参数（风速、温湿度）及电网状态功能，支持远程启停机组、功率调节与故障诊断。通过光纤/卫星通信网络，集成振动监测、激光测风、视频巡检等设备，构建包含SCADA监控平台、功率预测系统和数字孪生模型的三层架构，实现设备健康评估、发电效能优化与网络安全防护，确保风电场安全高效运行。

二、风电监控系统构成

    1. 现场设备层：部署在风机内部及场站的关键感知设备，包含智能PLC控制器（实时处理400+个I/O信号）、振动监测模块（支持5kHz高速采样）、激光雷达测风系统（探测范围300米）、双馈变流器监控单元及状态传感器（温度、油位、位移监测精度达±0.5%）。

    2. 网络传输层：采用环形拓扑光纤网络（冗余通道时延<10ms），配置工业级交换机（支持IEEE 1588精准时钟协议）、通信网关机（实现Modbus/南自103/IEC61850等多协议转换），集成北斗卫星通信模块。

    3. 主站平台层：包含SCADA监控系统（30万点数据处理能力）、功率预测平台（集成NWP数值天气预报）、设备健康管理系统、AGCAVG有功无功控制系统。

    4. 辅助系统层：配置可见光/红外双视场视频监控（支持AI叶片裂纹识别）、声纹监测装置（40kHz采样频率）、环境监测站（风速测量范围0-75m/s），通过边缘计算节点实现本地数据预处理。

三、风电监控系统功能

1、实时监测功能

（1）机组运行监测：实时采集400+个运行参数：包括发电机转速（精度±0.1%）、齿轮箱油温（±0.5℃）、叶片桨距角（分辨率0.1°）、塔筒倾斜度（精度±0.01°）

（2）振动监测：采用4通道同步采集（采样率≥51.2kHz），覆盖1Hz-20kHz频谱范围，检测主轴承/齿轮箱早期故障

（3）功率曲线跟踪：每5分钟记录实际发电功率与理论值偏差（±2%精度）

（4）环境监测激光雷达测风：前馈控制模式下实现150米高度风速/风向测量（误差<0.5m/s）

（5）气象站监测：采集环境温湿度（范围-40~+70℃）、气压（300-1100hPa）、降水量（0-200mm/h）

（6）极端天气预警：结冰监测（表面温度<-3℃报警）、雷击计数（精度±1次）

2、、远程控制功能

（1）设备操作：风力机组启停控制（响应时间<500ms）、动态偏航控制（角度精度±0.5°）、变桨系统调节（速率0-8°/s可调）

功率管理

（2）有功功率控制（调节速率1-10%Pn/min）

（3）无功功率补偿（SVG/SVC协调控制）高/低电压穿越（满足GB/T 19963要求）

3、智能分析功能

（1）能效评估计算容量系数（实时/历史对比）、等效利用小时数统计（同比/环比分析）、发电量损失分解（分项占比显示）、

（2）设备健康管理：:齿轮箱磨损分析（油液颗粒计数>15μm报警）、发电机绝缘评估（PD检测灵敏度≤5pC）

（3）预测维护：剩余寿命预测（基于Weibull分布模型）、故障模式识别（200+种故障特征库）、备件库存优化（需求预测误差<8%）

4、安全防护功能

（1）操作安全：五防闭锁逻辑（包含误入带电间隔防护）、操作票电子验证（符合DL/T 544标准）、双因子身份认证（动态令牌+生物识别）

（2）网络安全：:通信加密（AES-256+国密算法）、入侵检测（误报率<0.1次/日）、安全分区（按照IEC 62443划分4个区域）

（3）应急管理：黑启动功能（30分钟内恢复供电）、故障录波存储（记录事故前10周波数据）、自动切机策略（风速>25m/s时分级停机）

5、高级应用功能

（1）数字孪生三维可视化（LOD4级建模精度）、虚拟调试（控制逻辑验证）、影子模式（实际与预测数据比对）

（2）集群控制：尾流优化控制（提升全场发电量2-5%）、频率协调控制（响应时间<2s）、储能协同调度（SOC控制精度±3%）、

（3）数据服务：:报表自动生成（支持IEC 61400-25格式）、碳资产核算（符合CCER方法学）、电力市场竞价（日前预测准确率>85%）