CN110110439A - 一种基于三维模型的风电场scada系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于三维模型的风电场SCADA系统，其配置成能在Windows系统中运行并通过浏览器展示操作界面。风电场SCADA系统包括三维模型、数据采集模块、风电场数据库模块、数据计算模块以及报警服务模块。三维模型是基于风电场的实际地理地貌而构建的，配置成嵌入到风电场SCADA系统中用于模拟展示风电场的地理地貌和各个风机。数据采集模块用于从风电场采集数据并将数据传输至风电场数据库模块。数据计算模块从风电场数据库模块接收数据并对数据进行计算处理，再传输到操作界面，在三维模型中对应的位置进行实时数据信息展示。报警服务模块从风电场数据库模块接收数据、对数据进行筛选处理并对异常数据进行记录和实时报警。
Description
技术领域
本发明属于风力发电的技术领域，具体涉及一种基于三维模型的风电场SCADA系统。
背景技术
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统(即，数据采集与监视控制系统)可以远程采集设备的运行数据，监控运行情况，实现足不出户即可掌控所有设备的情况，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断系统故障状态等优势。
作为风力设备的一个重要组成部分，风电场SCADA监控系统对于风机实时数据的采集、管理、传递起着至关重要的作用，因此监控系统必须具有较高的安全性、可靠性和实时性。
现有的能量平台能够实时收集并处理风电场数据，但展示方法不够形象直观，仿真模拟程度不高，不利于操作人员准确判断现场情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于三维模型的风电场SCADA系统，其配置成一配置成能在Windows系统中运行并通过浏览器展示操作界面。所述风电场SCADA系统包括三维模型、数据采集模块、风电场数据库模块、数据计算模块以及报警服务模块。所述三维模型是基于风电场的实际地理地貌而构建的，配置成嵌入到所述风电场SCADA系统中用于在所述SCADA系统中模拟展示所述风电场的地理地貌和位于所述风电场中的各个风机。所述数据采集模块用于从风电场采集数据并将数据传输至所述风电场数据库模块。所述数据计算模块从所述风电场数据库模块接收数据并对数据进行计算处理，再传输到所述操作界面，在所述三维模型中对应的位置进行实时数据信息展示。所述报警服务模块从所述风电场数据库模块接收所述数据、对所述数据进行筛选处理并对异常数据进行记录和实时报警。
进一步地，所述三维模型配置成能分别模拟展示每台风机的三维模型，包括模拟展示各个风机的相对位置、根据经纬度和海拔高度对各个风机进行定位。所述三维模型还配置成支持查询各个风机的信息以及对各个风机进行远程操作。
进一步地，当在所述三维模型中定位到单台风机时，所述风电场SCADA系统能显示所述单台风机的编号、风向、风速和风机状态信息。所述远程操作包括对所述单台风机进行的启动、停机、复位和/或预解缆操作。
进一步地，所述三维模型配置成能被放大和缩小，用于执行全局监控功能和单台风机的细节展示功能。
进一步地，所述风电场数据库模块存储采集到的数据，所述数据经运算处理后生成JSON格式数据，由WebAPI和Restful Web Service传输至所述操作界面，再所述三维模型相应的位置进行实时数据信息展示。
进一步地，所述实时展示的方式包括图表、报表、对应三维模型显示和/或矩阵缩略图。
进一步地，所述风电场数据库模块存储采集到的风机数据，所述报警服务模块对风机数据中的异常数据进行筛选处理并实时报警，同时在所述三维模型中显示对应风机的编号、报警时间、故障描述和故障等级。所述风电场SCADA系统配置成支持查询历史报警记录、生成和导出报表。
进一步地，所述风电场SCADA系统配置成能在所述操作界面查询任意时间段内的操作记录，所述操作记录包括操作时间、风机编号、用户名称和具体操作描述。
本发明所提供的基于三维模型的风电场SCADA系统能够接收数据库的实时数据并在三维模型中同步展示，可以使风电场的地理情况得到形象的展示，使操作人员更加直观地远程监控风电场情况，做出精准的判断和操作，在风电场出现异常时，能够协助操作人员进行故障定位、方便远程操作和维护，提高了风电场远程监控的效率并降低能量平台的操作难度。
附图说明
图1是本发明的基于三维模型的风电场SCADA系统的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在风电场中，按照风机的地理位置布局，可以包括多个环网，每个环网内风机的数量大约在10～20台，采用自愈型光纤以太环网结构，当环网中任意相邻风机之间的光纤出现故障时不会影响其他风机的通讯。
本发明的基于三维模型的风电场SCADA系统配置成能在Windows系统中运行并通过浏览器展示操作界面，尤其优选在Windows7系统中运行，通过配置IIS服务器进行HTML页面发布。
如图1所示，该风电场SCADA系统大体包括操作界面1、能模拟展示风电场7的地理地貌和风电场7中各个风机的三维模型2、数据采集模块6、风电场数据库模块4、数据计算模块3以及报警服务模块5。
三维模型2是基于风电场实地的地理地貌而构建的，可以以HTML格式直接嵌入到SCADA系统中，能够完全模拟展示风电场现场的地貌情况。三维模型2配置成可进行放大和缩小操作，具备全局监控功能和单台风机的细节展示功能。
三维模型2能分别模拟展示风电场7中每台风机的三维模型，包括模拟展示各个风机的相对位置、根据经纬度和海拔高度对各个风机进行定位，以及根据经纬度和海拔高度精准定位风机。三维模型2优选配置成支持查询风机信息和及进行远程操作。所能查询的风机信息包括但不限于风机编号，平均风速，风机转速，温度，湿度，日、月、年实际发电量，日、月、年发电功率，日、月、年预计发电量，日、月、年损失发电量，任意时间区间单台风机功率曲线，日、月、年历史报警信息，操作人员的操作信息等。
数据采集模块6配置用于在风电场中进行数据采集工作，并通过光纤、交换机等设备传递每台风机的数据信息。数据采集模块6所采集的数据包括但不限于：风机编号，平均风速，桨叶角度，转速，温度，湿度，发电功率，有功功率，无功功率，全场并网台数，运行天数，风机信息，风机状态，故障报警信息等。风机信息包括但不限于停机、停机台数、故障、正常、维护、中断等。风机状态信息包括但不限于启动、冷启动、并网、限功率等。故障报警信息包括但不限于报警时间、报警风机编号、故障描述、报警编码、报警类别等。
风电场数据库模块4配置成对数据采集模块6所采集的数据进行存储，同时可以将这些数据进一步传输至数据计算模块3，在数据计算模块3经过计算处理后生成JSON格式数据，再由应用程序编程接口例如WebAPI和Restful Web Service传输至操作界面1，在三维模型2中的对应位置进行实时数据信息展示。展示的方式包括图表、报表、对应三维模型显示、矩阵缩略图等多种形式，使数据更加直观，便于查询、导出报表和远程操作
风电场数据库模块4配置成还可以将数据传输至报警服务模块5，报警服务模块5对数据中的异常数据进行筛选处理，并进行记录和基于异常数据进行实时报警，在操作界面1中显示风机编号、报警时间、故障描述和故障等级，并支持查询历史报警记录，生成和导出报表。报警可以是以报警提示窗口的形式显示在操作界面1中。报表功能支持自定义报表操作，可选择起始和终止时间，选择报表内容，查询发电量统计，批量导出报表。
当在操作界面1中通过三维模型2定位到单台风机时，在操作界面1中能显示该单台风机的编号、风向、风速和风机状态信息，且支持远程对风机进行启动、停机、复位和预解缆操作，并具备导出风机信息功能。
上述风电场SCADA系统配置成能在操作界面1查询任意时间段内的操作记录，操作记录包括操作时间、风机编号、用户名称和具体操作描述。
以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。
Claims (8)
1.一种基于三维模型的风电场SCADA系统，所述风电场SCADA系统配置成能在Windows系统中运行并通过浏览器展示操作界面，其特征在于：所述风电场SCADA系统包括三维模型、数据采集模块、风电场数据库模块、数据计算模块以及报警服务模块，其中：
所述三维模型是基于风电场的实际地理地貌而构建的，配置成嵌入到所述风电场SCADA系统中用于在所述SCADA系统中模拟展示所述风电场的地理地貌和位于所述风电场中的各个风机；
所述数据采集模块用于从风电场采集数据并将数据传输至所述风电场数据库模块；
所述数据计算模块从所述风电场数据库模块接收数据并对数据进行运算处理，再传输到所述操作界面，在所述三维模型中对应的位置进行实时数据信息展示；
所述报警服务模块从所述风电场数据库模块接收所述数据、对所述数据进行筛选处理并对异常数据进行记录和实时报警。
2.根据权利要求1所述的基于三维模型的风电场SCADA系统，其特征在于：
所述三维模型配置成能分别模拟展示每台风机的三维模型，包括模拟展示各个风机的相对位置、根据经纬度和海拔高度对各个风机进行定位，
所述三维模型还配置成支持查询各个风机的信息以及对各个风机进行远程操作。
3.根据权利要求2所述的基于三维模型的风电场SCADA系统，其特征在于：
当在所述三维模型中定位到单台风机时，所述风电场SCADA系统能显示所述单台风机的编号、风向、风速和风机状态信息，
所述远程操作包括对所述单台风机进行的启动、停机、复位和/或预解缆操作。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于三维模型的风电场SCADA系统，其特征在于：所述三维模型配置成能被放大和缩小，用于执行全局监控功能和单台风机的细节展示功能。
5.根据权利要求1所述的基于三维模型的风电场SCADA系统，其特征在于：
所述风电场数据库模块存储采集到的数据，所述数据经运算处理后生成JSON格式数据，由WebAPI和Restful Web Service传输至所述操作界面，在所述三维模型中相应的位置进行实时数据信息展示。
6.根据权利要求5所述的基于三维模型的风电场SCADA系统，其特征在于：
所述实时展示的方式包括图表、报表、对应三维模型显示和/或矩阵缩略图。
7.根据权利要求5或6所述的基于三维模型的风电场SCADA系统，其特征在于：
所述风电场数据库模块存储采集到的风机数据，所述报警服务模块对风机数据中的异常数据进行筛选处理并实时报警，同时在所述三维模型中显示对应风机的编号、报警时间、故障描述和故障等级，
所述风电场SCADA系统配置成支持查询历史报警记录、生成和导出报表。
8.根据权利要求7所述的基于三维模型的风电场SCADA系统，其特征在于：
所述风电场SCADA系统配置成能在所述操作界面查询任意时间段内的操作记录，所述操作记录包括操作时间、风机编号、用户名称和具体操作描述。
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