风电场计算机监控系统分中央监控系统和远程监控系统，系统主要由监控计算机、数据传输介质、信号转换模块、监控软件等组成。
1.中央监控系统
中央监控系统的功能是：对风力发电机进行实时监测、远程控制、故障报警、数据记录、数据报表、曲线生成等。中央监控系统结构图如图9-17所示。
图9-17 风电机组控制器中央监控系统结构图
目前风电场所采用的风电机组都是以大型并网型机组为主，各机组有自己的控制系统，用来采集机组数据及状态，通过计算、分析、判断而控制机组的启动、停机、调向、刹车和开启油泵等一系列控制和保护动作，能使单台风力发电机组实现全部自动控制，无需人为干预。
目前国内监控系统的下位机是指风电机组的控制器。对于每台风力发电机组来说，即使没有上位机的参与，也能安全正确地工作。所以相对于整个监控系统来说，下位机控制系统是一个子系统，具有在各种异常工况下单独处理风电机组故障，保证风电机组安全稳定运行的能力。从整个风电场的运行管理来说，每台风电机组的下位机控制器都应具有与上位机进行数据交换的功能，使上位机能随时了解下位机的运行状态并对其进行常规的管理性控制，为风电场的管理提供方便。因此，下位机控制器必须使各自的风力发电机组可靠地工作，同时具有与上位机通信联系的专用通信接口。风机内部与中央监控的连接形式如图9-18所示。
图9-18 风机内部与中央监控的连接形式
国外进口的风机控制器主机一般采用专门设计的工业计算机或单板机，也有的采用可编程控制器（PLC）。国内生产的一般较多采用可编程控制器，如西门子的S7-300，这样硬件的可靠性和稳定性好，尤其是对于维护不便的海上风电，更需要高可靠性的控制器。PLC模块化结构方便组成各种所需单元。控制器之间的连接也很方便，易于构成主从式分散控制系统。
计算机监控系统负责管理各风电机组的运行数据、状态、保护装置动作情况、故障类型等。为了实现上述功能，下位机（风机控制器）控制系统应能将机组的数据、状态和故障情况等信息通过专用的通信装置和接口电路传递给中央控制器的上位计算机，同时上位机应能向下位机传达控制指令，由下位机的控制系统执行相应动作，从而实现远程监控功能。
中央监控系统一般运行在位于中央控制室的一台通用PC机或工控机上，通过与分散在风电场上的每台风力机就地控制系统进行通信，实现对全场风力机的集群监控。风电场中央监控机与风力机就地控制系统之间的通信属于较远距离的一对多通信。国内现有的风电场中央监控系统一般采用RS485串行通信方式和4～20mA电流环通信方式。比较先进的通信方式还有PROFIBUS通信方式、工业以太网通信方式等。
上述各种通信方式都能够完成风电场中央监控系统的通信问题，但具有各自的特点，主要通信方式简要对比见表9-1。
表9-1 主要通信方式对比表
目前，我国各大风电场在引进国外风力发电机组的同时，一般也配有相应的监控系统，但各个系统具有自己的设计思路和通信规约，致使风电场监控技术互不兼容。同时，控制界面语言环境是英语，也不利于运行人员操作。如果一个风电场中有多个厂家的多种机型的风电机组在运行，就会给风电场的运行管理造成一定困难。因此，国家在科技攻关计划中除了对大型风电机组进行攻关外，也把风电场的监控系统列入攻关计划，以期开发出适合我国风电场运行管理的监控系统。目前也有一些国产监控系统成功开发并投入运行，如通用风电场中央及远程监控系统。
风电场的监控软件应具有如下功能：
（1）友好的控制界面。在编制监控软件时，应充分考虑到风电场运行管理的要求，应当使用中文菜单，使操作简单，尽可能为风电场的管理提供方便。
（2）能够显示各台机组的运行数据，如每台机组的瞬时发电功率、累计发电量、发电小时数、风轮及电机的转速和风速、风向等，将下位机的这些数据调入到上位机，在显示器上显示出来，必要时还应当用曲线或图表的形式直观地显示出来。
（3）显示各风电机组的运行状态。如开机、停车、调向、手/自动控制以及发电机工作情况。通过各风电机组的状态了解整个风电场的运行情况，这对整个风电场的管理是十分重要的。
（4）能够及时显示各机组运行过程中发生的故障。在显示故障时，应能显示出故障的类型及发生时间，以便运行人员及时处理和消除故障，保证风电机组的安全和持续运行。
（5）能够对风电机组实现集中控制。值班员在集中控制室内，就能对下位机进行状态设置和控制，如开机、停机、左右调向等。但这类操作必须有一定的权限，以保证整个风电场的运行安全。
（6）历史记录。监控软件应当具有运行数据的定时打印和人工即时打印以及故障自动记录的功能，以便随时查看风电场运行状况的历史记录情况。
监控软件的开发应尽可能在现有工业控制软件的基础上进行二次开发，这样一方面可以缩短开发周期，另一方面现有的工业控制软件技术成熟、应用广泛、稳定性好。监控软件可以随着软件的升级而方便地升级。相对来说，直接从底层开发的监控软件如果没有强大的软件队伍和经验丰富的软件人员很难达到这种效果。
2.远程监控系统
远程监控系统的功能是实时查看风机运行情况、数据记录情况等，如图9-19所示。
图9-19 风力发电机组远程监控系统(www.xing528.com)
理论上只要通信网连通，远程监控系统能够实现的功能和中央监控系统一样。但是为了安全起见，目前国内远程监控系统只完成监视功能，随着技术的发展和无人值班风电场的推出，远程监控系统将发挥更大作用。
在远程监控系统的实现中，通信网络是关键环节，根据国家经贸委关于“电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定”，电力监控系统和电力调度数据网络均不得和互联网相连。因此远程监控系统通常只能使用专线或电力调度数据网络。考虑到实际情况和需要，现在实现的风电场远程监控系统一般采用电话线进行通信。软件界面由以下几部分页面组成：
（1）风机主要信息页面。
（2）叶轮/变桨系统数据页面。
（3）叶轮/变桨系统信号页面。
（4）变流器/水冷系统页面。
（5）电机/电网系统页面。
（6）偏航/液压系统页面。
（7）环境/机器设备/控制柜页面。
（8）调试及参数设置页面。
（9）最近32条故障记录页面。
（10）均值及故障现场文件查询页面。
因为远程监控端系统安装Gateway软件，并通过VPN实现网络连接，远程监控系统具有与中央监控完全一样的功能（注：出于安全考虑，建议系统管理员设定权限限制该功能的使用）。同时也可采用网络浏览的方式进行登录，查询机组运行状态。风电机组监控界面如图9-20～图9-28所示。由图中可以读出风速的大小和发电量的多少等信息。在图9-21下面的窗口中可以看到当前风速、发电量、系统状态、温度及其他一些风机实时状态信息。
图9-20 风电场各台风电机组状态
图9-21 风电机组状态
图9-22 发电机转速、转子转速、转矩、风速
图9-23 温度数据
图9-24 发电总量
图9-25 功率曲线
图9-27 5min记录
图9-28 触发记录
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
