风电场SCADA系统搭建与数据管理实战

📚 共计 30 章节

SCADA系统概述

风电场SCADA定义、核心功能（数据采集、监控、报警、控制）、系统架构（站控层、通讯层、间隔层）

架构核心功能

通讯协议基础

Modbus RTU/TCP、IEC 60870-5-104、IEC 61850、OPC UA在风电场的应用

ModbusIEC 61850

数据采集架构设计

传感器选型、PLC与RTU对比、采集频率与精度设计

传感器PLC/RTU

网络拓扑规划

环网拓扑、冗余网络(STP/RSTP)、VLAN划分、IP地址规划

数据库选型与设计

时序库 vs 关系库、表结构设计、数据压缩策略

数据采集服务开发

Python Modbus TCP采集、多线程/异步IO、数据校验与异常处理

数据清洗与预处理

缺失值处理、异常值检测(3σ/IQR)、归一化与标准化

清洗异常检测

实时数据处理引擎

Kafka搭建、Flink/Spark Streaming、实时报警规则引擎

历史数据存储与管理

分区策略、热/温/冷数据、备份与恢复方案

SCADA前端可视化

Vue.js+ECharts组态、实时仪表盘、风机拓扑、历史曲线

报警管理系统

报警分级、确认/屏蔽、统计分析(频次/MTTR)

用户权限管理

RBAC模型、角色定义(管理员/运维/观察)、审计日志

数据接口与集成

RESTful API设计、与CMS/PMS集成方案

系统安全防护

防火墙/VPN、TLS/SSL加密、防篡改、等保2.0

等保2.0加密

系统部署与运维

Docker/K8s、ELK日志、Prometheus+Grafana监控

DockerPrometheus

SCADA系统测试

单元测试(pytest)、集成测试、压力测试(千台风机)、验收标准

pytest压力测试

风功率预测集成

NWP数据接入、LSTM/XGBoost模型、预测结果考核

远程控制功能

启停/偏航/变桨控制、安全逻辑(急停/电网保护)

远程控制安全

数据质量评估

完整性、准确性(比对现场仪表)、时效性监控

SCADA系统标准化

IEC 61400-25解读、数据模型映射、互操作性测试

IEC 61400互操作

边缘计算在SCADA中的应用

边缘网关、本地预处理、断网续传机制

边缘计算断网续传

振动监测与故障诊断

CMS集成、频谱分析、故障特征提取(轴承/齿轮箱)

SCADA系统容灾设计

主备切换、异地容灾、数据一致性保障

能效分析与优化

发电量统计、可利用率计算、场级损耗分析

能效可利用率

智能运维与SCADA

预测性维护、巡检机器人融合、数字孪生基础

预测维护数字孪生

SCADA系统升级与迁移

旧系统数据迁移、平滑升级、兼容性测试

法规与合规性

电网调度(AGC/AVC)、数据上报规范、隐私保护

项目实战：小型风电场SCADA搭建

10台风机，需求分析到上线全流程

实战全流程

项目实战：SCADA数据大屏开发

实时功率、发电量、报警统计大屏

大屏可视化

项目实战：故障预警模型开发

基于SCADA数据的预警模型部署

预警模型部署