風電場遠程監控系統

2020-12-03 電子產品世界

摘要：該文主要介紹了一種基於B/S模式的風電場遠程監控系統，其功能包括：風機運行的實時監控，統計報表功能，實時報警功能等。該系統基於OPC接口進行數據採集，以專線形式將數據傳輸至遠方集控中心的Vestore實時(歷史)資料庫，並通過SVG動畫將現場數據實時的顯示在遠程瀏覽器的Web頁面上。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201530.htm

風電場常常建立在環境較為惡劣的地區，而且風電場內風機數量不僅較多，生產廠商也不盡相同。根據風電場安全生產管理的特點，需要在無人值守的情況下長期運行，但是由於風電場的風電機組分布面積廣，數量多，並且遠離集控中心的特點，不能同時掌握每個風電場的運行情況，也無法同時對不同的風機進行分析對比，且運營維護成本較高。所以，對風電場遠程監控系統的研究與設計是十分必要的。

1.風電場遠程監控系統總體結構的設計

在建設風電場時，通常都會在現場集控室中配套安裝與之相對應的監控系統，由於目前風電場在建設地點的周邊環境、風速、氣候等條件的不同，採用的風機廠家也不同，配套使用的風機監控軟體也不盡相同，因此存在信息孤島。就我公司來說，目前下轄8個風電場，採用的是維斯塔斯、東汽、華銳、上海電氣及金風的風機，其運行的監控系統較為封閉，兼容性不強，因此開發一套較為實用，兼容性強的風電場遠程監控系統供集控中心監控是風場信息化建設中較為重要的一環。性能完善的風電機組監控系統有利於風電場的運行向無人值班方向發展，可以降低風電場的運行成本，提高風電場的發電效益。

2. 基於OPC接口的數據採集

OPC全稱是OLE for Process Control，它的出現為Windows的應用程式和現場過程控制應用建立了橋梁。OPC技術以微軟公司的OLE技術為基礎，是一種具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性接口通信標準。他把開發訪問接口的任務交給了硬體生產廠家和第三方廠家，以OPC伺服器的形式提供給用戶，解決了軟硬體的矛盾，提高了系統的開放性和可操作性。

其中，WPM(Wind Park Management)為華銳風機所配套的風機監控系統，安裝在主控室的風機監控機中。WPM提供風機現場監控的SCADA，便於現場運行人員在線實時的監控風機運行狀態，進行實時在線維護。OPCServer安裝在前置機中，利用TCP/IP協議將分散在各地的風機運行狀態等數據信息傳輸至集控室的前置機中，最後通過專線將風機數據傳輸至遠方的Vestore實時資料庫伺服器中。

3. Vestore實時歷史資料庫

通過基於OPC接口的數據採集系統採集風場風機實時運行數據後，將數據實時的傳輸到遠程集控中心的數據伺服器，並存儲到實時資料庫中，為後期的數據統計及分析提供支持。

本文採用的資料庫是電力行業廣泛應用的VeStore大型實時歷史資料庫。該資料庫支持標準的B/S(瀏覽器/伺服器)和C/S(客戶/伺服器)結構，具有良好的開放性和可擴展性。VeStore資料庫以站點的方式對標籤點進行分組管理。一個站點可能是一組邏輯意義相同的標籤點的集合，也可能是從屬於一個接口採集程序的標籤點的集合。資料庫管理人員可以通過「站點」的概念對系統中標籤點進行分組管理。VeStore 系統按照標籤點的方式對過程數據進行管理，一個標籤點對應工業生產過程中的一個被監測的量，或者一個計算數值。

針對我公司的實際情況，風電場遠程監控系統的資料庫設計如下：

(1)建立八個站點(賽罕壩，東山，大黑山，達裡，道德，查幹哈達，西場，大水菠蘿)，即每個風電場建立一個站點;

(2)每個站點中的每一個標籤點為單颱風機的測點，測點按照一定的規則命名。標籤點的命名規則如下：12.ABC.abc.XY0000.tagX，共由五段構成：

l 12：共兩位，表示省公司代碼，用兩位數字表示;

l ABC：共三位，表示區域公司代碼，用名稱首字母表示;

l Abc：共三位，表示風電場代碼，用名稱首字母表示;

l XY0000：共六位，表示風電場內系統類別和屬性，0000表示風機標識號;

l tagX：為原系統中標籤名，代表不同標籤點;

VeStore實時歷史資料庫的功能主要有兩方面：一方面為發布平臺的所有計算分析程序、監視畫面、統計報表等提供數據的來源;另一方面提供應用開發接口——Data-API，它是動態連結庫的集合。Data-API 主要包括serverdll.dll 和clientdll.dll ，分別提供資料庫的查詢和寫入功能。在serverdll.dll 中可以進行當前活動資料庫、站點、標籤點的查詢，以及各個標籤點實時數據和歷史數據的查詢;clientdll.dll 主要提供數據寫入的功能，可以針對某個站點的標籤點進行數據的上傳。

4. 基於B/S模式的風電機組遠程監控系統設計

目前，常用的系統架構形式兩種：C/S模式和B/S模式。C/S(Client/Server)模式，即客戶機/伺服器模式。C/S模式具有兩層結構：第一層是在客戶機系統上結合了業務邏輯;第二層是通過網絡結合了資料庫伺服器。在C/S兩層結構中，客戶端保持著應用程式，客戶端通過應用程式向伺服器發出請求，伺服器據此請求對資料庫進行操作，並向客戶端返回應答結果。C/S模式將一個複雜的網絡應用和生動、直觀的用戶界面相分離，將大量的數據運算交給了後臺去完成，提高了用戶交互反應的速度;應用開發簡單，開發工具多而成熟，對網絡資料庫的應用起到了較大的推動作用。我公司集控中心的南瑞RCS-9001就是C/S架構的系統。

相對C/S模式，B/S模式具有如下突出優點:

(1) 客戶端不再負責資料庫的存取和複雜數據計算等的任務，只需要其進行顯示，充分發揮了伺服器的強大作用，這樣就大大的降低了對客戶端的要求，降低了投資和使用成本。

(2) 易於維護、易於升級。

(3) 用戶操作使用簡便

(4) 易於實現跨平臺的應用，解決了不同系統下不兼容的情況。

所謂基於B/S的風電場遠程監控系統是以Web瀏覽器為統一的客戶端，利用OPC數據採集到底層風機的運行數據，然後統一上傳至實時(歷史)資料庫伺服器中，通過Web瀏覽器就可以查看資料庫中信息。

在風力發電系統中應用遠程監控系統，可以保證系統信息完整、正確掌握風電系統運行狀態、加快生產和維護決策、提高生產效率、幫助快速診斷出系統故障狀態。風電場遠程監控系統都應具有實時監控、實時

報警、繪製報表、趨勢分析和用戶管理等功能。

5. 結論和展望

風能是太陽能的一種轉換形式，是一種重要的自然能源。在大型發電場通常要對幾十臺甚至上百颱風力發電機進行監測，而且風能發電也有許多技術問題，如風向和風速以及氣溫、氣壓等都會受地理位置、季節、氣候等外界條件幹擾而發生變化，為確保每個風電場安全穩定運行，這就需要採樣先進的監測技術和通信技術，需要有性能完善的監測系統，對有關風力發電的運行信息進行採集、處理並實現有效的管理風力發電的遠程監測功能如果發展成熟，風電場的運行可以逐步向無人值班發展，降低風電場的運行成本，提高風電場的發電效益。

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