風(fēng)電場遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用研究

肖一卓 張?zhí)禅?/p>

（沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)風(fēng)電有限公司，遼寧 沈陽 110869）

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般都安裝在自然條件相對惡劣的地區(qū)，需要無人值守，我們需要實時監(jiān)測每臺風(fēng)機(jī)的狀態(tài)、報警及報錯，對故障風(fēng)機(jī)進(jìn)行及時診斷。如果能對機(jī)組故障及時發(fā)現(xiàn)并作出及時處置，對于設(shè)備保持安全運行、故障排除、避免設(shè)備過早報廢,為挽回大量的經(jīng)濟(jì)損失有難以估量的作用。

1 SCADA系統(tǒng)

SCADA（supervisory control and data acquisition）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，可分為本地監(jiān)控系統(tǒng)，中央監(jiān)控系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都具有自身的本地監(jiān)控系統(tǒng)，本地監(jiān)控系統(tǒng)主要通過風(fēng)機(jī)控制器監(jiān)測風(fēng)機(jī)的運行狀態(tài)，并對其進(jìn)行實時控制。絕大多數(shù)的風(fēng)機(jī)控制器都采用PLC（可編程邏輯控制器）系統(tǒng)進(jìn)行本地監(jiān)控，一般都帶有專門的數(shù)據(jù)采集模塊和通訊模塊。

中央監(jiān)控系統(tǒng)安裝在風(fēng)場的中央控制室，主要由監(jiān)控軟件和服務(wù)器組成，中央監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是通過監(jiān)控軟件與本地監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，獲得每臺風(fēng)機(jī)的信息，再在軟件內(nèi)部進(jìn)行計算和統(tǒng)計分析，從而得到整個風(fēng)場的信息，如總發(fā)電量，故障信息，風(fēng)機(jī)可利用率等；同時，還可以對每臺風(fēng)機(jī)進(jìn)行獨立控制，如啟動、停止、限功率運行、有功和無功控制等，這點尤為重要。由于風(fēng)機(jī)的控制程序僅由塔底主控制器執(zhí)行，所以當(dāng)現(xiàn)場PC發(fā)生故障時，不影響風(fēng)機(jī)的正常運行。

2 光纖以太網(wǎng)傳輸方案

2.1 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)

利用以太網(wǎng)交換機(jī)，可以實現(xiàn)光信號和電信號的傳輸和轉(zhuǎn)換，傳輸速率可以達(dá)到 10Mbps、100Mbps、1Gbps甚至 10Gbps。傳輸數(shù)率越高，對交換機(jī)的要求也越高，當(dāng)然成本也越昂貴。對于一般風(fēng)機(jī)而言，100Mbps可以滿足要求，但如果風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)量較大，如安裝了攝像頭采集視頻音頻數(shù)據(jù)，那就要考慮交換機(jī)的傳輸速率了，否則會造成通訊延遲、甚至通訊中斷。

2.2 通訊架構(gòu)

如圖1所示，4個環(huán)網(wǎng)通過各自的光纜分別連接到中控室機(jī)房的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)上，該交換機(jī)通過網(wǎng)線與中控室局域網(wǎng)連接，Internet服務(wù)器通過路由器接入互聯(lián)網(wǎng)?？稍诼酚善髋c互聯(lián)網(wǎng)之間安裝防火墻，以保障數(shù)據(jù)安全，防御攻擊，有些路由器自帶防火墻，但是安全性遠(yuǎn)不及單獨安裝的防火墻。

由于通過Internet遠(yuǎn)程訪問很有可能造成泄密和被黑客攻擊，而租用專線費用太大，利用VPN（虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）是理想的選擇。利用Internet建立VPN隧道，這樣用遠(yuǎn)程計算機(jī)訪問風(fēng)場服務(wù)器相當(dāng)于利用企業(yè)內(nèi)部專用網(wǎng)，充分保證了數(shù)據(jù)安全。

圖1 風(fēng)電場遠(yuǎn)程通訊架構(gòu)示意圖

3 無線通訊方案

3.1 無線局域網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢

雖然目前國內(nèi)大多數(shù)風(fēng)電場還是以有線介質(zhì)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，但是，其工程量大、布線費用高、損壞后維修難度大等缺點也早已顯露無疑，并且隨著風(fēng)電場規(guī)模的擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)量的增多，有線傳輸還存在可擴(kuò)展性弱的缺點。而今，隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，其可移動性、快速安裝、易維護(hù)、易于擴(kuò)展和調(diào)整的特點逐漸被人們接受并認(rèn)可。利用無線通訊的方式組建風(fēng)電場的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)工程上要比有線通訊簡單許多，由于不需要通訊介質(zhì)，可以省去光纖鋪設(shè)，光纖熔接等繁瑣的工程。

3.2 風(fēng)電場無線局域網(wǎng)架構(gòu)

將風(fēng)電場內(nèi)幾個AP與中控室的交換機(jī)進(jìn)行連接，可以采用有線介質(zhì)也可以通過無線方式，架設(shè)定向增益天線可使傳輸距離達(dá)到50km。

3 結(jié)語

利用有線介質(zhì)實現(xiàn)風(fēng)電場的遠(yuǎn)程監(jiān)控雖然目前應(yīng)用廣泛，但其諸多弊端卻很難避免；而利用無線局域網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控可以輕松避開有線網(wǎng)絡(luò)的弊端，且隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，其快速性與穩(wěn)定性不斷提升，價格也在不斷下降，有著良好的應(yīng)用前景。

[1] 賈慶功,張小龍.風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)[J].風(fēng)機(jī)技術(shù),2007(02):45-48.