風(fēng)電場(chǎng)遠程監控系統

摘要：該文主要介紹了一種基于B/S模式的風(fēng)電場(chǎng)遠程監控系統，其功能包括：風(fēng)機運行的實(shí)時(shí)監控，統計報表功能，實(shí)時(shí)報警功能等。該系統基于OPC接口進(jìn)行數據采集，以專(zhuān)線(xiàn)形式將數據傳輸至遠方集控中心的Vestore實(shí)時(shí)(歷史)數據庫，并通過(guò)SVG動(dòng)畫(huà)將現場(chǎng)數據實(shí)時(shí)的顯示在遠程瀏覽器的Web頁(yè)面上。

風(fēng)電場(chǎng)常常建立在環(huán)境較為惡劣的地區，而且風(fēng)電場(chǎng)內風(fēng)機數量不僅較多，生產(chǎn)廠(chǎng)商也不盡相同。根據風(fēng)電場(chǎng)安全生產(chǎn)管理的特點(diǎn)，需要在無(wú)人值守的情況下長(cháng)期運行，但是由于風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電機組分布面積廣，數量多，并且遠離集控中心的特點(diǎn)，不能同時(shí)掌握每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的運行情況，也無(wú)法同時(shí)對不同的風(fēng)機進(jìn)行分析對比，且運營(yíng)維護成本較高。所以，對風(fēng)電場(chǎng)遠程監控系統的研究與設計是十分必要的。

1.風(fēng)電場(chǎng)遠程監控系統總體結構的設計

在建設風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，通常都會(huì )在現場(chǎng)集控室中配套安裝與之相對應的監控系統，由于目前風(fēng)電場(chǎng)在建設地點(diǎn)的周邊環(huán)境、風(fēng)速、氣候等條件的不同，采用的風(fēng)機廠(chǎng)家也不同，配套使用的風(fēng)機監控軟件也不盡相同，因此存在信息孤島。就我公司來(lái)說(shuō)，目前下轄8個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，采用的是維斯塔斯、東汽、華銳、上海電氣及金風(fēng)的風(fēng)機，其運行的監控系統較為封閉，兼容性不強，因此開(kāi)發(fā)一套較為實(shí)用，兼容性強的風(fēng)電場(chǎng)遠程監控系統供集控中心監控是風(fēng)場(chǎng)信息化建設中較為重要的一環(huán)。性能完善的風(fēng)電機組監控系統有利于風(fēng)電場(chǎng)的運行向無(wú)人值班方向發(fā)展，可以降低風(fēng)電場(chǎng)的運行成本，提高風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效益。

2. 基于OPC接口的數據采集

OPC全稱(chēng)是OLE for Process Control，它的出現為Windows的應用程序和現場(chǎng)過(guò)程控制應用建立了橋梁。OPC技術(shù)以微軟公司的OLE技術(shù)為基礎，是一種具有高效性、可靠性、開(kāi)放性、可互操作性接口通信標準。他把開(kāi)發(fā)訪(fǎng)問(wèn)接口的任務(wù)交給了硬件生產(chǎn)廠(chǎng)家和第三方廠(chǎng)家，以OPC服務(wù)器的形式提供給用戶(hù)，解決了軟硬件的矛盾，提高了系統的開(kāi)放性和可操作性。

其中，WPM(Wind Park Management)為華銳風(fēng)機所配套的風(fēng)機監控系統，安裝在主控室的風(fēng)機監控機中。WPM提供風(fēng)機現場(chǎng)監控的SCADA，便于現場(chǎng)運行人員在線(xiàn)實(shí)時(shí)的監控風(fēng)機運行狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)維護。OPCServer安裝在前置機中，利用TCP/IP協(xié)議將分散在各地的風(fēng)機運行狀態(tài)等數據信息傳輸至集控室的前置機中，最后通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)將風(fēng)機數據傳輸至遠方的Vestore實(shí)時(shí)數據庫服務(wù)器中。

3. Vestore實(shí)時(shí)歷史數據庫

通過(guò)基于OPC接口的數據采集系統采集風(fēng)場(chǎng)風(fēng)機實(shí)時(shí)運行數據后，將數據實(shí)時(shí)的傳輸到遠程集控中心的數據服務(wù)器，并存儲到實(shí)時(shí)數據庫中，為后期的數據統計及分析提供支持。

本文采用的數據庫是電力行業(yè)廣泛應用的VeStore大型實(shí)時(shí)歷史數據庫。該數據庫支持標準的B/S(瀏覽器/服務(wù)器)和C/S(客戶(hù)/服務(wù)器)結構，具有良好的開(kāi)放性和可擴展性。VeStore數據庫以站點(diǎn)的方式對標簽點(diǎn)進(jìn)行分組管理。一個(gè)站點(diǎn)可能是一組邏輯意義相同的標簽點(diǎn)的集合，也可能是從屬于一個(gè)接口采集程序的標簽點(diǎn)的集合。數據庫管理人員可以通過(guò)“站點(diǎn)”的概念對系統中標簽點(diǎn)進(jìn)行分組管理。VeStore 系統按照標簽點(diǎn)的方式對過(guò)程數據進(jìn)行管理，一個(gè)標簽點(diǎn)對應工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)被監測的量，或者一個(gè)計算數值。

針對我公司的實(shí)際情況，風(fēng)電場(chǎng)遠程監控系統的數據庫設計如下：

(1)建立八個(gè)站點(diǎn)(賽罕壩，東山，大黑山，達里，道德，查干哈達，西場(chǎng)，大水菠蘿)，即每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)建立一個(gè)站點(diǎn);

(2)每個(gè)站點(diǎn)中的每一個(gè)標簽點(diǎn)為單臺風(fēng)機的測點(diǎn)，測點(diǎn)按照一定的規則命名。標簽點(diǎn)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(chēng)首字母表示;

l Abc：共三位，表示風(fēng)電場(chǎng)代碼，用名稱(chēng)首字母表示;

l XY0000：共六位，表示風(fēng)電場(chǎng)內系統類(lèi)別和屬性，0000表示風(fēng)機標識號;

l tagX：為原系統中標簽名，代表不同標簽點(diǎn);

VeStore實(shí)時(shí)歷史數據庫的功能主要有兩方面：一方面為發(fā)布平臺的所有計算分析程序、監視畫(huà)面、統計報表等提供數據的來(lái)源;另一方面提供應用開(kāi)發(fā)接口——Data-API，它是動(dòng)態(tài)鏈接庫的集合。Data-API 主要包括serverdll.dll 和clientdll.dll ，分別提供數據庫的查詢(xún)和寫(xiě)入功能。在serverdll.dll 中可以進(jìn)行當前活動(dòng)數據庫、站點(diǎn)、標簽點(diǎn)的查詢(xún)，以及各個(gè)標簽點(diǎn)實(shí)時(shí)數據和歷史數據的查詢(xún);clientdll.dll 主要提供數據寫(xiě)入的功能，可以針對某個(gè)站點(diǎn)的標簽點(diǎn)進(jìn)行數據的上傳。

4. 基于B/S模式的風(fēng)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(hù)機/服務(wù)器模式。C/S模式具有兩層結構：第一層是在客戶(hù)機系統上結合了業(yè)務(wù)邏輯;第二層是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )結合了數據庫服務(wù)器。在C/S兩層結構中，客戶(hù)端保持著(zhù)應用程序，客戶(hù)端通過(guò)應用程序向服務(wù)器發(fā)出請求，服務(wù)器據此請求對數據庫進(jìn)行操作，并向客戶(hù)端返回應答結果。C/S模式將一個(gè)復雜的網(wǎng)絡(luò )應用和生動(dòng)、直觀(guān)的用戶(hù)界面相分離，將大量的數據運算交給了后臺去完成，提高了用戶(hù)交互反應的速度;應用開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)工具多而成熟，對網(wǎng)絡(luò )數據庫的應用起到了較大的推動(dòng)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(yōu)點(diǎn):

(1) 客戶(hù)端不再負責數據庫的存取和復雜數據計算等的任務(wù)，只需要其進(jìn)行顯示，充分發(fā)揮了服務(wù)器的強大作用，這樣就大大的降低了對客戶(hù)端的要求，降低了投資和使用成本。

(2) 易于維護、易于升級。

(3) 用戶(hù)操作使用簡(jiǎn)便

(4) 易于實(shí)現跨平臺的應用，解決了不同系統下不兼容的情況。

所謂基于B/S的風(fēng)電場(chǎng)遠程監控系統是以Web瀏覽器為統一的客戶(hù)端，利用OPC數據采集到底層風(fēng)機的運行數據，然后統一上傳至實(shí)時(shí)(歷史)數據庫服務(wù)器中，通過(guò)Web瀏覽器就可以查看數據庫中信息。

在風(fēng)力發(fā)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(fēng)電系統運行狀態(tài)、加快生產(chǎn)和維護決策、提高生產(chǎn)效率、幫助快速診斷出系統故障狀態(tài)。風(fēng)電場(chǎng)遠程監控系統都應具有實(shí)時(shí)監控、實(shí)時(shí)

報警、繪制報表、趨勢分析和用戶(hù)管理等功能。

5. 結論和展望

風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種轉換形式，是一種重要的自然能源。在大型發(fā)電場(chǎng)通常要對幾十臺甚至上百臺風(fēng)力發(fā)電機進(jìn)行監測，而且風(fēng)能發(fā)電也有許多技術(shù)問(wèn)題，如風(fēng)向和風(fēng)速以及氣溫、氣壓等都會(huì )受地理位置、季節、氣候等外界條件干擾而發(fā)生變化，為確保每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)安全穩定運行，這就需要采樣先進(jìn)的監測技術(shù)和通信技術(shù)，需要有性能完善的監測系統，對有關(guān)風(fēng)力發(fā)電的運行信息進(jìn)行采集、處理并實(shí)現有效的管理風(fēng)力發(fā)電的遠程監測功能如果發(fā)展成熟，風(fēng)電場(chǎng)的運行可以逐步向無(wú)人值班發(fā)展，降低風(fēng)電場(chǎng)的運行成本，提高風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效益。