風(fēng)電場遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

摘要：該文主要介紹了一種基于B/S模式的風(fēng)電場遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其功能包括：風(fēng)機(jī)運行的實時監(jiān)控，統(tǒng)計報表功能，實時報警功能等。該系統(tǒng)基于OPC接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以專線形式將數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)方集控中心的Vestore實時(歷史)數(shù)據(jù)庫，并通過SVG動畫將現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時的顯示在遠(yuǎn)程瀏覽器的Web頁面上。

風(fēng)電場常常建立在環(huán)境較為惡劣的地區(qū)，而且風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)機(jī)數(shù)量不僅較多，生產(chǎn)廠商也不盡相同。根據(jù)風(fēng)電場安全生產(chǎn)管理的特點，需要在無人值守的情況下長期運行，但是由于風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)組分布面積廣，數(shù)量多，并且遠(yuǎn)離集控中心的特點，不能同時掌握每個風(fēng)電場的運行情況，也無法同時對不同的風(fēng)機(jī)進(jìn)行分析對比，且運營維護(hù)成本較高。所以，對風(fēng)電場遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計是十分必要的。

1.風(fēng)電場遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計

在建設(shè)風(fēng)電場時，通常都會在現(xiàn)場集控室中配套安裝與之相對應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，由于目前風(fēng)電場在建設(shè)地點的周邊環(huán)境、風(fēng)速、氣候等條件的不同，采用的風(fēng)機(jī)廠家也不同，配套使用的風(fēng)機(jī)監(jiān)控軟件也不盡相同，因此存在信息孤島。就我公司來說，目前下轄8個風(fēng)電場，采用的是維斯塔斯、東汽、華銳、上海電氣及金風(fēng)的風(fēng)機(jī)，其運行的監(jiān)控系統(tǒng)較為封閉，兼容性不強(qiáng)，因此開發(fā)一套較為實用，兼容性強(qiáng)的風(fēng)電場遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)供集控中心監(jiān)控是風(fēng)場信息化建設(shè)中較為重要的一環(huán)。性能完善的風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)有利于風(fēng)電場的運行向無人值班方向發(fā)展，可以降低風(fēng)電場的運行成本，提高風(fēng)電場的發(fā)電效益。

2. 基于OPC接口的數(shù)據(jù)采集

OPC全稱是OLE for Process Control，它的出現(xiàn)為Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場過程控制應(yīng)用建立了橋梁。OPC技術(shù)以微軟公司的OLE技術(shù)為基礎(chǔ)，是一種具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性接口通信標(biāo)準(zhǔn)。他把開發(fā)訪問接口的任務(wù)交給了硬件生產(chǎn)廠家和第三方廠家，以O(shè)PC服務(wù)器的形式提供給用戶，解決了軟硬件的矛盾，提高了系統(tǒng)的開放性和可操作性。

其中，WPM(Wind Park Management)為華銳風(fēng)機(jī)所配套的風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，安裝在主控室的風(fēng)機(jī)監(jiān)控機(jī)中。WPM提供風(fēng)機(jī)現(xiàn)場監(jiān)控的SCADA，便于現(xiàn)場運行人員在線實時的監(jiān)控風(fēng)機(jī)運行狀態(tài)，進(jìn)行實時在線維護(hù)。OPCServer安裝在前置機(jī)中，利用TCP/IP協(xié)議將分散在各地的風(fēng)機(jī)運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息傳輸至集控室的前置機(jī)中，最后通過專線將風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)方的Vestore實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。

3. Vestore實時歷史數(shù)據(jù)庫

通過基于OPC接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集風(fēng)場風(fēng)機(jī)實時運行數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)實時的傳輸?shù)竭h(yuǎn)程集控中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器，并存儲到實時數(shù)據(jù)庫中，為后期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析提供支持。

本文采用的數(shù)據(jù)庫是電力行業(yè)廣泛應(yīng)用的VeStore大型實時歷史數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫支持標(biāo)準(zhǔn)的B/S(瀏覽器/服務(wù)器)和C/S(客戶/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)，具有良好的開放性和可擴(kuò)展性。VeStore數(shù)據(jù)庫以站點的方式對標(biāo)簽點進(jìn)行分組管理。一個站點可能是一組邏輯意義相同的標(biāo)簽點的集合，也可能是從屬于一個接口采集程序的標(biāo)簽點的集合。數(shù)據(jù)庫管理人員可以通過“站點”的概念對系統(tǒng)中標(biāo)簽點進(jìn)行分組管理。VeStore 系統(tǒng)按照標(biāo)簽點的方式對過程數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，一個標(biāo)簽點對應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過程中的一個被監(jiān)測的量，或者一個計算數(shù)值。

針對我公司的實際情況，風(fēng)電場遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計如下：

(1)建立八個站點(賽罕壩，東山，大黑山，達(dá)里，道德，查干哈達(dá)，西場，大水菠蘿)，即每個風(fēng)電場建立一個站點;

(2)每個站點中的每一個標(biāo)簽點為單臺風(fēng)機(jī)的測點，測點按照一定的規(guī)則命名。標(biāo)簽點的命名規(guī)則如下：12.ABC.abc.XY0000.tagX，共由五段構(gòu)成：

l 12：共兩位，表示省公司代碼，用兩位數(shù)字表示;

l ABC：共三位，表示區(qū)域公司代碼，用名稱首字母表示;

l Abc：共三位，表示風(fēng)電場代碼，用名稱首字母表示;

l XY0000：共六位，表示風(fēng)電場內(nèi)系統(tǒng)類別和屬性，0000表示風(fēng)機(jī)標(biāo)識號;

l tagX：為原系統(tǒng)中標(biāo)簽名，代表不同標(biāo)簽點;

VeStore實時歷史數(shù)據(jù)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(jiān)視畫面、統(tǒng)計報表等提供數(shù)據(jù)的來源;另一方面提供應(yīng)用開發(fā)接口——Data-API，它是動態(tài)鏈接庫的集合。Data-API 主要包括serverdll.dll 和clientdll.dll ，分別提供數(shù)據(jù)庫的查詢和寫入功能。在serverdll.dll 中可以進(jìn)行當(dāng)前活動數(shù)據(jù)庫、站點、標(biāo)簽點的查詢，以及各個標(biāo)簽點實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的查詢;clientdll.dll 主要提供數(shù)據(jù)寫入的功能，可以針對某個站點的標(biāo)簽點進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳。

4. 基于B/S模式的風(fēng)電機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

目前，常用的系統(tǒng)架構(gòu)形式兩種：C/S模式和B/S模式。C/S(Client/Server)模式，即客戶機(jī)/服務(wù)器模式。C/S模式具有兩層結(jié)構(gòu)：第一層是在客戶機(jī)系統(tǒng)上結(jié)合了業(yè)務(wù)邏輯;第二層是通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。在C/S兩層結(jié)構(gòu)中，客戶端保持著應(yīng)用程序，客戶端通過應(yīng)用程序向服務(wù)器發(fā)出請求，服務(wù)器據(jù)此請求對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，并向客戶端返回應(yīng)答結(jié)果。C/S模式將一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和生動、直觀的用戶界面相分離，將大量的數(shù)據(jù)運算交給了后臺去完成，提高了用戶交互反應(yīng)的速度;應(yīng)用開發(fā)簡單，開發(fā)工具多而成熟，對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)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(gòu)的系統(tǒng)。

相對C/S模式，B/S模式具有如下突出優(yōu)點:

(1) 客戶端不再負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的存取和復(fù)雜數(shù)據(jù)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(qiáng)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) 易于維護(hù)、易于升級。

(3) 用戶操作使用簡便

(4) 易于實現(xiàn)跨平臺的應(yīng)用，解決了不同系統(tǒng)下不兼容的情況。

所謂基于B/S的風(fēng)電場遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是以Web瀏覽器為統(tǒng)一的客戶端，利用OPC數(shù)據(jù)采集到底層風(fēng)機(jī)的運行數(shù)據(jù)，然后統(tǒng)一上傳至實時(歷史)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，通過Web瀏覽器就可以查看數(shù)據(jù)庫中信息。

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，可以保證系統(tǒng)信息完整、正確掌握風(fēng)電系統(tǒng)運行狀態(tài)、加快生產(chǎn)和維護(hù)決策、提高生產(chǎn)效率、幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)。風(fēng)電場遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)都應(yīng)具有實時監(jiān)控、實時

報警、繪制報表、趨勢分析和用戶管理等功能。

5. 結(jié)論和展望

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