風(fēng)電場(chǎng)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(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其功能包括：風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控，統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能，實(shí)時(shí)報(bào)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(shí)時(shí)(歷史)數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)SVG動(dòng)畫將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的顯示在遠(yuǎn)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(qū)，而且風(fēng)電場(chǎng)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(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(zhǎng)期運(yùn)行，但是由于風(fēng)電場(chǎng)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(diǎn)，不能同時(shí)掌握每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行情況，也無(wú)法同時(shí)對(duì)不同的風(fēng)機(jī)進(jìn)行分析對(duì)比，且運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本較高。所以，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)是十分必要的。

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

在建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，通常都會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)集控室中配套安裝與之相對(duì)應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，由于目前風(fēng)電場(chǎng)在建設(shè)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(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(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(jī)，其運(yùn)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(shí)用，兼容性強(qiáng)的風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)供集控中心監(jiān)控是風(fēng)場(chǎng)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(chǎng)的運(yùn)行向無(wú)人值班方向發(fā)展，可以降低風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行成本，提高風(fēng)電場(chǎng)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(chǎng)過(guò)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(wèn)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(chǎng)監(jiān)控的SCADA，便于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員在線實(shí)時(shí)的監(jiān)控風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)時(shí)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(yùn)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(guò)專線將風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)方的Vestore實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中。

3. Vestore實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)

通過(guò)基于OPC接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集風(fēng)場(chǎng)風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳輸?shù)竭h(yuǎn)程集控中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器，并存儲(chǔ)到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，為后期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析提供支持。

本文采用的數(shù)據(jù)庫(kù)是電力行業(yè)廣泛應(yīng)用的VeStore大型實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)以站點(diǎn)的方式對(duì)標(biāo)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(biāo)簽點(diǎn)的集合，也可能是從屬于一個(gè)接口采集程序的標(biāo)簽點(diǎn)的集合。數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員可以通過(guò)“站點(diǎn)”的概念對(duì)系統(tǒng)中標(biāo)簽點(diǎn)進(jìn)行分組管理。VeStore 系統(tǒng)按照標(biāo)簽點(diǎn)的方式對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，一個(gè)標(biāo)簽點(diǎn)對(duì)應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)被監(jiān)測(cè)的量，或者一個(gè)計(jì)算數(shù)值。

針對(duì)我公司的實(shí)際情況，風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)如下：

(1)建立八個(gè)站點(diǎn)(賽罕壩，東山，大黑山，達(dá)里，道德，查干哈達(dá)，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(biāo)簽點(diǎn)為單臺(tái)風(fēng)機(jī)的測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)按照一定的規(guī)則命名。標(biāo)簽點(diǎn)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(chǎng)代碼，用名稱首字母表示;

l XY0000：共六位，表示風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)系統(tǒng)類別和屬性，0000表示風(fēng)機(jī)標(biāo)識(shí)號(hào);

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

VeStore實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的功能主要有兩方面：一方面為發(fā)布平臺(tái)的所有計(jì)算分析程序、監(jiān)視畫面、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等提供數(shù)據(jù)的來(lái)源;另一方面提供應(yīng)用開發(fā)接口——Data-API，它是動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的集合。Data-API 主要包括serverdll.dll 和clientdll.dll ，分別提供數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢和寫入功能。在serverdll.dll 中可以進(jìn)行當(dāng)前活動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)、站點(diǎn)、標(biāo)簽點(diǎn)的查詢，以及各個(gè)標(biāo)簽點(diǎn)實(shí)時(shí)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(duì)某個(gè)站點(diǎn)的標(biāo)簽點(diǎn)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(jì)

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(guò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)應(yīng)用程序向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器據(jù)此請(qǐng)求對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和生動(dòng)、直觀的用戶界面相分離，將大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算交給了后臺(tái)去完成，提高了用戶交互反應(yīng)的速度;應(yīng)用開發(fā)簡(jiǎn)單，開發(fā)工具多而成熟，對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)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(gòu)的系統(tǒng)。

相對(duì)C/S模式，B/S模式具有如下突出優(yōu)點(diǎn):

(1) 客戶端不再負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的存取和復(fù)雜數(shù)據(jù)計(jì)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(duì)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(jí)。

(3) 用戶操作使用簡(jiǎn)便

(4) 易于實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)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(chǎng)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(yùn)行數(shù)據(jù)，然后統(tǒng)一上傳至實(shí)時(shí)(歷史)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，通過(guò)Web瀏覽器就可以查看數(shù)據(jù)庫(kù)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(yùn)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(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)都應(yīng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)

報(bào)警、繪制報(bào)表、趨勢(shì)分析和用戶管理等功能。

5. 結(jié)論和展望

風(fēng)能是太陽(yáng)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(chǎng)通常要對(duì)幾十臺(tái)甚至上百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(jié)、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(wěn)定運(yùn)行，這就需要采樣先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和通信技術(shù)，需要有性能完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)有關(guān)風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行信息進(jìn)行采集、處理并實(shí)現(xiàn)有效的管理風(fēng)力發(fā)電的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能如果發(fā)展成熟，風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行可以逐步向無(wú)人值班發(fā)展，降低風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行成本，提高風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效益。