無線通信在風電站監(jiān)控中的應用

1 現(xiàn)狀及需求分析

　　隨著傳統(tǒng)石化能源的逐漸枯竭和低碳經(jīng)濟的興起，人類對風能等可再生能源的利用越來越重視，風力發(fā)電技術(shù)也逐步發(fā)展起來。

　　當前，風電機組的分布比較分散，監(jiān)控參數(shù)也比較多，而一般風能資源豐富的地區(qū)都比較偏遠，而且基礎設施也不完善，這就給風力機組的監(jiān)控提出了新的課題。

　　為充分有效地利用風力進行發(fā)電，正確掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)，快速診斷系統(tǒng)故障，提高風電站運行的可靠性、安全性與經(jīng)濟效益，本文介紹一種基于GPRS通信技術(shù)的風電遠程監(jiān)控系統(tǒng)。GPRS通信技術(shù)同時具有組網(wǎng)方便、建設和維護成本低、通信可靠迅速等優(yōu)點，是本監(jiān)控系統(tǒng)的理想通信方案。

　　2 系統(tǒng)組成

　　風電遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由現(xiàn)場監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)控中心三個部分組成?，F(xiàn)場監(jiān)控部分安裝在每臺風力發(fā)電機塔筒的控制柜內(nèi)，每臺風力發(fā)電機的現(xiàn)場監(jiān)控能夠?qū)υ擄L力發(fā)電機的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，并對采樣的數(shù)據(jù)進行初步的處理；數(shù)據(jù)傳輸部分將現(xiàn)場采樣的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程監(jiān)控中心服務器；監(jiān)控中心部分是根據(jù)實際需要分布在不同地點的遠程監(jiān)控服務器，該中心目前一般通過光纖或ADSL撥號等通信方式接入互聯(lián)網(wǎng)。

　　2.1 現(xiàn)場監(jiān)控部分

　　現(xiàn)場監(jiān)控部分由EPC工控主板和風電站監(jiān)控模塊組成，風電站監(jiān)控模塊由主控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)、變頻器系統(tǒng)三大部分組成。

　　EPC系列工控主板是廣州致遠電子有限公司開發(fā)的基于ARM處理器的工控機主板，預裝正版Microsoft Windows CE 5.0、Monta Vista Realtime Linux或VxWorks操作系統(tǒng)。如圖2所示，EPC系列工控主板板載2路CAN總線控制器、1路10/100 M自適應以太網(wǎng)適配器、3路RS-232串口，2路RS-485接口，支持TFT/STN液晶屏顯示，并具有VGA顯示器接口及LVDS液晶接口。EPC系列工控機主板可在-40 ℃~+85 ℃寬溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，滿足工業(yè)級產(chǎn)品的各種應用需求。

　　借助于EPC系列工控主板的強大功能，風電站監(jiān)控模塊實現(xiàn)了對機組各參數(shù)的采集與控制：電網(wǎng)參數(shù)、氣象參數(shù)、機組狀態(tài)參數(shù)、變槳控制、發(fā)電機運行控制和管理等。

　　2.2 數(shù)據(jù)傳輸部分

　　根據(jù)目前的實際情況，數(shù)據(jù)傳輸部分選擇無線GPRS方式。

　　通用無線分組業(yè)務GPRS（General Packet Radio Service）是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。簡單地說，GPRS是一項高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，其方法是以“分組”的形式傳送數(shù)據(jù)。GPRS是在GSM基礎上發(fā)展起來的技術(shù)，是介于第二代數(shù)字通信和第三代分組型移動業(yè)務之間的一種技術(shù)，所以通常稱為2.5G。使用GPRS方式傳輸時，數(shù)據(jù)先通過移動公司的GPRS網(wǎng)絡傳送到移動公司的路由器，然后路由到與互聯(lián)網(wǎng)相連的監(jiān)控中心服務器上。

　　GPRS具有傳輸速度快(其理論傳輸速率為171.2 kb/s)、永遠在線、按流量計費等優(yōu)點。對于高速數(shù)據(jù)應用，還易于升級到基于3G的數(shù)據(jù)傳輸方式，是一種理想的數(shù)據(jù)傳輸方式。

　　本監(jiān)控系統(tǒng)中采用的GPRS通信模塊是廣州致遠電子有限公司出品的ZWG-21A 無線數(shù)據(jù)傳輸設備，其外觀如圖3所示。