風電場SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

　　2006年12月，國際電工委員會(IEC)公布了由IEC TC88技術(shù)委員會起草制定的IEC 61400—25標準.該標準是IEC 61850標準在風力發(fā)電領域內(nèi)的延伸，專門面向風電場的監(jiān)控系統(tǒng)通信，為風電場的監(jiān)控提供了一個統(tǒng)一的通信基礎.

　　2.1 IF..12 614∞.25標準的體系結(jié)構(gòu)

　　IEC 61400—25標準共規(guī)劃了6個部分，目前已公布IEC 61400—25的第1，2，3，5部分，IEC61400-25的第4，6部分仍在制訂和商討中.這6個標準分別涉及到了如下內(nèi)容：

　　1)IEC 61400—25.1：風力發(fā)電場監(jiān)控通信原理和模型概述.這部分是一個導向性的介紹，包括對必要條件、基本工作原理以及模型概貌的介紹.

　　2)IEC 61400—25.2：風力發(fā)電場監(jiān)控通信的信息模型.該部分對風電場信息模型和邏輯節(jié)點、公共數(shù)據(jù)類進行了詳細的介紹.

　　3)IEC 61400.25—3：風力發(fā)電場監(jiān)控通信的信息交換模型.其內(nèi)容包括對信息交換的功能模型和抽象通信服務接口的描述.

　　4)IEC 61400—25—4：風力發(fā)電場監(jiān)控通信中面向通信協(xié)議的映射.到現(xiàn)在為止，該部分仍在制訂中，具體采用哪種協(xié)議映射還沒有定論.目前已從常用的通信規(guī)約中準備了5個可選的映射協(xié)議，分別是(web services，IEC 61850—8—1 MMS，oPC XML DA，IEC 60870...5 104，DNP3).

　　5)IEC 61400—25.5：風力發(fā)電場監(jiān)控通信的一致性測試.這部分建立在I】巳C 61850—10的基礎上，是IEC 61400—25的擴展，詳細介紹了執(zhí)行一致性測試的標準技術(shù)以及申報性能參數(shù)時所用的測量技術(shù).

　　6)IEC 61400—25.6：風力發(fā)電場監(jiān)控通信中用于環(huán)境監(jiān)測的邏輯節(jié)點類和數(shù)據(jù)類.該部分目前仍在制訂當中，主要是對環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)信息模型和信息轉(zhuǎn)換模型進行定義.

　　2.2 IEC 61400.25標準通信模型

　　IEC61400.25標準考慮了風電場監(jiān)控系統(tǒng)中所有可能產(chǎn)生通信的環(huán)節(jié)，抽象地定義了一個風電場監(jiān)控系統(tǒng)的通信模型.通信模型包括3個獨立的部分：信息模型(IEC 61400—25—2);信息交換模型(IEC 61400—25—3)及上述2種模型在標準通信規(guī)約上的映射(IEC 61400—25—4).如圖1所示，IF_K;61400.25標準是一種客戶機一服務器的通信模式，并且通信模型嵌入在一個抽象環(huán)境中，風電場信息模型和信息交換模型一起構(gòu)成了客戶機與服務器的接口，通過通用信道進行通信.服務器作為信息和服務的提供者，向客戶機提供通信過程中所需要的信息內(nèi)容和功能，客戶機則具有一定的權(quán)限使用和管理服務器.信息模型通過服務器向客戶機提供一個統(tǒng)一的面向?qū)嶋H組件的風電場數(shù)據(jù)表;信息交換模型規(guī)定了服務器中激活的功能模塊間數(shù)據(jù)交換的服務內(nèi)容.

　　2.3 lEC 61400.25標準信息模型

　　2.3.1信息模型概述

　　IEC61400.25標準中定義的信息模型為發(fā)生在客戶機和服務器之間的監(jiān)控體系內(nèi)的信息交換提供了信息交換的內(nèi)容㈨8.信息交換內(nèi)容如圖2所示.

　　IEC61400—25標準利用對象模型的概念來表示風電場監(jiān)控系統(tǒng)和各部分組件之間的通訊.這就意味著實際風電場當中的所有組件都被定義成了具有模擬量、二進制狀態(tài)、命令、設定點數(shù)據(jù)的對象.這些對象和數(shù)據(jù)又被映射成實際組件的通用邏輯表示，并且每個數(shù)據(jù)都擁有一個數(shù)據(jù)名稱和數(shù)據(jù)類型，這就是風電場的信息模型.

　　2.3.2信息模型建模方法

　　IEC61400—25標準定義的風電場信息模型是一個分層的信息模型，它是基于IEC 61850—7—1第6章定義的建模方法(也就是IEC 61850標準的建模方法)，這個建模方法的基礎部分在IEC61850—7—2：2003標準第5章中得到了描述.分層的意思是將公用信息劃分為不同的級別，并將其集合成類，較低級別的類會自動繼承上一級別的類所具有的屬性.風電場信息模型的結(jié)構(gòu)如圖3所示.

　　其中，最上層成為邏輯設備(LD)，向下依次被分解為邏輯節(jié)點(LN).邏輯節(jié)點由一組相關(guān)的數(shù)據(jù)即數(shù)據(jù)類(DC)組成.所有邏輯節(jié)點都有一個標準化的表結(jié)構(gòu)，如圖4所示.有些基本的數(shù)據(jù)類被定義為公用數(shù)據(jù)類(CDC)，其他的數(shù)據(jù)類都繼承某個公用數(shù)據(jù)類的一組屬性.公用數(shù)據(jù)類由數(shù)據(jù)屬性組成，數(shù)據(jù)的最基本、最詳細的部分可以在公用數(shù)據(jù)類的類型定義中找到.

　　IEC61400—25標準將風電場某一特定的風力發(fā)電機設定為邏輯設備，并按其功能系統(tǒng)(如轉(zhuǎn)子，傳動系統(tǒng)，發(fā)電機、偏航系統(tǒng)等)分成各個能進行信息交換的最小實體，這些實體就被稱為邏輯節(jié)點.一個邏輯設備包含屬于該風力發(fā)電機的邏輯節(jié)點的集合.IEC 6140.25標準為風電場定義了一套專用的邏輯節(jié)點類(IEC 61400—25—2)，其中某些類是固有的(用“M”表示)，其他的則是可選的(用“o”表示).邏輯節(jié)點類和數(shù)據(jù)類的基本使用規(guī)范及其擴展規(guī)則遵照了IEC 61850—7—4標準附錄A和IEC 61850—7.1標準第14章的定義.

　　2.4Ⅱ℃61枷.25標準信息交換模型