風電場遠程監控技術應用研究

肖一卓 張天鴻

（沈陽鼓風機集團風電有限公司，遼寧 沈陽 110869）

風力發電機組一般都安裝在自然條件相對惡劣的地區，需要無人值守，我們需要實時監測每臺風機的狀態、報警及報錯，對故障風機進行及時診斷。如果能對機組故障及時發現并作出及時處置，對于設備保持安全運行、故障排除、避免設備過早報廢,為挽回大量的經濟損失有難以估量的作用。

1 SCADA系統

SCADA（supervisory control and data acquisition）數據采集與監視控制系統，可分為本地監控系統，中央監控系統以及遠程監控系統。每臺風力發電機組都具有自身的本地監控系統，本地監控系統主要通過風機控制器監測風機的運行狀態，并對其進行實時控制。絕大多數的風機控制器都采用PLC（可編程邏輯控制器）系統進行本地監控，一般都帶有專門的數據采集模塊和通訊模塊。

中央監控系統安裝在風場的中央控制室，主要由監控軟件和服務器組成，中央監控系統的主要功能是通過監控軟件與本地監控系統進行通訊，獲得每臺風機的信息，再在軟件內部進行計算和統計分析，從而得到整個風場的信息，如總發電量，故障信息，風機可利用率等；同時，還可以對每臺風機進行獨立控制，如啟動、停止、限功率運行、有功和無功控制等，這點尤為重要。由于風機的控制程序僅由塔底主控制器執行，所以當現場PC發生故障時，不影響風機的正常運行。

2 光纖以太網傳輸方案

2.1 工業以太網交換機

利用以太網交換機，可以實現光信號和電信號的傳輸和轉換，傳輸速率可以達到 10Mbps、100Mbps、1Gbps甚至 10Gbps。傳輸數率越高，對交換機的要求也越高，當然成本也越昂貴。對于一般風機而言，100Mbps可以滿足要求，但如果風機數據量較大，如安裝了攝像頭采集視頻音頻數據，那就要考慮交換機的傳輸速率了，否則會造成通訊延遲、甚至通訊中斷。

2.2 通訊架構

如圖1所示，4個環網通過各自的光纜分別連接到中控室機房的工業以太網交換機上，該交換機通過網線與中控室局域網連接，Internet服務器通過路由器接入互聯網。可在路由器與互聯網之間安裝防火墻，以保障數據安全，防御攻擊，有些路由器自帶防火墻，但是安全性遠不及單獨安裝的防火墻。

由于通過Internet遠程訪問很有可能造成泄密和被黑客攻擊，而租用專線費用太大，利用VPN（虛擬專用網絡）是理想的選擇。利用Internet建立VPN隧道，這樣用遠程計算機訪問風場服務器相當于利用企業內部專用網，充分保證了數據安全。

圖1 風電場遠程通訊架構示意圖

3 無線通訊方案

3.1 無線局域網技術優勢

雖然目前國內大多數風電場還是以有線介質實現遠程監控，但是，其工程量大、布線費用高、損壞后維修難度大等缺點也早已顯露無疑，并且隨著風電場規模的擴大，風力發電機組數量的增多，有線傳輸還存在可擴展性弱的缺點。而今，隨著無線局域網技術的不斷發展，其可移動性、快速安裝、易維護、易于擴展和調整的特點逐漸被人們接受并認可。利用無線通訊的方式組建風電場的遠程監控系統工程上要比有線通訊簡單許多，由于不需要通訊介質，可以省去光纖鋪設，光纖熔接等繁瑣的工程。

3.2 風電場無線局域網架構

將風電場內幾個AP與中控室的交換機進行連接，可以采用有線介質也可以通過無線方式，架設定向增益天線可使傳輸距離達到50km。

3 結語

利用有線介質實現風電場的遠程監控雖然目前應用廣泛，但其諸多弊端卻很難避免；而利用無線局域網技術實現遠程監控可以輕松避開有線網絡的弊端，且隨著無線局域網技術的不斷發展，其快速性與穩定性不斷提升，價格也在不斷下降，有著良好的應用前景。

[1] 賈慶功,張小龍.風機狀態監測與故障診斷系統[J].風機技術,2007(02):45-48.