基于WebService的風電集中監測與數據分析平臺設計

劉曉光，劉保松

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

基于WebService的風電集中監測與數據分析平臺設計

劉曉光，劉保松

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

提出了一種基于WebService服務的風電集中監測與數據分析平臺方案，介紹了平臺架構、主要組成模塊和基本軟件流程，并對系統的關鍵模塊進行了具體的設計。該系統實現了對風電場分散數據的集成管理和數據分析，可以在實現風電場集中監控的區域進行廣泛應用。

風電；集中監測；數據分析；平臺

0 引言

目前，中國風電裝機規模躍居世界第一，隨著投產的風力發電機數量和容量的不斷增加，風力發電機組的運行維護、故障檢測、診斷技術應用已成為風力發電亟待解決的新課題。長期以來，風電場一直采用計劃維修與事后維修方式，為了創新管理方式，解決這兩種維修方式的不足，逐步引入了狀態檢修方式。狀態檢修是基于對風力發電機組的運行狀態進行檢測跟蹤，對其故障征兆進行分析診斷，預測風力發電機的故障趨勢，以達到指導風電場預知維修的目的，因此集中監測與數據分析對于狀態檢修工作的開展具有不可或缺的作用。

各發電集團所屬風電場分布于全國各地，各個風電場的生產數據也分散儲存于各個風電場中，數據量龐大，再加上每個機組廠家SCADA數據類型多種多樣，分散分布的信息和不兼容不利于數據的融合和大數據的挖掘，造成風電場生產人員在這些數據中獲得有價值的信息難度很大。因此，本文旨在建立一個標準統一、接口開放，數據完備的大數據管理平臺，能夠實現風電場機組數據信息的匯聚、集成、存儲、管理和應用，能夠用于數據分析和挖掘功能，提升風電企業集約化管理，為狀態檢修提供有效的分析手段。

1 系統整體架構

系統整體架構如圖1所示，系統主要由前置數據管理模塊和應用門戶模塊組成。前置數據管理模塊包括數據采集、標準化、存儲和同步管理四個子模塊，子模塊通過WebService[1]的方式以不同邏輯與外部實現通信。應用門戶上的功能模塊可以通過Webservice服務調用的方式從前置數據管理模塊中獲得數據，完成各種數據挖掘任務。

圖1 系統總體架構

2 前置數據管理

2.1 數據采集管理模塊

數據采集模塊可以與各種數據源對接，數據源經過預處理后轉換為符合數據寫入標準接口格式的數據，通過標準寫入接口寫入數據存儲管理模塊，存入數據庫中。通過開發各種數據庫接口，數據采集模塊能接受不同數據源的生產數據，可以接受并管理風電場所有系統的實時數據和各種關系型數據，包括風電機組運行數據、升壓站運行數據以及后期加裝的其它在線監測設備數據等。數據采集管理模塊突破空間限制與數據源類型限制，匯總原始數據并提供標準的訪問通道。

2.2 數據標準管理模塊

數據標準管理模塊是為了方便數據的存儲、檢索和發掘，在進行數據處理時賦予數據以代碼的過程，即用不同的代碼與各種數據信息中的基本單位組成部分建立一一對應的關系。本系統采用KKS編碼標準[2]，對可能遇到的所有風電場設備信息和運行數據進行編碼。編碼后的數據含有唯一身份標識，便于檢索，是數據分析和挖掘功能的基礎。

2.3 數據同步管理模塊

前置數據管理模塊采用同構模式，位于每個節點的前置數據管理模塊在功能和使用方式上都是相同的，部署方式也是相同的，所以前置數據管理可以部署在任何一個風電場。當部署完成后，上下級節點的前置數據管理模塊會相互同步KKS信息，這樣上級前置數據管理模塊可以集成下屬所有前置數據管理模塊的生產數據。

如圖2所示，本部側前置數據管理模塊作為父節點，風電場側前置數據管理模塊作為子節點，父節點通過同步方式建立起下屬子節點各種生產數據的路徑索引，這樣集團側前置數據管理模塊作為父節點可以訪問到所有下屬子節點前置數據管理模塊，而無需將數據轉存到父節點前置數據管理模塊中。

圖2 數據同步

2.4 數據存儲管理模塊

數據存儲管理模塊由數據庫和調度邏輯構成，完成數據的分類存儲和轉發邏輯，可以采用雙庫結構[3]，可以按照需求對存儲數據進行挖掘和特征提取。本節點數據存儲本節點原始數據以及計算出的中間數據和結果數據，方便調用和查詢，并提供通用接口。父節點可以通過接口調用任意子節點存儲數據。

3 應用門戶

應用門戶包括應用接口、功能模塊和應用管理，所有的功能模塊均以獨立的應用程序（應用模塊）的形式提供，應用管理實現在應用門戶中對功能模塊進行上傳、下載，以及驗證等，監控每個功能模塊的運行情況。每個模塊都是獨立開發的，用以實現某種確定的診斷功能[4]。初步開發的功能模塊有風機集中監測模塊、生產信息報表模塊、振動監測模塊、能耗分析模塊、功率曲線分析模塊。

圖3 各節點前置數據管理

4 軟件設計

如圖3所示，父節點功能模塊請求查詢某風電場生產數據，經WebService接口將請求傳輸給父節點前置數據管理A，經過邏輯查詢本地編碼信息數據庫是否存在該風電場數據。若存在該信息，則返回該數據給功能模塊，若無，則根據數據編碼信息獲取該風電場生產數據的實際物理地址路徑，查詢到后發送數據請求給該風電場前置數據管理B進行數據邏輯處理，并對本地編碼信息庫進行查詢，查到數據后將該生產數據返回給父節點。

功能模塊位于表現層，即客戶端，是風電專業人員進行狀態監測、數據分析的地方，分析算法全部在客戶端實現。客戶端不需要處理數據庫的一致性沖突問題，為了支持離線只需要將數據存儲到本地即可。功能模塊可以使用本地的數據，也可以通過WebService向服務器端發出數據請求。

圖4 集中監測界面

5 系統應用

某風電企業采用該平臺設計思路實現區域風電場集中監測，風電企業本部設置前置數據管理父節點，其它風電場設置前置數據管理子節點，子節點風電機組數據匯聚在風電場，父節點通過WebService接口調用子節點數據，有選擇性的進行存儲。通過數據集成和分析實現數據的分級管理和應用，從而根據不同應用對象分別開發不同的數據分析和挖掘功能。如圖4和圖5所示，分別為風電場子節點級的集中監測界面和父節點級的功率曲線分析界面。

圖5 功率曲線分析界面

6 結語

本文介紹了一種基于WebService服務的風力發電集中監測與數據分析平臺設計方法，實現了對分散分布的的風電場進行集中管理和大數據分析，并通過數據的積累不斷豐富故障診斷手段，解決了風電場數據量龐大、分散分布、利用效率不高的問題，實現風電場機組數據信息的匯聚、集成、存儲、管理和應用，能夠為狀態檢修提供有效的分析手段。

[1]彭玢，代潔.基于中間庫與WebService平臺信息交互接口設計[J].計算機與數字工程，2013，11：1801~1803.

[2]吳偉.電廠設備管理中KKS編碼的應用[J].華東電力，2007，35（9）：88~90.

[3]馮雪飛，周良，謝強，等.基于雙庫結構的集成質量管理系統支撐平臺研究[J].武漢大學學報（工學版），2006，39（2）：67~71.

[4]王慧中，王小鵬，李春霞.基于數據挖掘的風力發電設備在線故障診斷平臺[J].計算機應用，2010，（1）：47~50.

Design of Wind Power Centralized Monitoring and Data Analysis Platform Based on WebService

LIU Xiao-guang，LIU Bao-song
（Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

A WebService based platform solution for the wind power centralized monitoring and data analysis is proposed.This paper describes the platform architecture，main building blocks and basic software flow and specifically design the key module of the system.The system implements data integration management and data analysis of the distributed wind farm and can be widely used in the region to achieve centralized monitoring of wind farms.

Wind Power；centralized monitor；data analysis；platform

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.06.006

TM614

B

2095-3429（2015）06-0019-04

2015-11-02

修回日期：2015-11-20

劉曉光（1982-），男，山東威海人，碩士，工程師，主要從事新能源發電優化研究工作。