風電和市電互補數采系統設計

許斌

摘 ? 要：文章研究了一種風/市電互補系統，功率監控系統應該具有信息收集功能，根據數據采集系統采集并上傳的信息建立完整的數據庫;具有實時功能，通過數據采集系統采集的數據應該第一時間反映到移動終端的APP中;具有遠程監視功能，由收集的數據建立數據庫，并通過APP反映到移動終端上，便于監控人員遠程監控;具有便捷的用戶界面，可以直觀反映系統信息，便于一般用戶操作系統。

關鍵詞：風/市電互補系統;數據庫;數據采集

能源、環境問題是當今人類生存和發展所面臨的關鍵問題。常規能源以煤、石油、天然氣為主，不僅資源有限，而且會造成嚴重的環境污染。因此，對可再生能源的開發與利用，已受到世界各國的高度重視?！伴_發與利用可再生能源，改善能源結構，減排溫室氣體，保護環境”已成為世界共識。一場世界性的開發與利用新能源的浪潮已經到來。新能源與可再生能源包括水能、太陽能、風能、地熱能和海洋能等，它們在消耗之后還可以得到恢復和補充，不會污染環境，其中，人類對風能的利用已有上千年的歷史。地球上可利用的風能為106 MW，是可利用水能的10倍以上。在可再生能源中，風能是一種非?？捎^的、有前途的能源。風力發電（簡稱風電）作為一種綠色電力，受到人們廣泛的關注，具有資源蘊藏量巨大、可再生、無污染、占地少、周期短等優點;但是風電也存在著風能利用率低以及具有隨機性、不穩定和分布不均勻性等缺陷。

1 ? ?系統總體設計

風/市電互補系統功率監控系統主要由3部分構成：風/市電互補系統功率監控系統（見圖1），風/市電互補系統功率監控系統的數采系統，通過計算機收集數據并建立完整的數據庫系統，APP訪問計算機數據庫的用戶系統[1]。

圖1 ?系統功率監控系統

2 ? ?系統硬件設計

數據采集系統主要用于對風/市電互補系統功率數據進行采集。風/市電互補系統風電側為風力發電機組，將風能轉化為交流電能，通過控制器、卸荷器、交流/直流（Alternating Curren/Direct Current，AC/DC）轉換器變成穩定的直流電，再由逆變器（DC/AC轉換器）轉換成220 V交流電供用電器使用。市電側為市電，先將AC/DC轉換器接入本系統，再經由逆變器（DC/AC轉換器）轉換成220 V交流電供用電器使用[2]。

本文以電流及電壓采集為例進行簡要介紹，其他采集裝置同理。將風電和市電的電流、電壓互感器分別裝在逆變器的2個輸入端，這樣既能真實地反應系統的實際功率，又能最大限度地節約成本，便于操作。系統接線如圖2所示。

圖2 ?系統接線

本設計采用的電壓/電流互感器為彥爾DP-58系列開合開口開啟分離式電流互感器，開合式開口式電流互感器主要用于配電系統改造項目，安裝方便，額定電壓為720 V AC，額定頻率為50 Hz，二次電流為5 A/1 A。

本設計采用的遠程測控終端采用ADAM-3600-C2G智能化遠程測控終端單元，其核心芯片采用Cortex A8 600 MHz處理器，主頻為600 MHz到1 GHz，A8可以滿足各種移動設備的需求，其功耗低于300 MW，而性能卻高達2 000 MIPS。內存采用DDR3L 256 RAM內存，內建8*AI，8*DI，4*DO I/O點，預留4槽I/O擴展槽。工作溫度為﹣40～70 ℃。

（1）ADAM-3600-C2G智能化遠程測控終端單元擁有開放式系統架構，可以選擇安裝兩類無線通信，例如WiFi及 ZigBee，本系統采用ZigBee無線通信模塊，構成局域網與數據庫服務器通信，以滿足現場無線傳感器的數據采集與數據庫服務器的遠距通信。ZigBee是一個基于IEEE802.15.4標準（2.4 GHz頻段）的低功耗局域網協議，是一種短距離、低功耗的無線通信技術。

（2）ADAM-3600專為控制柜安裝所設計，I/O上下出線，標示與指示燈正面顯示，易于識別狀態與偵錯。4個小點數擴展槽，可以在不同的站點間，滿足不同的需求。同時，ADAM-3600還配備了小型LED屏幕，可直接顯示現場采集數據，并且具有較長時間的數據存儲功能。

（3）ADAM-3600內部開放式架構，內建可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC） 控制器可支持IEC-61131-3于C編輯語言進行編輯與維護，可以在遠程終端單元（Remote Terminal Unit，RTU）內部進行簡單的數據處理，也可以將數據傳送到遠程進行大數據分析。

（4）ADAM-3600支持Modbus，DNP3，IEC-60870等通信協議，使用Modbus進行數據傳輸可以與服務器端完美兼容。

（5）ADAM-3600提供iRTU Studio，讓客戶可以進行遠程配置、升級與更新，符合本設計的整體設計理念。

3 ? ?系統數據庫設計

數據庫系統服務器選用戴爾R730XD服務器，R730XD服務器配Intel至強E5-2600 v3工業CPU主頻為1.6 GHz三級緩存15 MB總線規格QPI 6.4 GT/s，主板為IntelC612主板，內存為DDR4 8G內存，硬盤容量為1.2 TB，網卡為千兆四端口網卡，支持Windows操作系統。防火墻采用華為USG6320-AC防火墻，路由器采用TP-Link常規路由器，覆蓋范圍為300 m。

4 ? ?數據傳輸設計

通過以上操作，將遠程測控終端ADAM-3600與數據庫服務器R730XD通過ZigBee通信進行了連接，采用的通信協議是Modbus協議，模式為WSCADA模式。然后將ADAM-3600的IP地址設置為192.168.1.66，數據庫服務器的IP設置為192.168.1.1，使遠程測控終端ADAM-3600與數據庫服務器R730XD的IP地址在同一網段。R730XD服務器中預裝遠程測控終端ADAM-3600上位機軟件WebAccess AdvantechiRTU Studio。

5 ? ?結語

本章主要介紹了風/市電互補系統功率監控系統的硬件配置，系統采用遠程終端ADAM-3600作為系統數據采集終端，采用戴爾T730XD服務器作為系統數據及后臺安裝服務器，并以電壓、電流數據采集為例簡要介紹了系統硬件設備情況。

[參考文獻]

[1]賈同凱.能源計量監控與管理系統的設計及應用[D].大連：大連理工大學，2015.

[2]單倩敏.節能控制與能耗監測管理系統的數據庫設計與實現[D].濟南：山東大學，2012.