风电场远程监控系统

摘要：该文主要介绍了一种基于B/S模式的风电场远程监控系统，其功能包括：风机运行的实时监控，统计报表功能，实时报警功能等。该系统基于OPC接口进行数据采集，以专线形式将数据传输至远方集控中心的Vestore实时(历史)数据库，并通过SVG动画将现场数据实时的显示在远程浏览器的Web页面上。

风电场常常建立在环境较为恶劣的地区，而且风电场内风机数量不仅较多，生产厂商也不尽相同。根据风电场安全生产管理的特点，需要在无人值守的情况下长期运行，但是由于风电场的风电机组分布面积广，数量多，并且远离集控中心的特点，不能同时掌握每个风电场的运行情况，也无法同时对不同的风机进行分析对比，且运营维护成本较高。所以，对风电场远程监控系统的研究与设计是十分必要的。

1.风电场远程监控系统总体结构的设计

在建设风电场时，通常都会在现场集控室中配套安装与之相对应的监控系统，由于目前风电场在建设地点的周边环境、风速、气候等条件的不同，采用的风机厂家也不同，配套使用的风机监控软件也不尽相同，因此存在信息孤岛。就我公司来说，目前下辖8个风电场，采用的是维斯塔斯、东汽、华锐、上海电气及金风的风机，其运行的监控系统较为封闭，兼容性不强，因此开发一套较为实用，兼容性强的风电场远程监控系统供集控中心监控是风场信息化建设中较为重要的一环。性能完善的风电机组监控系统有利于风电场的运行向无人值班方向发展，可以降低风电场的运行成本，提高风电场的发电效益。

2. 基于OPC接口的数据采集

OPC全称是OLE for Process Control，它的出现为Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。OPC技术以微软公司的OLE技术为基础，是一种具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性接口通信标准。他把开发访问接口的任务交给了硬件生产厂家和第三方厂家，以OPC服务器的形式提供给用户，解决了软硬件的矛盾，提高了系统的开放性和可操作性。

其中，WPM(Wind Park Management)为华锐风机所配套的风机监控系统，安装在主控室的风机监控机中。WPM提供风机现场监控的SCADA，便于现场运行人员在线实时的监控风机运行状态，进行实时在线维护。OPCServer安装在前置机中，利用TCP/IP协议将分散在各地的风机运行状态等数据信息传输至集控室的前置机中，最后通过专线将风机数据传输至远方的Vestore实时数据库服务器中。

3. Vestore实时历史数据库

通过基于OPC接口的数据采集系统采集风场风机实时运行数据后，将数据实时的传输到远程集控中心的数据服务器，并存储到实时数据库中，为后期的数据统计及分析提供支持。

本文采用的数据库是电力行业广泛应用的VeStore大型实时历史数据库。该数据库支持标准的B/S(浏览器/服务器)和C/S(客户/服务器)结构，具有良好的开放性和可扩展性。VeStore数据库以站点的方式对标签点进行分组管理。一个站点可能是一组逻辑意义相同的标签点的集合，也可能是从属于一个接口采集程序的标签点的集合。数据库管理人员可以通过“站点”的概念对系统中标签点进行分组管理。VeStore 系统按照标签点的方式对过程数据进行管理，一个标签点对应工业生产过程中的一个被监测的量，或者一个计算数值。

针对我公司的实际情况，风电场远程监控系统的数据库设计如下：

(1)建立八个站点(赛罕坝，东山，大黑山，达里，道德，查干哈达，西场，大水菠萝)，即每个风电场建立一个站点;

(2)每个站点中的每一个标签点为单台风机的测点，测点按照一定的规则命名。标签点的命名规则如下：12.ABC.abc.XY0000.tagX，共由五段构成：

l 12：共两位，表示省公司代码，用两位数字表示;

l ABC：共三位，表示区域公司代码，用名称首字母表示;

l Abc：共三位，表示风电场代码，用名称首字母表示;

l XY0000：共六位，表示风电场内系统类别和属性，0000表示风机标识号;

l tagX：为原系统中标签名，代表不同标签点;

VeStore实时历史数据库的功能主要有两方面：一方面为发布平台的所有计算分析程序、监视画面、统计报表等提供数据的来源;另一方面提供应用开发接口——Data-API，它是动态链接库的集合。Data-API 主要包括serverdll.dll 和clientdll.dll ，分别提供数据库的查询和写入功能。在serverdll.dll 中可以进行当前活动数据库、站点、标签点的查询，以及各个标签点实时数据和历史数据的查询;clientdll.dll 主要提供数据写入的功能，可以针对某个站点的标签点进行数据的上传。

4. 基于B/S模式的风电机组远程监控系统设计

目前，常用的系统架构形式两种：C/S模式和B/S模式。C/S(Client/Server)模式，即客户机/服务器模式。C/S模式具有两层结构：第一层是在客户机系统上结合了业务逻辑;第二层是通过网络结合了数据库服务器。在C/S两层结构中，客户端保持着应用程序，客户端通过应用程序向服务器发出请求，服务器据此请求对数据库进行操作，并向客户端返回应答结果。C/S模式将一个复杂的网络应用和生动、直观的用户界面相分离，将大量的数据运算交给了后台去完成，提高了用户交互反应的速度;应用开发简单，开发工具多而成熟，对网络数据库的应用起到了较大的推动作用。我公司集控中心的南瑞RCS-9001就是C/S架构的系统。

相对C/S模式，B/S模式具有如下突出优点:

(1) 客户端不再负责数据库的存取和复杂数据计算等的任务，只需要其进行显示，充分发挥了服务器的强大作用，这样就大大的降低了对客户端的要求，降低了投资和使用成本。

(2) 易于维护、易于升级。

(3) 用户操作使用简便

(4) 易于实现跨平台的应用，解决了不同系统下不兼容的情况。

所谓基于B/S的风电场远程监控系统是以Web浏览器为统一的客户端，利用OPC数据采集到底层风机的运行数据，然后统一上传至实时(历史)数据库服务器中，通过Web浏览器就可以查看数据库中信息。

在风力发电系统中应用远程监控系统，可以保证系统信息完整、正确掌握风电系统运行状态、加快生产和维护决策、提高生产效率、帮助快速诊断出系统故障状态。风电场远程监控系统都应具有实时监控、实时

报警、绘制报表、趋势分析和用户管理等功能。

5. 结论和展望

风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源。在大型发电场通常要对几十台甚至上百台风力发电机进行监测，而且风能发电也有许多技术问题，如风向和风速以及气温、气压等都会受地理位置、季节、气候等外界条件干扰而发生变化，为确保每个风电场安全稳定运行，这就需要采样先进的监测技术和通信技术，需要有性能完善的监测系统，对有关风力发电的运行信息进行采集、处理并实现有效的管理风力发电的远程监测功能如果发展成熟，风电场的运行可以逐步向无人值班发展，降低风电场的运行成本，提高风电场的发电效益。