基于无线网络的风电场远程控制监测系统设计

发布时间：2017-03-21 00:11

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【摘要】：人类现在使用的化石能源对环境造成了相当大的污染,很可能在可预见的将来消耗殆尽。新能源成为了解决这些问题的关键。其中风能具有无污染、可再生、采集方便等特点,在新能源中具有重要地位。我国的风力发电厂主要集中在沿海与岛屿,大多人烟稀少,地理环境恶劣。再加上风电厂本身地域分布广,装机数量大,风机间间隔大,导致风机的人工维护难度十分巨大,风电场必须实现远程控制与监测。国内的风电场大多采用传统的现场总线方式进行连接,消耗人力物力,受地理条件限制,线路改造十分不便。针对这些不足无线监控技术成为热点。但现有的所有无线系统都没有解决“最后一米”的问题：无线网络需要通过工作站转换为有线的方式,才连接到风机。除了硬件组网,实现风电场的远程监控还需要有数据采集与监视控制系统(SCADA)。国内的SCADA起步较晚,国家把风电场的监控系统列入科技攻关计划。本文根据风电场控制的难点与不足,不同于之前的分层优化,提出了一套垂直整合的包含硬件、通讯协议、嵌入式程序、SCADA的综合优化的风电场控制与监控系统。系统将无线通讯整合到DCDC级控制中,实现了DCDC级参数无线监控;DCDC级的远程开关机；DCDC级的远程在线控制参数矫正;DCDC级远程在线ADC校正。同时提出了单硬件双通道非对称网络结构,设计并实现了伪跳频通讯协议,设计并实现了控制器、上位机和SCADA软件。并且在实际的LLC电路上针对系统进行了测试,取得了十分理想的效果。除此之外,在低频无线网络的协议设计、嵌入式设计模式、SCADA系统开发与架构等关键技术方面分别提出了创新性的指导性方法。
【关键词】：风电场 无线 通讯协议 433MHz DSP 双通道
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 风力发电现状9
• 1.2 风机的DCDC级控制9-11
• 1.3 风机控制与监控现状11-13
• 1.4 课题研究内容13-15
• 第2章 硬件设计15-26
• 2.1 研究背景15
• 2.2 系统架构15-18
• 2.3 DCDC控制电路设计18
• 2.4 无线通讯电路设计18-21
• 2.5 连接电路设计21-22
• 2.6 PC端通讯电路设计22
• 2.7 网络拓扑22-25
• 2.8 结论25-26
• 第3章 通讯协议及其优化26-32
• 3.1 研究背景26
• 3.2 伪跳频原理26-28
• 3.3 伪跳频通道设计28-29
• 3.4 伪跳频参数设计方法29
• 3.5 通讯报文结构29-32
• 第4章 下位机软件与设计方法优化32-47
• 4.1 研究背景32
• 4.2 控制器程序结构32-35
• 4.3 子设备程序半实时框架设计35-37
• 4.4 面向任务的程序设计方法37-42
• 4.5 程序内部结构42-44
• 4.6 程序接口44-47
• 第5章 风电场智能系统主框架系统47-54
• 5.1 研究背景47
• 5.2 整体结构47-48
• 5.3 工控机48-51
• 5.4 数据服务器51-54
• 第6章 风电场智能系统子应用54-69
• 6.1 研究背景54
• 6.2 风机的实时监控54-57
• 6.3 风机的采样参数校正57-62
• 6.4 风机的远程控制62-65
• 6.5 实时控制参数调整65-69
• 第7章 结论与展望69-71
• 7.1 结论69-70
• 7.2 研究展望70-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士学位期间所发表的论文76

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1 李鹏飞;汪小e，

本文编号：258706