风电场数据采集与远程集控系统研究
发布时间：2021-10-17 04:03
近年来,风力发电技术快速发展并逐渐趋向成熟,风电企业也在不断发展壮大。随着各风电集团对其管辖区域内风电场的不断扩建,风电场内装机容量迅速增长,风机设备种类也不断增加;但由于不同厂家提供的风机和监控系统间相互独立,最终造成风电场生产数据分散、信息孤岛、人员利用率低、实时性差、管控效果不佳等问题。如何有效地对风机设备运行状况进行集中、实时监控成为企业关注的重点。IEC61400-25标准的颁布,以及OPC、Web Services等数据通信技术的出现,为风电场集中监控系统的研究提供了理论基础。本文通过建立区域性风电场数据采集与远程集控系统,对风电场内数据信息进行统一采集与上传,实现多个风电场的集中化管理以及“无人值班、少人值守、区域化管理”模式。综上所述,本文主要从以下几个方面对风电场的数据采集与远程监控系统进行了研究:首先,本文设计了风电场数据采集与远程集控系统,并对IEC61400-25标准的信息模型、信息交换模型以及以上两种模型到MMS、Web Services、OPC XML-DA、IEC60870-5-104、DNP3等五种通信协议栈的映射方式进行研究与剖析,并结合工程实际,选择...
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
远程集中监控中心系统结构图
河北工业大学硕士学位论文-11-2.3.1主站系统结构本文依据逻辑功能，将主站远程集控系统分成四部分，分别为：前置通信子系统、运行监视子系统、高级应用子系统和Web发布子系统。前置通信子系统是集控中心主站侧和风电场子站侧进行实时数据信息交换的桥梁。运行监视子系统包括实时数据监视与报警模块、数据库模块等；高级应用子系统具备故障处理、物资管理、功能预测、商务智能等多种功能模块。Web发布子系统则负责发布系统网页，不仅能够提供系统集成等功能，同时还支持客户端服务接口功能。主站监控系统设备包括数据库服务器、磁盘阵列、操作员站、高级应用工作站、工程师站等等。这些设备硬件间相互独立，数据库独立，共享站内所有信息，这种功能划分的独立结构使得各个软、硬件间运行不受影响，提高了系统的整体容错能力。集控中心内网选用双机双网冗余结构，采用TCP/IP网络协议实现数据网络传输，且传输速率高于1000Mbit/s，网络配置容量满足系统远景需求。本文根据监控系统需求分析以及系统设计目标和原则，选用结构化、模块化的设计理念，所设计的风电场远程集中监控系统的整体结构如图2.2所示。该远程集中监控系统主要由3部分构成，即账户管理、风机实时监控和风机数据管理。其中，账户管理分为用户管理和权限管理；风机实时监控管理包括设备运行参数监测（例如：气象参数、机组运行状态参数等）和设备控制（风机启动、停机、复位、功率控制）；风机数据管理包括相关数据信息统计计算与分析、故障报警信息处理。图2.2监控系统整体功能结构图2.3.2子站系统结构风电场子站侧负责实时采集风场内升压站、电度计量装置、风机、测风塔、箱变、AGC、AVC等子系统的相关运行数据，将数据安全地传输至集中监控中心。并通过通
河北工业大学硕士学位论文-13-第三章基于IEC61400-25标准的风机数据通信模型建立为了解决不同设备与监控系统间的通信问题，实现信息共享与统一监控，降低成本，方便设备的运行维护，有必要制定一套统一的风电场监控系统通信标准。自2006年开始，国际电工委员会相继发布了由IECTC88技术委员会起草并制定的IEC61400-25标准，全称为风力发电场监测与控制通信标准[29-30]。该标准是应用于电力系统变电站的IEC61850标准在风电领域的扩展，两者在结构与最终目的方面有着十分紧密的联系[31]。IEC61400-25标准为风电场监控系统的设计与开发提供了良好的标准规范，其建立在开放、标准的网络技术之上，通过对风电场数据信息进行抽象化、模型化、标准化规范，高效地解决风电场内不同制造商提供设备之间的通信问题，实现不同系统之间的互联，达到系统统一，以便实现对风场设备的集中统一监控，优化风电场运行管理模式[32]。3.1IEC61400-25标准内容概要IEC61400-25标准的核心内容涵盖了如图3.1所示的六部分内容：图3.1IEC61400-25标准内容该标准可应用于风电场内组件和外部监控系统(例如SCADA系统)之间的通信，涵盖风力发电机的风轮、传动机构、发电机、变流器、机舱、偏航系统、塔架、故障报警系统等等，气象系统、电气系统以及操作管理系统，但是风电场组件间的内部通信以及馈电线和变电站相关信息并不包括在该标准规定的范围内。IEC61400-25标准作为IEC61850标准在风力发电领域的延伸，不仅继承IEC61850标准的优势，也发展了自身的特点，主要特征为：基于面向对象建模技术，具备完善的自我表述能力以及对设备和应用接入保持完全的开放性；数据信息的统一标准化模型建
【参考文献】：
期刊论文
[1]OPC接口技术在工业自动化系统中的应用[J]. 周利国. 科学技术创新. 2017(24)
[2]Android学习平台中Web Service架构的实现与研究[J]. 申鸿烨. 智能计算机与应用. 2017(03)
[3]大型风电场的控制性能评价标准及储能控制策略研究[J]. 李滨,吴思缘,阳育德,李佩杰,粟祎敏. 中国电机工程学报. 2017(16)
[4]IEC 61850的XMPP映射方法[J]. 韩国政,徐丙垠,张俊涛,王凯. 电力系统自动化. 2017(03)
[5]一种SCADA系统和视频与环境监控系统在电力系统中联动的应用方法[J]. 樊腾飞. 电子设计工程. 2016(24)
[6]基于IEC 61400-25的风电远程集中控制系统[J]. 丁晓贇,鲁丽萍,刘娟. 电力信息与通信技术. 2016(08)
[7]风电场信息的采集与监控[J]. 张彩强,朱涛,顾雪平. 云南电力技术. 2016(04)
[8]我国风力发电健康发展策略[J]. 沈宗庆,李孟刚. 国家行政学院学报. 2016(04)
[9]基于WebService的数据共享交换平台的设计与实现[J]. 李萍. 计算机时代. 2016(07)
[10]风电场群远程集中监控与生产管理系统设计[J]. 万黎升,曹洋,闫照云. 江西电力. 2016(06)
博士论文
[1]我国能源供给结构低碳化评价与优化研究[D]. 李美莹.哈尔滨工程大学 2014
硕士论文
[1]基于Web Service的服务构件表示及其逻辑设计应用研究[D]. 郭朋.中央民族大学 2017
[2]风力发电集中运行监控方案设计及应用研究[D]. 禹欣彤.华北电力大学 2016
[3]基于OPC XML-DA的风力发电机移动远程监控系统设计[D]. 李静.湘潭大学 2016
[4]面向Wince终端的OPC数据采集系统设计与开发[D]. 龙祖明.华南理工大学 2016
[5]陕西省产业结构变动与能源消费关系研究[D]. 徐丽丽.西安建筑科技大学 2015
[6]考虑光伏与电动汽车充电功率不确定性的配电网调度方法研究[D]. 王力成.浙江大学 2015
[7]基于IEC61400-25的风电场集成监控模型设计[D]. 杨胜义.兰州理工大学 2013
[8]基于面向对象的风电场监控系统研究及开发[D]. 王文卓.中国电力科学研究院 2013
本文编号：3441074
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
远程集中监控中心系统结构图
河北工业大学硕士学位论文-11-2.3.1主站系统结构本文依据逻辑功能，将主站远程集控系统分成四部分，分别为：前置通信子系统、运行监视子系统、高级应用子系统和Web发布子系统。前置通信子系统是集控中心主站侧和风电场子站侧进行实时数据信息交换的桥梁。运行监视子系统包括实时数据监视与报警模块、数据库模块等；高级应用子系统具备故障处理、物资管理、功能预测、商务智能等多种功能模块。Web发布子系统则负责发布系统网页，不仅能够提供系统集成等功能，同时还支持客户端服务接口功能。主站监控系统设备包括数据库服务器、磁盘阵列、操作员站、高级应用工作站、工程师站等等。这些设备硬件间相互独立，数据库独立，共享站内所有信息，这种功能划分的独立结构使得各个软、硬件间运行不受影响，提高了系统的整体容错能力。集控中心内网选用双机双网冗余结构，采用TCP/IP网络协议实现数据网络传输，且传输速率高于1000Mbit/s，网络配置容量满足系统远景需求。本文根据监控系统需求分析以及系统设计目标和原则，选用结构化、模块化的设计理念，所设计的风电场远程集中监控系统的整体结构如图2.2所示。该远程集中监控系统主要由3部分构成，即账户管理、风机实时监控和风机数据管理。其中，账户管理分为用户管理和权限管理；风机实时监控管理包括设备运行参数监测（例如：气象参数、机组运行状态参数等）和设备控制（风机启动、停机、复位、功率控制）；风机数据管理包括相关数据信息统计计算与分析、故障报警信息处理。图2.2监控系统整体功能结构图2.3.2子站系统结构风电场子站侧负责实时采集风场内升压站、电度计量装置、风机、测风塔、箱变、AGC、AVC等子系统的相关运行数据，将数据安全地传输至集中监控中心。并通过通
河北工业大学硕士学位论文-13-第三章基于IEC61400-25标准的风机数据通信模型建立为了解决不同设备与监控系统间的通信问题，实现信息共享与统一监控，降低成本，方便设备的运行维护，有必要制定一套统一的风电场监控系统通信标准。自2006年开始，国际电工委员会相继发布了由IECTC88技术委员会起草并制定的IEC61400-25标准，全称为风力发电场监测与控制通信标准[29-30]。该标准是应用于电力系统变电站的IEC61850标准在风电领域的扩展，两者在结构与最终目的方面有着十分紧密的联系[31]。IEC61400-25标准为风电场监控系统的设计与开发提供了良好的标准规范，其建立在开放、标准的网络技术之上，通过对风电场数据信息进行抽象化、模型化、标准化规范，高效地解决风电场内不同制造商提供设备之间的通信问题，实现不同系统之间的互联，达到系统统一，以便实现对风场设备的集中统一监控，优化风电场运行管理模式[32]。3.1IEC61400-25标准内容概要IEC61400-25标准的核心内容涵盖了如图3.1所示的六部分内容：图3.1IEC61400-25标准内容该标准可应用于风电场内组件和外部监控系统(例如SCADA系统)之间的通信，涵盖风力发电机的风轮、传动机构、发电机、变流器、机舱、偏航系统、塔架、故障报警系统等等，气象系统、电气系统以及操作管理系统，但是风电场组件间的内部通信以及馈电线和变电站相关信息并不包括在该标准规定的范围内。IEC61400-25标准作为IEC61850标准在风力发电领域的延伸，不仅继承IEC61850标准的优势，也发展了自身的特点，主要特征为：基于面向对象建模技术，具备完善的自我表述能力以及对设备和应用接入保持完全的开放性；数据信息的统一标准化模型建
【参考文献】：
期刊论文
[1]OPC接口技术在工业自动化系统中的应用[J]. 周利国. 科学技术创新. 2017(24)
[2]Android学习平台中Web Service架构的实现与研究[J]. 申鸿烨. 智能计算机与应用. 2017(03)
[3]大型风电场的控制性能评价标准及储能控制策略研究[J]. 李滨,吴思缘,阳育德,李佩杰,粟祎敏. 中国电机工程学报. 2017(16)
[4]IEC 61850的XMPP映射方法[J]. 韩国政,徐丙垠,张俊涛,王凯. 电力系统自动化. 2017(03)
[5]一种SCADA系统和视频与环境监控系统在电力系统中联动的应用方法[J]. 樊腾飞. 电子设计工程. 2016(24)
[6]基于IEC 61400-25的风电远程集中控制系统[J]. 丁晓贇,鲁丽萍,刘娟. 电力信息与通信技术. 2016(08)
[7]风电场信息的采集与监控[J]. 张彩强,朱涛,顾雪平. 云南电力技术. 2016(04)
[8]我国风力发电健康发展策略[J]. 沈宗庆,李孟刚. 国家行政学院学报. 2016(04)
[9]基于WebService的数据共享交换平台的设计与实现[J]. 李萍. 计算机时代. 2016(07)
[10]风电场群远程集中监控与生产管理系统设计[J]. 万黎升,曹洋,闫照云. 江西电力. 2016(06)
博士论文
[1]我国能源供给结构低碳化评价与优化研究[D]. 李美莹.哈尔滨工程大学 2014
硕士论文
[1]基于Web Service的服务构件表示及其逻辑设计应用研究[D]. 郭朋.中央民族大学 2017
[2]风力发电集中运行监控方案设计及应用研究[D]. 禹欣彤.华北电力大学 2016
[3]基于OPC XML-DA的风力发电机移动远程监控系统设计[D]. 李静.湘潭大学 2016
[4]面向Wince终端的OPC数据采集系统设计与开发[D]. 龙祖明.华南理工大学 2016
[5]陕西省产业结构变动与能源消费关系研究[D]. 徐丽丽.西安建筑科技大学 2015
[6]考虑光伏与电动汽车充电功率不确定性的配电网调度方法研究[D]. 王力成.浙江大学 2015
[7]基于IEC61400-25的风电场集成监控模型设计[D]. 杨胜义.兰州理工大学 2013
[8]基于面向对象的风电场监控系统研究及开发[D]. 王文卓.中国电力科学研究院 2013
本文编号：3441074
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