文章介紹了風力發(fā)電的發(fā)展情況笛吱,以及風電場的通訊管理和監(jiān)控系統(tǒng)。講述了通訊管理機在風電監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)控方式及功能挥痊。重點介紹了立華嵌入式通訊平臺LEC-3110的規(guī)格特點以及該設備在風電監(jiān)控系統(tǒng)的應用及其成功案例途培。
1. 背景概述
在全球能源供應緊張、環(huán)境問題突出的情況下芥嫉,風能已在全球引起重視注欧,大力發(fā)展清潔能源,使用風力發(fā)電已經(jīng)成為解決世界能源短缺的重要途徑之一鲜附。
由于風力發(fā)電受到環(huán)境本身的制約钙蕉,風力發(fā)電機一般在惡劣的無人值守的環(huán)境下常年運行,因此在風力發(fā)電場中屋包,如何實時有效的監(jiān)控與采集各個風力發(fā)電機數(shù)據(jù)信息變得至關重要官孝。風場的監(jiān)控系統(tǒng)需要通過網(wǎng)絡采集風機、氣象監(jiān)測厌圈、升壓站门俏、箱式變電站等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息,并作本地存儲和數(shù)據(jù)遠傳摩疑,對通訊設備的網(wǎng)絡性能要求較高危融。
2. 系統(tǒng)描述
2.1系統(tǒng)構架圖
風場綜合管理系統(tǒng)由三個部分組成,包括總公司核心數(shù)據(jù)中心雷袋、區(qū)域分公司分數(shù)據(jù)中心以及風電場數(shù)據(jù)采集站吉殃。其中,風電場數(shù)據(jù)采集站楷怒,主要負責采集風機蛋勺、測風塔、升壓站鸠删、箱式變電站迫卢、氣象監(jiān)測和電量監(jiān)測等接口數(shù)據(jù)。區(qū)域分公司(風電公司)分數(shù)據(jù)中心冶共,主要負責收集并存儲本區(qū)域公司所轄各風電場上傳的實時運行數(shù)據(jù)乾蛤,同時將數(shù)據(jù)匯集至總部核心數(shù)據(jù)中心⊥苯總部核心數(shù)據(jù)中心家卖,負責匯總收集下屬各級風電場區(qū)域公司全部實時數(shù)據(jù),并統(tǒng)一分析和比較荷右,提供豐富的生產(chǎn)信息服務度堤。
如下圖1,為風場綜合管理系統(tǒng)架構圖完簿。
圖1 風場綜合管理系統(tǒng)架構圖
2.2系統(tǒng)功能
立華嵌入式通訊管理機主要用于風電場數(shù)據(jù)采集站沙螺。
風電場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集升壓站、風機監(jiān)控系統(tǒng)聚灸、氣象監(jiān)測系統(tǒng)娇皇、風功率預測和箱式變電站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)阅牛,本地保存,并將監(jiān)控數(shù)據(jù)上傳后臺服務器呛仁。如下圖2所示秫痪。
圖2 風電場監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構圖
風電場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)不同類型風機信息統(tǒng)一采集處理和控制,為實現(xiàn)風電場遠程監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)基礎捅没。在風電場綜合監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)布置WEB服務器叭舰,用戶可在辦公室或者任意地點通過網(wǎng)頁瀏覽的方式獲取風電場內(nèi)風機的實時信息和歷史記錄;風電功率預測系統(tǒng)根據(jù)風電場多年運行資料舀黄,擬合風機實際運行功率曲線忱当,包括超短期風力預測和日前風電出力預測;氣象測量系統(tǒng)實時采集風電場的氣象信息治专,以多種通信方式將采集卖陵、測量的氣象信息上送到風電場綜合監(jiān)控系統(tǒng);箱式變電站監(jiān)控系統(tǒng)主要是對箱式變電站內(nèi)部設備的模擬信號和開關信號進行采集和控制看靠,并上傳到當?shù)氐谋O(jiān)控后臺和升壓站的自動化系統(tǒng)中赶促,也就是將箱式變電站的現(xiàn)地控制單元(有的是帶保護功能的現(xiàn)地保護控制單元)通過光纖環(huán)網(wǎng)組成多個子網(wǎng)絡,再將各個子網(wǎng)絡和當?shù)刂骺貙釉O備組成主干網(wǎng)挟炬,并與風電場綜合監(jiān)控系統(tǒng)通信鸥滨;升壓站自動化系統(tǒng)與變電站自動化系統(tǒng)基本一致,采集變電站內(nèi)的各類電氣信號谤祖,再通過以太網(wǎng)的形式傳送至綜合監(jiān)控系統(tǒng)婿滓。
以上數(shù)據(jù)信息的采集通過立華公司的LEC-3110A設備實現(xiàn)。LEC-3110A使用INTEL ATOM D525 CPU粥喜,ICH8M芯片組凸主,搭配6路Intel 82574L千兆網(wǎng)卡芯片,2路光隔離串口通信接口额湘。
監(jiān)控系統(tǒng)所應包括的監(jiān)控對象卿吐,分為測量類、控制類忘哼、狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)和后臺存儲疏悯。
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如表1所示。
表1 系統(tǒng)監(jiān)控對象
3. LEC-3110產(chǎn)品介紹
LEC-3110是立華科技推出的一款高性能锨穷、低功耗歉冷、無風扇的電力行業(yè)專用通訊管理設備,產(chǎn)品通過了中國電科院電力四級認證岗憨,包括:工頻磁場乳后、脈沖磁場、阻尼振蕩磁場、高頻干擾确奄、快速瞬變脈沖群麸媒、靜電放電、浪涌麸档、高低溫影響測試等56項非常嚴苛的測試及窃。此產(chǎn)品采用模塊化設計缆刁,便于根據(jù)不同的現(xiàn)場需求定制不同的產(chǎn)品規(guī)格乃沙。LEC-3110采用INTEL Atom D525雙核1.8GHz CPU,南橋采用ICH8M诗舰,支持最大到4GB DDR3內(nèi)存警儒,6路INTEL 83574L擴展網(wǎng)口,使網(wǎng)絡性能得到極大的提高眶根,板載2路光隔離串口蜀铲,適應電力現(xiàn)場對于EMC電磁抗干擾的要求。通過板上預留的PCI和PCI104接口属百,可以靈活擴展出6網(wǎng)10串记劝,6網(wǎng)18串,以及對于百兆光口族扰、CAN接口和B碼對時功能的支持厌丑。冗余電源設計更加適合電力行業(yè),端子輸入支持110VDC/AC 和220VDC/AC渔呵,直流9~~36V輸入怒竿。
LEC-3110支持Windows XP Embedded、Windows CE以及Linux操作系統(tǒng)扩氢。CTR按鈕由客戶自定義和控制耕驰,Run和PIO LED指示燈由客戶自定義其物理意義,以適應客戶不同的現(xiàn)場環(huán)境要求和客戶需求椎裕。
圖3 LEC-3110標準品前后面板示意圖
4. 客制化需求
在客戶客制化方面言丧,充分發(fā)揮公司OEM/ODM靈活多變的特點,滿足客戶以下個性化需求:
更改串口數(shù)量:客戶使用此產(chǎn)品主要是網(wǎng)路數(shù)據(jù)通訊皿进,對串口數(shù)量要求較低辕寺,4個串口即可滿足需求。因此辰丛,充分利用LEC-3110的模塊化設計模式滓层,將擴展的8串口取消,同時把主板上預留的2路串口引出來向酝,用做管理和調(diào)試端口禁糖,這樣形成了一款6網(wǎng)4串的客制化產(chǎn)品。
更改USB出線方式:把標準品LEC-3110的4個后出線USB接口,更改為2個后出線狞穗,2個前出線方式概丢。
插座供電接口方式:在電源接口方面,我們?yōu)榭蛻粲喼屏丝蛻粢蟮臉藴实?20VAC電源插座民轴,方便客戶在現(xiàn)場的電源供電攻柠,并保證供電安全。同時后裸,產(chǎn)品支持直流24V輸入瑰钮,寬電源支持9~36V輸入。
客制化貼膜和外包裝箱:設備前面板以及設備的外包裝箱微驶,均按照客戶的要求給客戶定制了帶客戶logo的貼膜和包裝箱浪谴,滿足了客戶的客制化需求。
通過以上四個方面的修改因苹,客戶的需求得到了快速滿足苟耻,同時產(chǎn)品品質(zhì)得到有效的保證,保證設備運行的穩(wěn)定性和可靠性扶檐。
圖3 客制化前后面板圖
5. 結(jié)論
風電場的綜合監(jiān)控系統(tǒng)是通過對現(xiàn)場的各個監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集凶杖、存儲、分析與上傳來監(jiān)測并控制風機的運轉(zhuǎn)款筑,立華通訊管理機LEC-3110在系統(tǒng)中扮演關鍵的角色智蝠。設備不僅采集信號還有存儲的功能,防止突然的掉電或者其他意外而將丟失數(shù)據(jù)僚洋,同時可以將采集的信號分析并做遠傳剥乍,使得無人值守的變電站的安全和可靠性大大提高。
客戶使用此設備已經(jīng)在遼寧候赏、內(nèi)蒙斧炎、山東和湖南等多地風電場使用,目前設備運行非常穩(wěn)定盯媚。
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