[发明专利]基于实时数据库的风力发电场监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力发电场的远程监控系统，具体地说是一种基于实时数据库的风力发电场监控系统。

背景技术

由于人类可利用的能源资源的日益短缺，发展和应用风力发电及其他可再生能源是人类社会的当务之急，我国风能资源丰富，据相关资料普查表明我国陆上可利用风能资源为2.5亿千瓦，沿海在2-15m水深的区域可开发的风能资源为7.5亿千瓦，约占世界风能储备量的9.2％，可开发潜力巨大。并网型风力发电技术日益成熟，我国十一五规划并网型风力发电机组装机总容量达1000MW千瓦，风力发电设备包括：机舱、叶片、轮毂、齿轮箱、轴承、发电机、变频器、变桨局控制系统、主控系统、变压器、远程监控系统等部件，目前国内MW级以上的风力发电设备以进口为主，一定程度上制约了风电的发展，因此大型风电设备国产化具有广泛的市场前景。

目前风电控制远程监控系统的结构原理为通过电缆、光缆、CDMA无线通讯等手段，采集各风力发电机组、测风塔、变电站的数据，至远程控制中心服务器，用于风场运行人员的远程监控各台机组运行，并具备一定的报表、曲线、历史查询功能，普遍采用WINDOWS操作系统和通用的商用数据库，主要存在以下缺点：(1)、数据的实时性能较差，由于采用普通的商用数据库，当风场规模较大或者存在大量突发事件时，数据库的大量数据读写不足以支撑大流量读写，造成远程记录的数据精度不够，需到就地的风机操作。(2)、数据的读写速度慢，虽通过OPC等通用的技术手段解决了不同工具之间的相互兼容问题，但带来了通过Internet访问服务器数据比较慢的问题。(3)、SCADA系统可靠性存在问题，风电场的分布范围广阔，运行环境恶劣，目前技术的风电场监控系统未采用冗余技术来保证运行的可靠性，一旦网络、服务器等核心部件发生故障，将影响风场的安全可靠运行。因此，目前的风力发电远程监控系统已不能满足要求。

发明内容

针对现有风力发电远程监控系统存在的不足，本发明的目的是提供一种基于实时数据库的风力发电场监控系统，本发明将实时数据库技术用于大型并网型风力发电机组的风场远程监控系统，准确、实时采集风场所有数据、并采用合适的冗余技术，能满足当代风电场分布范围广阔、工作环境恶劣的运行特点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于实时数据库的风力发电场监控系统，其特征在于：它包括现场通讯处理单元、SCADA系统服务器、上位机人机接口和远程访问接口，所述现场通讯处理单元采集现场单元的实时数据，并利用以太网交换机通过环形冗余实现通讯网络的冗余配置将数据传送给SCADA系统服务器，现场通讯处理单元在数据通讯中断后，保存数据直至下次通讯恢复；SCADA系统服务器对接收到的数据进行处理，且两台服务器之间相互冗余，同时接受现场通讯处理单元传送来的风场的现场数据；上位机人机接口接收SCADA系统服务器的数据，显示整个现场单元的所有风机运行状况，并向SCADA系统服务器输入控制信号；开放的远程访问接口在输入权限后通过IE浏览器访问现场单元的数据。

本发明中，现场单元包括现场的风机、测风塔、变电站等。

(1)、现场通讯处理单元(RTU)

在现场的风机、测风塔、变电站处设置就地数据采集RTU单元，每个就地RTU单元具备各类通讯总线的接口，包括MODUSRTU、MODBUSTCP、CAN、PROFIBUS、LONWORKS等等，RTU的另一侧为100M以太网光缆接口，用于连接光缆至远程控制中心。RTU还具备万能开发接口，用于定制特殊的通讯接口协议，现场通讯单元(RTU)的设备原理图见图1。

现场通讯处理单元的硬件平台采用ANYBUS接口卡+ARM9微处理器实现，软件平台采用VXWORKS操作系统，采集现场单元的实时数据，打包变换为SCADA系统的统一数据流上传远程集控中心。现场处理单元RTU接口具有数据存储的功能，当和远程数据通讯中断后，会保存数据直至下次通讯恢复，RTU单元保证在1000条命令消息范围内不会引起数据的丢失。

(2)、实时高速通讯网络

风电场的集中监控系统的通讯网络统一采用100MW的光纤以太网，采用MOXA管理型工业级以太网交换机，通过环形冗余实现通讯网络的冗余配置，当任一通路的网络发生故障时，仍能保证系统的数据传输。网络结构见图2。

高速通讯网络的数据包内容经过抽象化后，定义了如下类型的数据包：

实现风机数据统计队列；

实现风机事件队列；

允许访问风机指令；

允许访问风机参数和I/O值；

允许风机读写存储器命令；