电场风机远程监控系统的功能实现及应用优势分析

随着煤炭、石油等能源的逐渐减少，人类越来越重视可再生能源的利用。风力发电是可再生能源中最廉价、最有希望的能源，而且是一种不污染环境的“绿色能源”。现有风电场的建设一般较分散，而风电场经理又要了解各风场的运行情况，现有的分散监视与控制显然不能满足要求。

一般风电场的选址比较偏僻，地理环境比较恶劣，工作人员居住地离现场较远，工作人员工作起来比较辛苦，而且也因为工作条件恶劣不易招到新的工作人员。因为各风电场相距较远，而每个风场内风机数量也很多，所以每个风场都需要配置一定的工作人员进行日常的巡检维护，从而造成了人员的浪费。

风电场风机一般工作于恶劣的环境下，使其工作环境具有潮湿、酸碱腐蚀、高尘高电磁干扰、极寒极热等特征，并在无人值守的情况下长年运行，因而要保证对其进行实时、可靠的控制。在大型风力发电场，通常需要对几十台或上百台风力发电机进行集群监控，要求构建稳定可靠、快速实时的网络系统。

为了解决用户的上述困惑，我们提出了风电场风机远程监控系统方案，在几百至几千公里之外的城市设置了监控中心。风电公司通过该系统可以对各地的风电场的运行情况进行远程管理，解决了风电公司以前难以对各地的风电场统一管理的问题，且可以对风电场中的多种风电机组进行统一监控，实现了风电场无人值守的目标。客户虽然在几百公里之外，却如身临其境。

为保障风力发电机的正常运行，期望实现预防式维护，从而大幅度减少风机故障带来的损失，实现设备数据在以太网的高效可靠传输，工业以太网交换机采用G.8032环网协议，可实现5ms内环网自愈，大大提高了环网的的可靠性。

项目需求：

监控和管理风机现场，搭建监控系统，通过目前成熟的工业以太网网络实现组网，调度中心主站直接监控风机各个站点的运行情况。

电场风机远程监控系统方案：

风电场远方监控系统主要对分布在不同地区风电场的风力发电机组及场内变电站的设备运行情况及生产运行数据进行实时采集和监控，使监控中心能够及时准确地了解各风电场的生产运行状况。风力发电场自动化集控系统包括对风电场的风力状况和机组、风电场运行状况数据进行采集与集中处理，提供就地操作和远程监控人机界面，还可自动或根据管理人员反馈的指令对风电机组和风电场运行进行效率优化和安全保障控制。

风机现场实现监控功能：

a、风机塔下环境：在每个风机塔底需要安装一台网管型交换机设备，其中通过以太网和现场的高清网络摄像头以及网络对讲机等其他网络设备连接组成局域网，其中光纤7口和8口用于组成冗余光纤环网，光纤9口用于和塔上机舱内的非网管交换机设备连接。

b、风机机舱环境：每个风机机舱内安装一台非网管交换机，其中光口用于和风机塔底交换机连接。其中网口连接机舱内部高清网络摄像头和网络对讲机等其他网络设备。

c、中心监控室：中心监控主站通过光纤与中心交换机的光纤口9连接，接入到整个风机的内部工业以太网，及时了解整个风机各个站点运行情况。

该方案具有如下的优势：

1、能实现各种异构风电场监测设备的数据通信、互连互通，能够大幅提高集成效率，满足现有的和将来不断出现的需求;

2、屏蔽了底层设备，减少了系统通信连接和数据交换成本，使各风电场单个监测设备的更换不影响整个监测系统的运作，使子站子系统具有良好的网络连接功能，可以根据网络情况灵活使用网络协议，具备同时和省级、地区级主站通信的能力;

3、降低投资风险和投资成本，允许现有风电场监测系统逐步升级改造而不是完全抛弃原来投资，而且为将来的数字化电力自动化系统改造带来便利。

4、主站和子站间交互的风电场所有信息按标准的IEC 61850模型运作，实现信息在运行系统和其他支持系统之间的共享，减少重复建设和投资，提高设备、系统的兼容性和稳定性，降低监测成本;

5、有效利用电力系统广泛使用的2M通信接口，让遥测、遥调、遥控、遥信信息和图像、声音、安防报警等信息互不影响的传送，并且保证通信的时效性和可靠性。

优势：

1、该组网方案使用了环网方案大大提高了网络的弹性，任何故障点出现对目前网络不会造成任何影响。同时每个环网相互独立、互不影响。

2、环网交换机具备链路自愈自恢复特性，保证远程设备维护系统数据传输的稳定性。

3、环型网络布线方便同时环网交换机具备快速组网、灵活组网、便于维护等特性。使得易用性更强。

4、IEEE 802.3z环网协议，即插即用，自动组网；完全分布式，不惧主控节点失效，全网恢复时间＜5ms ，能够组建相交环、相切环等多种复杂环网结构。

5、国内首创内置锂电池，带锂电池保护与充电功能，设备断电时 锂电可以提供5小时以上的供电，保证环网光纤线路工作正常（本功能可选配）。

6、支持多种光纤网络结构：点对点、星型、链型、环网冗余，并可组合为更复杂的网络拓扑结构支持多种光纤网络结构。

7、交换机内建1Mbit MP-SSRAM高速内存，无阻塞设计，最大背板带宽32GBit/S。

8、设备带Console（CLI）网管与WEB管理平台可以在线软件升级，在主机端可以管理每台从机的设备的工作状态。

9、符合工业四级电磁兼容性要求；超强防雷功能：防雷击，可抗感应高压，防浪涌等无风扇高效散热，降低修复时间。

10、以太接口与串行数据带防雷保护，防雷达到GB/T17626.5（IEC61000-4-5）短路电流波8/20μs，开路峰值输出电压6KV标准。

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