無線通信在風電站監控中的應用

1 現狀及需求分析

　　隨著傳統石化能源的逐漸枯竭和低碳經濟的興起，人類對風能等可再生能源的利用越來越重視，風力發電技術也逐步發展起來。

　　當前，風電機組的分布比較分散，監控參數也比較多，而一般風能資源豐富的地區都比較偏遠，而且基礎設施也不完善，這就給風力機組的監控提出了新的課題。

　　為充分有效地利用風力進行發電，正確掌握系統運行狀態，快速診斷系統故障，提高風電站運行的可靠性、安全性與經濟效益，本文介紹一種基于GPRS通信技術的風電遠程監控系統。GPRS通信技術同時具有組網方便、建設和維護成本低、通信可靠迅速等優點，是本監控系統的理想通信方案。

　　2 系統組成

　　風電遠程監控系統結構如圖1所示，主要由現場監控、數據傳輸、監控中心三個部分組成。現場監控部分安裝在每臺風力發電機塔筒的控制柜內，每臺風力發電機的現場監控能夠對該風力發電機的運行狀態進行監控，并對采樣的數據進行初步的處理；數據傳輸部分將現場采樣的數據發送到遠程監控中心服務器；監控中心部分是根據實際需要分布在不同地點的遠程監控服務器，該中心目前一般通過光纖或ADSL撥號等通信方式接入互聯網。

　　2.1 現場監控部分

　　現場監控部分由EPC工控主板和風電站監控模塊組成，風電站監控模塊由主控系統、變槳控制系統、變頻器系統三大部分組成。

　　EPC系列工控主板是廣州致遠電子有限公司開發的基于ARM處理器的工控機主板，預裝正版Microsoft Windows CE 5.0、Monta Vista Realtime Linux或VxWorks操作系統。如圖2所示，EPC系列工控主板板載2路CAN總線控制器、1路10/100 M自適應以太網適配器、3路RS-232串口，2路RS-485接口，支持TFT/STN液晶屏顯示，并具有VGA顯示器接口及LVDS液晶接口。EPC系列工控機主板可在-40 ℃~+85 ℃寬溫度范圍內穩定工作，滿足工業級產品的各種應用需求。

　　借助于EPC系列工控主板的強大功能，風電站監控模塊實現了對機組各參數的采集與控制：電網參數、氣象參數、機組狀態參數、變槳控制、發電機運行控制和管理等。

　　2.2 數據傳輸部分

　　根據目前的實際情況，數據傳輸部分選擇無線GPRS方式。

　　通用無線分組業務GPRS（General Packet Radio Service）是一種基于GSM系統的無線分組交換技術，提供端到端的、廣域的無線IP連接。簡單地說，GPRS是一項高速數據處理的技術，其方法是以“分組”的形式傳送數據。GPRS是在GSM基礎上發展起來的技術，是介于第二代數字通信和第三代分組型移動業務之間的一種技術，所以通常稱為2.5G。使用GPRS方式傳輸時，數據先通過移動公司的GPRS網絡傳送到移動公司的路由器，然后路由到與互聯網相連的監控中心服務器上。

　　GPRS具有傳輸速度快(其理論傳輸速率為171.2 kb/s)、永遠在線、按流量計費等優點。對于高速數據應用，還易于升級到基于3G的數據傳輸方式，是一種理想的數據傳輸方式。

　　本監控系統中采用的GPRS通信模塊是廣州致遠電子有限公司出品的ZWG-21A 無線數據傳輸設備，其外觀如圖3所示。