风电场远程无线实时测量与控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种风电场远程无线实时测量与控制系统，主要由就地智能测控系统（100）、本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）组成。就地智能测控系统（100）由数据测控终端（101），数据传输模块（102），数据分析、处理模块（103），开关量检测与控制模块（104），数据集中、分析和处理模块（105），GPRS无线数传模块（106）组成，本地控制中心（110）和中央远程控制中心（120）为计算机。本实用新型专利技术实现了风力发电场的风电机组、变电站、气象站系统的远程实时数据采集与控制，为风电场的运行管理、风电功率预测以及电力系统的调度控制提供实时数据；采用了GPRS无线数据传输方式，具有建设成本低，维护方便，扩展容易的特点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种风电场设备及运行的控制与测量装置，特别涉及一种风电场远程无线实时测量与控制系统。
技术介绍
风能资源是一种纯粹的绿色资源，是地球上最古老、最重要的能源之一。它在全球范围内的巨大蕴藏量、可再生、分布广、无污染的特性，使风能发电成为世界可再生能源发展的重要方向。风电是成本最低的温室气体减排技术之一，全球市场对于风电这样的零排放技术有着巨大并且持续增长的需求。风具有随机性，而且对于风力发电行业，风电场多数处于地广人稀的荒僻之地，不可能进行人工记录。况且这些地方气候环境恶劣，所以就需要一套完备、可靠的数据采集与监控系统来监控风电场的生产运行情况。现有的风电场监控系统的拓扑网络多数采用监控计算机之间的有线以太网形式连接。这种有线以太网形式虽然技术成熟，安全、可靠，但是由于通讯电缆为光纤，所以铺设费用昂贵，维护成本很高，且易损坏，不易维修。当大量使用光纤通讯时，会占用大量的土地资源。在如今这个土地资源稀缺的时代，使用有线网络通讯是十分不明智的。无线通信方式有数传电台，扩频通信，微波通信，GSM通讯，GPRS通讯。数传电台具有覆盖范围广、发射功率大、传输时延小、安装维护方便的优点，适合于点多而分散、地理环境复杂的应用场合。但由于数传电台的发射功率大，需要向无线电台管委会申请专用频点，且无线专用通道比较拥挤，因此在风电场监控系统中，数传电台使用受到一定的限制。 扩频通信优点是抗干扰能力强、传输速度高、系统误码率低、发射功率小，但缺点是要求通信两端无阻挡，对大城市比较困难。一般用于通信点不多，通信速率要求较高的场合。在风电场监控系统中，由于存在成本及地域方面的原因，不便于采用扩频通信方式为众多的分散的风机组通信。微波通信一般为点对点传输。微波通信虽然可以省去建设有线传输线的费用，并且具有很高的带宽，可以实现很高的数据传输速率，但是，由于通信数据量较少加上建设一套微波通信系统的技术复杂及造价高，使得微波通信在风电场监控系统中使用很少。GSM网络省去了布线组网带来的很多问题，通信距离不受限制，GSM网络覆盖范围广，通信可靠，一般采用其增值业务短消息为载体，结构简单，成本低。但是实时性差，通信流量受短消息140个字节的限制，因此GSM在风电场监测系统中的使用很大程度上受到限制。GPRS 作为一种高速、高效、经济的无线系统，具有网络覆盖范围广、数据带宽、适应性强、计价按流量计算、实时在线的优点，特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大量数据传输，完全满足数据采集及监控的双向数据信息传输。随着GPRS技术在移动通信领域的发展，己经能够实际应用到许多需要无线数据传输的领域，也为风电场监测与管理系统提供了一种新的数据传输通讯方式。所以，该设计中使用发展前景广阔，技术日益成熟的无线GPRS连接形式对风电场监控系统的网络架构进行重构。使用GPRS无线网络形式，既可以节省大量的空间，又可以降低先期投入费用，减少维护成本，且易于进行网络扩充，结构简单，省去了大量的人力。
技术实现思路
针对现有技术的缺点与不足，本技术提供一种基于GPRS的风电场远程无线实时测量与控制系统，实现风电机组、变电站、气象系统的远程实时测量与控制，为风电场的运行管理、风电功率预测以及电力系统的调度控制提供实时数据。本技术所采用的技术方案如下。本技术的风电场远程无线实时测量与控制系统，其特征在于，由就地智能测控系统(100)、本地控制中心(110)和中央远程控制中心(120)组成。本技术的风电场远程无线实时测量与控制系统，其特征在于，所述就地智能测控系统(100)由数据测控终端(101)，数据传输模块(102)，数据分析、处理模块(103)，开关量检测与控制模块(104)，数据集中、分析和处理模块(105)，GPRS无线数传模块(106)组成；每套智能测控系统有唯一的ID，对应安装于一套机组。本技术的风电场远程无线实时测量与控制系统，其特征在于，所述数据测控终端(101 )，根据风电场现场测控对象的输入输出接口类型的不同，包括若干种具有不同输入输出接口的数据测控模块。本技术的风电场远程无线实时测量与控制系统，其特征在于，所述具有不同输入输出接口的数据测控模块采集的参数包括，气象参数风速、风向、湿度和环境温度； 风力发电机组参数风轮转速、发动机转速、发电机线圈温度、齿轮箱油温度、齿轮箱前后轴承温度、齿轮箱振动、液压系统油温、油压、油位、机舱振动、塔架振动、低、高速轴振动、偏航状态，且按照就近原则组合。本技术的风电场远程无线实时测量与控制系统，其特征在于，所述具有不同输入输出接口的数据测控模块控制的参数包括发电机的启动、停止，功率输出的高低等需要控制的各种参数，且按照就近原则组合。本技术的风电场远程无线实时测量与控制系统，其特征在于，所述数据分析、处理模块(103)，包括数据分析子单元(1031)和判断子单元(1032)，数据分析子单元 (1031)根据数据传输单元(102)接收到的各项参数计算得到监控数据，所述监控数据包括风电机组的平均功率、风电场的风速、风向、温度、湿度和气压等，判断子单元(1032)判断数据分析子单元计算得到的监控数据是否超出预存的设定值范围，并据此生成相应指令。本技术的风电场远程无线实时测量与控制系统，其特征在于，所述开关量检测与控制模块(104)，包括控制信号生成子单元(1041)和输出控制子单元(1042)，控制信号生成子单元(1041)根据判断子单元(1032)发出的指令生成相应的控制信号；输出控制子单元(1042)根据控制信号生成子单元(1041)生成的控制信号进行通电或断电的开关量输出动作，并产生相应的报警信号。本技术的风电场远程无线实时测量与控制系统，其特征在于，所述本地控制中心(110)和中央远程控制中心(120)为计算机，通过互联网或GPRS网络适配器与就地智能测控系统(100)构成远程通讯通道，能保存风电场各机组的各种运行数据信息，进行实时或历史数据的显示、曲线、查询、统计、打印等数据管理功能，并能对就地智能测控系统 (100)进行相关远程参数设置和控制。本技术提供的技术方案的有益效果是按照就近原则，将位置相对集中的被测参数和控制信号组合到数据测控模块中，根据被测参数和控制信号的输入输出方式的不同，数据测控模块也具有对应的数据通道，因而可使测控终端环节统一化，便于维护管理， 降低成本，提高数据传输的可靠性。同一风电机组或变电站、气象站的不同的数据通过测控模块又汇总到对应部分的数据集中、分析和处理模块，由该模块进行分析处理后，打包经 GPRS统一与上位机相连，采用这样的分层、分级式结构，既避免了现场数据信号传输距离过长、又减少了与上位机直接连接的设备数量，增强了系统测量和控制的可靠性，进一步降低了成本。同时，使每套风电机组、变电站和气象站相对上位机而言成为单一的设备，调控及管理更加方便，为风电场的运行管理、风电功率预测以及电力系统的调度控制提供实时数据。附图说明图1为系统总体结构框图。图2为信号调理电路。图3为RS485接口的电路图。图4为控制信号生成回路电路图。图5为输出控制回路电路图。 图6为GPRS模块的结构图。具体实施方式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种风电场远程无线实时测量与控制系统，其特征在于，所述系统由就地智能测控系统（１００）、本地控制中心（１１０）和中央远程控制中心（１２０）组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周封，郝婷，
申请(专利权)人：哈尔滨德普科技开发有限公司，周封，
类型：实用新型
国别省市：93