无线通信在风电站监控中的应用

1 现状及需求分析

　　随着传统石化能源的逐渐枯竭和低碳经济的兴起，人类对风能等可再生能源的利用越来越重视，风力发电技术也逐步发展起来。

　　当前，风电机组的分布比较分散，监控参数也比较多，而一般风能资源丰富的地区都比较偏远，而且基础设施也不完善，这就给风力机组的监控提出了新的课题。

　　为充分有效地利用风力进行发电，正确掌握系统运行状态，快速诊断系统故障，提高风电站运行的可靠性、安全性与经济效益，本文介绍一种基于GPRS通信技术的风电远程监控系统。GPRS通信技术同时具有组网方便、建设和维护成本低、通信可靠迅速等优点，是本监控系统的理想通信方案。

　　2 系统组成

　　风电远程监控系统结构如图1所示，主要由现场监控、数据传输、监控中心三个部分组成。现场监控部分安装在每台风力发电机塔筒的控制柜内，每台风力发电机的现场监控能够对该风力发电机的运行状态进行监控，并对采样的数据进行初步的处理；数据传输部分将现场采样的数据发送到远程监控中心服务器；监控中心部分是根据实际需要分布在不同地点的远程监控服务器，该中心目前一般通过光纤或ADSL拨号等通信方式接入互联网。

　　2.1 现场监控部分

　　现场监控部分由EPC工控主板和风电站监控模块组成，风电站监控模块由主控系统、变桨控制系统、变频器系统三大部分组成。

　　EPC系列工控主板是广州致远电子有限公司开发的基于ARM处理器的工控机主板，预装正版Microsoft Windows CE 5.0、Monta Vista Realtime Linux或VxWorks操作系统。如图2所示，EPC系列工控主板板载2路CAN总线控制器、1路10/100 M自适应以太网适配器、3路RS-232串口，2路RS-485接口，支持TFT/STN液晶屏显示，并具有VGA显示器接口及LVDS液晶接口。EPC系列工控机主板可在-40 ℃~+85 ℃宽温度范围内稳定工作，满足工业级产品的各种应用需求。

　　借助于EPC系列工控主板的强大功能，风电站监控模块实现了对机组各参数的采集与控制：电网参数、气象参数、机组状态参数、变桨控制、发电机运行控制和管理等。

　　2.2 数据传输部分

　　根据目前的实际情况，数据传输部分选择无线GPRS方式。

　　通用无线分组业务GPRS（General Packet Radio Service）是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。简单地说，GPRS是一项高速数据处理的技术，其方法是以“分组”的形式传送数据。GPRS是在GSM基础上发展起来的技术，是介于第二代数字通信和第三代分组型移动业务之间的一种技术，所以通常称为2.5G。使用GPRS方式传输时，数据先通过移动公司的GPRS网络传送到移动公司的路由器，然后路由到与互联网相连的监控中心服务器上。

　　GPRS具有传输速度快(其理论传输速率为171.2 kb/s)、永远在线、按流量计费等优点。对于高速数据应用，还易于升级到基于3G的数据传输方式，是一种理想的数据传输方式。

　　本监控系统中采用的GPRS通信模块是广州致远电子有限公司出品的ZWG-21A 无线数据传输设备，其外观如图3所示。