[发明专利]一种风力发电机组远程实时监控的无线通信系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于远程实时无线监控技术领域，特别是涉及一种应用于风力发电机组的远程实时监控的无线通信系统及方法。 

背景技术

风力发电是利用绿色风能的综合性高新技术，我国陆地和海上的风资源技术可开发量分别为2.53和7.5亿千瓦，全国风电场建设加快，现已经进入大规模开发时期，目前风力发电机组(以下简称风机)除控制系统核心外基本都已经实现国产化。按照风力发电场(以下简称风场)的设计要求，一般来讲，风机实际排布间距相对较远(300米以上)，形成规模后整体场地区域较大、分布分散均匀。为了实时监控风机的运行状态、控制风机的运转、统计各项参数和指标，一般按照分层控制管理的设计思想，各型机组投入运行后均可选配相应的监控系统——由风机本地、风场集控和远程监控等部分组成，即风机可通过相应的人机交互界面完成本地的监控与设置等基本功能；对于风场管理而言，客观上要求对全部风机进行集中监视和控制，风场集控要实现风机的数据采集、统计分析、故障报警、打印制表以及故障远程复位和输出控制等远程监控功能，是整个风电场的控制系统核心；远程监控系统是随着网络技术的发展，将风场集控联入企业网络或互联网实现web访问功能，为了安全性方面考虑，一般仅提供远程浏览功能。目前，为了实现风场集控功能，所有风机的控制系统都采用有线通信介质的方法连接风机与风场集控中心(升压站)，也就是在直埋敷设或架空高压电缆的同时浅埋或架空通信线缆(铜缆或光纤等)，而且为了扩展风机方便，一般均采用总线型串行链接的网络拓扑结构。 

以上现有技术存在的主要问题如下： 

1、由于风场选址的特殊性，原本都位于远离城市地广人稀的沙漠、山 区或浅海等边缘区域，交通和通信等设施较为落后又分散于方圆几——几十公里区域的生产作业现场，但是随着我国经济的迅猛发展，土地资源也越来越成为稀缺资源，如原来无人的滨海滩涂风场逐步开发成为旅游景点或港口。因此，一次性铺(架)设的通信电(光)缆在实际实施中面临诸多问题：(1)从施工角度看，电能传输高压粗电缆可以一次性深埋或高架处理，但是通信电(光)缆因信号干扰和安全要求的原因而无法与高压粗电缆共同走线，一般采用浅埋或低架方法，这就导致有线通信线路不可避免的遭到雷击或人为等破坏；(2)从土地征用的角度看，一般风场都是风场集控中心(升压站)及风机周边一定范围内和高架沿线一定高度的授权使用方式提交审批的，如果是浅埋或更换有线通信电(光)缆必然涉及破坏征用范围之外的土地及地上附属物等无法预估的问题；(3)长距离一次性铺(架)设的野外专用铠装通信电(光)缆成本高，并且随着运行周期的增加，线路接口老化、信号衰减等问题日益严重，信号的中继放大也无疑增加了系统的设备维护成本、功耗和故障率；(4)有些风场现场实际情况就不适于用一次性铺(架)设的通信电(光)缆方法，如海上风场。 

2、目前，风场实时集中监控系统普遍采用的总线型串行链接结构有线通信方式设计中存在一个很大的弊端，无论是有线通信线路问题还是某个单风机断电或故障的状况出现时，将导致整条通信线路上的所有风机在风场集控系统中的远程监控中断，而且故障的排查是非常困难、费时的。对于风场而言，与风机通信无效实际就等于无法确定风机的运行状态，无法远程控制风机的运行，这无疑会带来巨大的不便和安全隐患，导致严重影响发电效率和企业效益。 

3、分层控制管理思想设计的风机本地、风场集控和远程监控等部分组成监控系统，在实际应用中受到技术、条件等原因的限制，目前基本都实现了风机本地、风场集控两个层次。