风力发电厂监控通信原理及模型——IEC 61400-25标准介绍

风力发电厂是一种分布式能源系统,需要设备与设备之间以及设备与电网之间有良好的配合。国际电工委员会最近制定了IEC 61400-25系列标准,该标准是IEC 61850标准的延伸,专门面向风电厂的监控通信。本文在概要介绍IEC 61400-25标准体系结构的基础上,重点介绍了风电厂监控系统通信原理、建模方法、信息模型和信息交换模型,并说明了如何把信息映射到特定的工业通信协议上的方法。

风电场IEC 61400-25到OPC XML-DA的映射实现与应用

大型风电场的风电设备与监控系统将由多个厂商提供,相互兼容困难,难以对风电场进行统一的维护和管理。国际电工委员会(IEC)针对上述即将出现的问题起草制定了面向风电场监控系统通信的IEC61400-25标准。在市场竞争和风电场扩容要求下,IEC61400-25标准势必成为风电监控系统通信的一个趋势。针对目前普遍采用的基于过程控制对象链接与嵌入技术(OPC)的风电监控系统现状,文中对IEC61400-25到OPC可扩展置标语言—数据访问(OPCXML-DA)的映射进行了深入分析,提出了具体的实现方案,构建了基于OPCXML-DA的风电场监控系统体系结构,设计了OPCXML-DA服务端软件模块架构,解决了目前常见的基于OPC的风电场监控系统与IEC61400-25标准的相容问题。

风力发电场监控通讯标准IEC61400-25及其设计思路

简要介绍IEC颁布的IEC61400-25标准,给出了系统软件设计的思路。提出了模块化的系统构架;针对三种系统配置方式作出比较分析;为提高系统响应速度进一步讨论了数据存贮和检索的可选方式;最后对系统安全机制做出讨论并提出适当的解决方案。

基于IEC 61400-25的风电场风力发电机组配置

借鉴变电站配置描述语言(SCL)在变电站工程配置中的成功应用经验,综合风电场本身的特殊性,通过对可扩展置标语言(XML)、IEC 61400-25风电场模型、数据库等技术的研究,设计了一个基于IEC 61400-25的风力发电机组配置工具,包括用户配置界面模块、XML文档解析模块、树形控件与风电场配置描述语言(WPPCL)文档互导模块、WPPCL文档生成模块和设备数据存储模块,提出在风电场各需要配置的设备之间传送标准化配置文件的方法,实现风力发电机组的统一配置。

基于IEC 61400-25的风电远程集中控制系统

风电的大力发展,使得风电现场多套监控系统并存,通信协议不统一的问题日益突出。文章中设计的基于国际风电标准IEC 61400-25的风电远程集中控制系统可以对风电场不同厂家的通信协议进行规范,对不同类型机组信息进行集中监视和跨厂商统一控制,实现数据采集、设备控制、测量、参数调节和事故报警、预测等功能,并提供数据接口支持与上级调控中心协调运行。风电远程集中控制系统的实现,可大大减少现场值班人员数量,提高集约化管理水平。

基于IEC61400-25标准的风电场SCADA系统建模及应用

IEC 61400-25系列标准为风电场的监控系统提供了关键技术要求和建模指南。文中根据IEC61400-25系列标准的定义,给出了SCADA监控系统的结构和软件设计模型,并对软件模型中的风机IED服务器和数据库设计方案进行详细说明。该设计方案成本低、扩展性好、结构清晰,数据检索快速、方便。

风电场监控软件集成服务模型设计与应用

大型风电场中的风电机组和监控系统一般由多个厂商提供,相互兼容困难,难以进行统一维护与管理。遵循IEC61400-25标准的信息模型、信息交换模型及对Web Services的映射方法,设计了基于Web Services的风电场监控软件集成服务模型,讨论了基于该模型的多个异构风电机组与服务端互联互通的问题,给出了风电机组标准服务接口的定义方法和安全通信机制。通过对该模型的工程实现与应用分析,论证了所做工作对风电机组的统一监控和集成管理等问题的解决具有现实意义与应用价值。

风电场SCADA系统的数据传输技术

为了使设备与设备之间以及设备与电网之间有良好的数据传输能力,根据风电场上、下位机之间数据传输的特点,对适合于风电场SCADA系统的数据传输方式进行了分析研究.阐述了专门面向风电场监控通信的IEC 61400-25标准的体系结构和适用范围,其中重点阐述了风电场监控通信的信息模型和信息交换模型及其建模方法.研究表明,风电场SCADA系统的数据传输必须满足远距离通信能力强、实时性强、可靠性高的要求,才能保证对风电场的统一管理、运营及维护.

基于Web Services的风电场网络化监测和控制

为实现风电场中多个厂商不兼容设备的统一维护与管理,IEC61400-25标准详细描述了风电场信息模型、信息交换模型以及向不同协议映射方法。Web Service是该标准中提出的能够完善支持模型功能的方法,其具有适合分布式环境,支持不同平台等十分适合风电场的特点。在IEC61400-25标准的基础上详细描述了一种风电场通信结构,并基于WebServices建立了风电场风机的信息模型和信息交换模型并实现基本的风电场设备的监测和控制。

风电场监控通信安全解决方案

根据风电场监控通信标准IEC61400-25提出的安全需求,深入分析了风电场监控通信过程的安全性,明确了访问控制和通信安全的重要性。依照电力系统数据和通信安全标准IEC62351-3设计了基于角色的访问控制(RBAC)组件以实现授权和访问控制,采用开放源码Matrix SSL构建传输层安全协议(TLS)通信安全组件以满足数据交换过程的机密性、完整性及身份认证等。最后构建了集成访问控制组件和通信安全组件的代理机制模型,并以其在风电机组控制器中的应用为例阐明安全代理机制的具体实现。该解决方案遵循IEC61400-25标准的信息模型和信息交换模型,紧密结合风电机组嵌入式环境的特点,符合IEC62351标准,满足风电场中监控通信的安全需求。

海上风电场数字化发展设想

分析了海上风电发展的现状、组成和特点,针对中国传统风电开发存在的问题和海上风电发展的实际情况,提出以控制决策智能化、监控系统一体化、数据信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本特征的数字化海上风电场概念。根据技术成熟程度和数字化、智能化水平提出数字化海上风电场的5个发展阶段,深入研究分析了各阶段的技术特点。最后,给出了完整的数字化海上风电场技术实现方案,并指出数字化海上风电场未来的发展方向。

风电场群远程集中SCADA系统设计

随着国家清洁能源战略的实施,风电场的数量和规模都快速、大幅度增加。同时,由于各种新型技术的进步,风电场群远程集中数据采集与监控(SCADA)系统的建立具备了必要的技术条件。以传统电力调配一体化系统为基础,参照公共信息模型(CIM)和IEC61400-25标准,通过对其模型、数据和功能方面的改进和扩展,实现了风电场群远程集中SCADA系统,并在长江新能源开发有限公司上海控制中心得到成功应用。

数字化技术在大唐卓资风电场的应用

为了解决当前大型风电场中不同厂家风机监控无法兼容,风机监控与升压站监控无法统一通信等导致的风电场运行、管理和维护问题,在借鉴数字化变电站技术应用经验的基础上,一种以IEC 61850和IEC6 1400-25标准为基础的数字化风电场技术解决方案被提了出来,研究了方案的技术特点、系统结构和功能组成。方案在大唐国际内蒙古卓资风电场(88 MW)应用,成功实现了卓资风场集全风场各型风机监控、升压站监控及风场自动发电控制、发电功率优化功能于一体的新型数字化风电场综合自动化监控系统。卓资工程新系统投运后效果良好,达到了系统设计的目标和要求,极大地提高所在风电场的自动化运行水平。

基于MMS的风电设备信息模型获取方法

风电机组与数据采集与监控(SCADA)系统之间数据不兼容将影响风电场的扩容和技术升级,需构建统一的数据模型。以一种基于IEC 61400-25协议和制造报文规范(MMS)通信协议的风电场通信软件开发为背景,介绍了风电场SCADA系统中对风电设备信息模型的获取方法。设计了风电场通信软件的体系结构和交互流程,构建了IEC 61400-25协议的风电机组信息模型,从业务逻辑控制模式、抽象通信服务接口(ACSI)服务到MMS服务的映射以及MMS报文生成等3个方面,阐述了风电设备信息模型在SCADA系统中重构的实现方法。

基于IEC 61400-25标准的风电场通信映射方式

IEC 61400-25标准实现风电场与各监控与数据采集系统(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)之间能互通信息,方便监控中心获得风力发电机的运行信息,为风电场运行维护、并网操作给出合理指示。介绍信息模型和Web Services、OPC XML-DA、MMS、IEC 60870-5-104、DNP3等5种映射方式。

风电场远程监控中心关键技术探讨

针对目前传统风电场就地监控运营模式存在的问题,本文提出了建设风电场远程监控中心的技术方案。技术方案详细阐述了远程监控中心的系统架构、计算机及网络配置、应用功能等方面的内容。结合远程监控中心自身的技术特点,本文还介绍了不同制造商风机数据集成、风机高频海量数据存储和访问、风机数据挖掘等多项关键技术的应用。

风电远程监测与诊断系统数据通信研究

在遵循IEC 61400-25标准的基础上,对风电机组远程监测与故障诊断系统数据通信进行研究。结合VC++的Socket技术,采用Client/Server模式和多线程机制,建立网络通信系统,实现远程监测系统中实时数据交换与静态配置文件的传输;利用SQL Server建立数据库,保存风电机组运行的各种实时参数和信号;解析WPPCL文档并用树型控件显示WPPCL文档的层次型结构;采用基于Web的SSL VPN安全传输技术实现风电场本地监控室到远程监控诊断中心数据通信的机密性、完整性,完善了远程监测与故障诊断的通信系统。