基于无线网络的风电场远程控制监测系统设计

摘要

人类现在使用的化石能源对环境造成了相当大的污染，很可能在可预见的将来消耗殆尽。新能源成为了解决这些问题的关键。其中风能具有无污染、可再生、采集方便等特点，在新能源中具有重要地位。
　　我国的风力发电厂主要集中在沿海与岛屿，大多人烟稀少，地理环境恶劣。再加上风电厂本身地域分布广，装机数量大，风机间间隔大，导致风机的人工维护难度十分巨大，风电场必须实现远程控制与监测。
　　国内的风电场大多采用传统的现场总线方式进行连接，消耗人力物力，受地理条件限制，线路改造十分不便。针对这些不足无线监控技术成为热点。但现有的所有无线系统都没有解决“最后一米”的问题:无线网络需要通过工作站转换为有线的方式，才连接到风机。
　　除了硬件组网，实现风电场的远程监控还需要有数据采集与监视控制系统(SCADA)。国内的SCADA起步较晚，国家把风电场的监控系统列入科技攻关计划。
　　本文根据风电场控制的难点与不足，不同于之前的分层优化，提出了一套垂直整合的包含硬件、通讯协议、嵌入式程序、SCADA的综合优化的风电场控制与监控系统。系统将无线通讯整合到DCDC级控制中，实现了DCDC级参数无线监控;DCDC级的远程开关机;DCDC级的远程在线控制参数矫正;DCDC级远程在线ADC校正。同时提出了单硬件双通道非对称网络结构，设计并实现了伪跳频通讯协议，设计并实现了控制器、上位机和SCADA软件。并且在实际的LLC电路上针对系统进行了测试，取得了十分理想的效果。除此之外，在低频无线网络的协议设计、嵌入式设计模式、SCADA系统开发与架构等关键技术方面分别提出了创新性的指导性方法。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 风力发电现状

1．2 风机的DCDC级控制

1．3 风机控制与监控现状

1．4 课题研究内容

第2章 硬件设计

2．1 研究背景

2．2 系统架构

2．3 DCDC控制电路设计

2．4 无线通讯电路设计

2．5 连接电路设计

2．6 PC端通讯电路设计

2．7 网络拓扑

2．8 结论

第3章 通讯协议及其优化

3．1 研究背景

3．2 伪跳频原理

3．3 伪跳频通道设计

3．4 伪跳频参数设计方法

3．5 通讯报文结构

第4章 下位机软件与设计方法优化

4．1 研究背景

4．2 控制器程序结构

4．3 子设备程序半实时框架设计

4．4 面向任务的程序设计方法

4．5 程序内部结构

4．6 程序接口

第5章 风电场智能系统主框架系统

5．1 研究背景

5．2 整体结构

5．3 工控机

5．4 数据服务器

第6章 风电场智能系统子应用

6．1 研究背景

6．2 风机的实时监控

6．3 风机的采样参数校正

6．4 风机的远程控制

6．5 实时控制参数调整

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文