許斌

摘 ? 要：文章研究了一種風/市電互補系統(tǒng)，功率監(jiān)控系統(tǒng)應該具有信息收集功能，根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集并上傳的信息建立完整的數(shù)據(jù)庫;具有實時功能，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)應該第一時間反映到移動終端的APP中;具有遠程監(jiān)視功能，由收集的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，并通過APP反映到移動終端上，便于監(jiān)控人員遠程監(jiān)控;具有便捷的用戶界面，可以直觀反映系統(tǒng)信息，便于一般用戶操作系統(tǒng)。

關鍵詞：風/市電互補系統(tǒng);數(shù)據(jù)庫;數(shù)據(jù)采集

能源、環(huán)境問題是當今人類生存和發(fā)展所面臨的關鍵問題。常規(guī)能源以煤、石油、天然氣為主，不僅資源有限，而且會造成嚴重的環(huán)境污染。因此，對可再生能源的開發(fā)與利用，已受到世界各國的高度重視?！伴_發(fā)與利用可再生能源，改善能源結(jié)構，減排溫室氣體，保護環(huán)境”已成為世界共識。一場世界性的開發(fā)與利用新能源的浪潮已經(jīng)到來。新能源與可再生能源包括水能、太陽能、風能、地熱能和海洋能等，它們在消耗之后還可以得到恢復和補充，不會污染環(huán)境，其中，人類對風能的利用已有上千年的歷史。地球上可利用的風能為106 MW，是可利用水能的10倍以上。在可再生能源中，風能是一種非?？捎^的、有前途的能源。風力發(fā)電（簡稱風電）作為一種綠色電力，受到人們廣泛的關注，具有資源蘊藏量巨大、可再生、無污染、占地少、周期短等優(yōu)點;但是風電也存在著風能利用率低以及具有隨機性、不穩(wěn)定和分布不均勻性等缺陷。

1 ? ?系統(tǒng)總體設計

風/市電互補系統(tǒng)功率監(jiān)控系統(tǒng)主要由3部分構成：風/市電互補系統(tǒng)功率監(jiān)控系統(tǒng)（見圖1），風/市電互補系統(tǒng)功率監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)采系統(tǒng)，通過計算機收集數(shù)據(jù)并建立完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，APP訪問計算機數(shù)據(jù)庫的用戶系統(tǒng)[1]。

圖1 ?系統(tǒng)功率監(jiān)控系統(tǒng)

2 ? ?系統(tǒng)硬件設計

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要用于對風/市電互補系統(tǒng)功率數(shù)據(jù)進行采集。風/市電互補系統(tǒng)風電側(cè)為風力發(fā)電機組，將風能轉(zhuǎn)化為交流電能，通過控制器、卸荷器、交流/直流（Alternating Curren/Direct Current，AC/DC）轉(zhuǎn)換器變成穩(wěn)定的直流電，再由逆變器（DC/AC轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換成220 V交流電供用電器使用。市電側(cè)為市電，先將AC/DC轉(zhuǎn)換器接入本系統(tǒng)，再經(jīng)由逆變器（DC/AC轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換成220 V交流電供用電器使用[2]。

本文以電流及電壓采集為例進行簡要介紹，其他采集裝置同理。將風電和市電的電流、電壓互感器分別裝在逆變器的2個輸入端，這樣既能真實地反應系統(tǒng)的實際功率，又能最大限度地節(jié)約成本，便于操作。系統(tǒng)接線如圖2所示。

圖2 ?系統(tǒng)接線

本設計采用的電壓/電流互感器為彥爾DP-58系列開合開口開啟分離式電流互感器，開合式開口式電流互感器主要用于配電系統(tǒng)改造項目，安裝方便，額定電壓為720 V AC，額定頻率為50 Hz，二次電流為5 A/1 A。

本設計采用的遠程測控終端采用ADAM-3600-C2G智能化遠程測控終端單元，其核心芯片采用Cortex A8 600 MHz處理器，主頻為600 MHz到1 GHz，A8可以滿足各種移動設備的需求，其功耗低于300 MW，而性能卻高達2 000 MIPS。內(nèi)存采用DDR3L 256 RAM內(nèi)存，內(nèi)建8*AI，8*DI，4*DO I/O點，預留4槽I/O擴展槽。工作溫度為﹣40～70 ℃。

（1）ADAM-3600-C2G智能化遠程測控終端單元擁有開放式系統(tǒng)架構，可以選擇安裝兩類無線通信，例如WiFi及 ZigBee，本系統(tǒng)采用ZigBee無線通信模塊，構成局域網(wǎng)與數(shù)據(jù)庫服務器通信，以滿足現(xiàn)場無線傳感器的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)庫服務器的遠距通信。ZigBee是一個基于IEEE802.15.4標準（2.4 GHz頻段）的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，是一種短距離、低功耗的無線通信技術。

（2）ADAM-3600專為控制柜安裝所設計，I/O上下出線，標示與指示燈正面顯示，易于識別狀態(tài)與偵錯。4個小點數(shù)擴展槽，可以在不同的站點間，滿足不同的需求。同時，ADAM-3600還配備了小型LED屏幕，可直接顯示現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，并且具有較長時間的數(shù)據(jù)存儲功能。

（3）ADAM-3600內(nèi)部開放式架構，內(nèi)建可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC） 控制器可支持IEC-61131-3于C編輯語言進行編輯與維護，可以在遠程終端單元（Remote Terminal Unit，RTU）內(nèi)部進行簡單的數(shù)據(jù)處理，也可以將數(shù)據(jù)傳送到遠程進行大數(shù)據(jù)分析。

（4）ADAM-3600支持Modbus，DNP3，IEC-60870等通信協(xié)議，使用Modbus進行數(shù)據(jù)傳輸可以與服務器端完美兼容。

（5）ADAM-3600提供iRTU Studio，讓客戶可以進行遠程配置、升級與更新，符合本設計的整體設計理念。

3 ? ?系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)服務器選用戴爾R730XD服務器，R730XD服務器配Intel至強E5-2600 v3工業(yè)CPU主頻為1.6 GHz三級緩存15 MB總線規(guī)格QPI 6.4 GT/s，主板為IntelC612主板，內(nèi)存為DDR4 8G內(nèi)存，硬盤容量為1.2 TB，網(wǎng)卡為千兆四端口網(wǎng)卡，支持Windows操作系統(tǒng)。防火墻采用華為USG6320-AC防火墻，路由器采用TP-Link常規(guī)路由器，覆蓋范圍為300 m。

4 ? ?數(shù)據(jù)傳輸設計

通過以上操作，將遠程測控終端ADAM-3600與數(shù)據(jù)庫服務器R730XD通過ZigBee通信進行了連接，采用的通信協(xié)議是Modbus協(xié)議，模式為WSCADA模式。然后將ADAM-3600的IP地址設置為192.168.1.66，數(shù)據(jù)庫服務器的IP設置為192.168.1.1，使遠程測控終端ADAM-3600與數(shù)據(jù)庫服務器R730XD的IP地址在同一網(wǎng)段。R730XD服務器中預裝遠程測控終端ADAM-3600上位機軟件WebAccess AdvantechiRTU Studio。

5 ? ?結(jié)語

本章主要介紹了風/市電互補系統(tǒng)功率監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置，系統(tǒng)采用遠程終端ADAM-3600作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端，采用戴爾T730XD服務器作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)及后臺安裝服務器，并以電壓、電流數(shù)據(jù)采集為例簡要介紹了系統(tǒng)硬件設備情況。

[參考文獻]

[1]賈同凱.能源計量監(jiān)控與管理系統(tǒng)的設計及應用[D].大連：大連理工大學，2015.

[2]單倩敏.節(jié)能控制與能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計與實現(xiàn)[D].濟南：山東大學，2012.