黄春犁;高敏;高金明
【摘 要】为了缩短风电场传统光纤传输时的光纤施工周期及避免光纤故障维护不便等问题，提出了一种基于无线数传电台的无线传输技术，分析了该无线传输技术与传统无线传输技术的不同点与优缺点，介绍了风电场数据采集与监视控制（SCADA）系统结构及要点以及无线数传电台技术，并组建了单台风机无线传输网络系统。系统应用于某风电场SCADA系统的数据传输，运行稳定、可靠，能够实时、准确地收发SCADA系统状态参数等数据。 【期刊名称】《华电技术》
磁铁块【年(卷),期】2015(000)010
抗生素制作方法【总页数】4页(P72-75)
【关键词】无线数传电台;远程无线传输;风电场;SCADA系统;视距传输
【作 者】黄春犁;高敏;高金明
【作者单位】华电郑州机械设计研究院有限公司，郑州 450015;华电郑州机械设计研究院有限公司，郑州 450015;华电郑州机械设计研究院有限公司，郑州 450015
【正文语种】水燃料中 文
【中图分类】TP274;TM614
0 引言
随着我国对环境保护重视度的提高，风电、太阳能发电等清洁能源得到快速发展，尤其是新建风电场的数量正逐步增加。然而，新建风电场，尤其是海上、沙漠、丘陵等地区的风电场，大多数风机数据采集与监视控制SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统采用的传输方式为光纤双环网［1］，现有风电场SCADA系统容量有限，需要扩容时仍需增设光纤，增加了扩容的工作量，而且预埋光纤大大增加了整个新建工程的施工周期，并且在光纤出现故障时维护不便。为了缩短新建风电场的工程周期，提高现有风电场SCADA系统容量，部分风电场提出了基于无线接入点（AP）［2］及通用分组无线服务技术（GPRS）［3］的风电 SCADA系统无线传输方式，但以上无线传输方式
均存在组网困难、抗干扰能力弱、不穿墙、设备安放位置要求高、传输带宽小等缺点，并且需经过多次桥接，使数据的传输衰减增大，降低了数据传输的稳定性。本文提出了一种基于无线数传电台的无线传输技术，并将该技术应用到风电场SCADA系统中，在缩短新建风电场工程周期、提高现有风电场系统容量的同时，有效解决了传统无线传输技术传输距离短、抗干扰性差、组网困难等问题。
1 风电SCADA系统简介
1.1 风电SCADA系统概述
SCADA系统［4］是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，通过传输系统将采集到的现地设备运行状态参数、报警信号等数据传输至集控中心进行监视和控制，能够应用于给水系统、电力系统、石油化工系统等。风电场一般位于海上、丘陵、平原、山区等地域，设备区域分布广泛，并且几乎没有影响无线传输的阻碍物，系统采集的风机运行数据需远程传输至集控中心，最远的风机距离集控中心10 km，所以数据传输的稳定性、实时性直接影响了监控数据的准确性。
风电 SCADA系统采集的数据［4］包括三相电压、功率因数、环境温度、风速、发电机温度、叶片转速等电网、气象、机组状态参数。
1.2 风电SCADA系统结构及特点
卫生间新型地漏风机SCADA系统［5］由就地监控部分、中央监控部分、远程监控部分3部分构成：就地监控部分位于风机内部，对该风力发电机的运行状态进行监控及数据采集；中央监控部分一般布置于风电场控制室内，工作人员根据电脑监控画面了解每台风机的运行状态及参数并进行远程操作控制；远程监控部分根据不同需求布置于不同地点，数据传输一般采用电信运行商预埋的光纤传输。
本文研究对象为风电场内部的就地监控部分至中央监控中心的数据传输，该部分数据传输具有以下特点。
（1）数据传输稳定、可靠。风电机组SCADA系统为风机的稳定、安全运行提供可靠的数据支持和决策依据，系统数据传输需要高度的稳定性。基于无线数传电台的无线传输技术采用高频率波段，可避免噪声干扰，具有可靠的稳定性。
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（2）数据传输速率快，实时性好。风机在出现故障时，数据必须迅速反馈到监控终端，该无线传输方案传输速率可达ms级别，实时性较高。
（3）无线传输系统可扩展。系统留有扩充接口，将来功能或模块扩充时不影响现有的系统和结构，方便后续其他系统模块的扩充。
2 目前风电场常用无线传输技术
2.1 无线AP
无线AP［2］主要技术协议为IEEE 802.11系列，典型的传输距离可覆盖几十米至上百米，也可以通过多个设备进行桥接延长传输距离，目前最远可达30 km左右。该技术传输速率可达10MB／s，但应用于大面积覆盖的风电场时，组网困难、抗干扰能力弱、不穿墙、设备安放位置要求较高。
2.2 3G／4G
3G／4G是电信公司的一种移动通信业务，其数据传输速率可达1MB／s，工业用RS232／
485串口设备可将串口通信立即转换为3G／4G无线网络通信，网络可接入电信公司的卫星网络实现远距离传输。但由于风电场地处偏僻地区，并且通信建设费用很高，且需按流量收费，所以该技术较难应用于风电场数据传输。
3 无线数传电台技术简介
无线数传电台［6］是借助数字信号处理（DSP）技术和无线电技术实现的高性能专业数据传输电台。数传电台不仅可以传输数据，而且能够传输视频图像。数传电台采用透明传输协议，传输速率可达1 MB／s，数据处理时间约为10ms，能够实时、可靠地完成数据传输，具有安装维护方便、成本低、组网结构灵活、覆盖范围远的特点，适合点多分散、地理环境复杂等场合［7］。
3.1 传输数据可靠
无线数传电台的工作波段包括2个频段336～344MHz及902～928MHz，与电厂常见噪声波段30 MHz不相交，能够很好地避免噪声干扰，并且每台风机设置不同信道，每组网络设置不同的传输频率／波段，避免风机、网段之间的干扰，大大降低系统传输的误码率。
3.2 传输协议为透明传输
电子煎药壶风机塔基控制柜内的数据由网口输出，所以无线传输系统前端连接网口，后端通过无线将数据传输至集控中心，无线数传电台传输协议为透明传输，即输入为网络数据包，传输至集控中心的仍是网络数据包，传输效果与光纤传输方式一致。
3.3 传输距离远
系统采用高速工业级的无线网络解决方案，传输衰减极弱，理论传输距离可达50 km。基于无线数传电台的无线传输技术与以上技术的对比见表1。
表1 无线传输技术对比名称 传输距离 传输速率无线数传电台 可达50 km 不同波段传输速率不同，最大可达1MB／s无线AP 100m以内，可通过桥接扩展至30 km 传输速率可达10MB／s 3G／4G 数百公里 传输速率可达1MB／s
4 无线数传电台数据传输解决方案
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