基于OPC技术的风电厂数据采集与监控系统方案.pdf

第32卷第23期Vol.32No.23
2008年12月10日Dec.10,2008

基于OPC技术的风电厂数据采集与监控系统方案

路小俊1,冬大龙2,宋斌1,唐成虹1
(1.深圳南瑞科技有限公司,广东省深圳市518057;2.唐山供电公司,河北省唐山市063000)

摘要:针对当前风电厂中风机控制系统及电力监控系统多系统并存的情况,以过程控制对象链接
与嵌入(OPC)技术为基础,结合风电厂数据采集与监控(SCADA)系统的特点,介绍了基于OPC技
术实现的风电厂中风机控制系统和电气控制系统的无缝连接,解决了风电厂多系统互联问题。同
时,对风电厂SCADA系统采用OPC接入后引起的网络安全问题以及应采取的安全策略进行了探
讨。最后,分析了相关监控方案在电力系统中应用的优势。
关键词:风力发电厂;OPC技术;数据采集与监控系统;网络安全
中图分类号:TM614;TM764

0引言分通过现场总线或者以太网把站内的保护、测量、控
制及通信装置与监控主站连接起来。
随着风电厂综合自动化水平的不断提高,可编
传统的风电厂监控系统中采用了一个重要的功
程逻辑控制器(PLC)、分散控制系统(DCS)等在风
能模块:协议转换器。使用通信协议转换器可以将
电厂生产过程自动化中得到了广泛应用。由于利用
采用不同协议的风机控制系统中的PLC、智能电子
风能发电的特殊性,风电厂的监控系统必然存在多
设备(IED)与电气控制系统进行互联,并可与风电
系统、多网络协议并存的局面。由于不同厂商系统
厂的监控主站和远程主站利用以太网技术进行互
之间通信协议、通信接入方式等均存在差异,因此,
联。其中协议转换器主要完成2项任务:一是通过
在风电厂中很多重要的风机监控系统成为了风电厂
协议转换器将现场总线控制系统通信网络从低速、
监控系统中的“信息孤岛”[1],将严重影响整个风电
专用、集中的现场总线通信网络发展成真正高速、可
厂监控系统的安全可靠性,这是目前风电厂建设大
靠、全开放、全分散的数据通信网络;二是转换不同
潮中亟待解决的问题。
的通信协议、交换协议报文,使现场总线系统与电气
将风电厂不同系统结合起来的主要困难在于各
控制系统互联。
个系统采用各类不同的通信协议,并且控制系统软
通常,协议转换器需要具有较强的通信转换能
件基于不同的智能设备和底层硬件驱动程序,如果
力,并且通信接口具有专用性和复杂性,导致通信协
按照传统系统集成,将不仅占用开发人员很多的精
议转换器的设计和开发工作极其复杂。另外,现场
力和大量的系统资源,还可能由于部分厂商专用技
硬件设备的增加会导致系统必须增加相应的硬件接
术保密而不可能实现。同时,这种系统的集成方式
口。即使由厂家提供设备的访问接口,协议转换器
会过分依赖通信协议转换装置来实现,系统稳定性
的开发者也不得不去熟悉各种不同的接口规范,工
存在一定的隐患。
程应用开发周期较长,给风力发电厂监控系统集成
本文以过程控制对象链接与嵌入(OPC)技术为
带来极大的不便。
基础,阐述如何构建风电厂内的数据采集与监控
(SCADA)系统集成方案[223],重点讨论不同系统的2OPC技术系统
互联模式和实现方法,以及基于OPC技术的风电厂
OPC是微软(Microsoft)公司针对过程控制领
监控系统方案在风电厂和电力系统中应用的优势。
域的技术规范,它以对象链接与嵌入(OLE)/构件
1常见风电厂监控系统的集成对象模型(COM)/分布构件对象模型(DCOM)技术
为基础,采用客户/服务器模式,为工业自动化软件
在风电厂自动化系统中,风机控制系统通常采
面向对象的开发提供了统一的接口标准,制定了关
用现场总线作为系统内部通信网,电气控制系统部
于数据采集、历史趋势以及事件报警等接口标准。
这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于
收稿日期:2008207218;修回日期:2008209208。PC的客户机之间交换实时过程数据的方法[4]。

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·绿色电力自动化·路小俊,等基于OPC技术的风电厂数据采集与监控系统方案

OPC系统由OPC服务器和OPC客户端构成,OPC标准接口并行接入现场监控和远程调度监控
如图1所示。OPC服务器与OPC客户端之间通过系统[6]。其系统集成的示意图如图2所示。
标准COM和DCOM进行数据的交互。OPC服务
器建立符合OPC规范的COM接口和对象。OPC
逻辑对象模型中包括3类对象:OPC服务器对象
(OPCServer)、OPC组对象(OPCGroup)和OPC项
对象(OPCItem)。每类对象都包括一系列接口。
OPC服务器对象维护有关服务器的信息并作为
OPC组对象的包容器,可以动态地创建或释放组对
象;OPC组对象提供包容OPC项的机制,从逻辑上
实现对OP