CN204595569U - 一种应用于风电场scada系统的无线传输系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种应用于风电场SCADA系统的无线传输系统，包括通过无线网络连接的风机无线收发端和风场集控中心端；风机无线收发端包括连接无线发射天线的无线发射电台Ⅰ和连接无线接收天线的无线接收电台Ⅱ，无线发射电台Ⅰ和无线接收电台Ⅱ均与交换机连接，交换机与塔基控制柜连接；风场集控中心端包括连接无线发射天线的无线发射电台Ⅲ和连接无线接收天线的无线接收电台Ⅳ，无线发射电台Ⅲ、无线接收电台Ⅳ均与管理型交换机连接。本实用新型通过无线数传电台技术替代光纤环网或者弥补系统扩展的不足，增加无线传输的稳定性，避免单个传输设备的故障引起的系统故障，缩短了新建风电场的工程周期，提高现有风电场SCADA系统容量。
Description
技术领域
本实用新型涉及风电场远程无线通信领域，尤其涉及一种应用于风电场SCADA系统的无线传输系统。
背景技术
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。风电场SCADA系统对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。目前，风电场SCADA系统的信号传输均采用光纤预埋的方式，采用双光纤形成“光纤双环网”进行传输，光纤布线困难、维护不便，增加了风电场的建设周期，尤其是海上、沙漠等地区的风电场。应多个风电场场长要求，需将现有的光纤传输采用无线传输替代，需研发一套能够应用于风电场SCADA系统的无线传输系统，并且要求性能稳定可靠，数据实时性好，数据误码率低，实现无线传输安全可靠替代光纤传输。
目前无线数传电台广泛适用于各类点对点，一点对多点的无线数据传输系统，如电力负荷监控、水文水情测报、城市路灯监控、铁路信号监控、输油供气管网监测、等工业自动化系统，但在风电场SCADA系统的信号传输上还未得到应用。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于提供一种应用于风电场SCADA系统的无线传输系统，将风电场风机到集控中心远程数据光纤传输方式利用现有无线收发电台传输技术替换，以解决光纤布线困难、维护不便的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种应用于风电场SCADA系统的无线传输系统，包括通过无线网络连接的风机无线收发端和风场集控中心端；所述风机无线收发端包括连接无线发射天线的无线发射电台Ⅰ和连接无线接收天线的无线接收电台Ⅱ，所述无线发射电台Ⅰ和无线接收电台Ⅱ均与交换机连接，交换机与塔基控制柜连接；所述风场集控中心端包括连接无线发射天线的无线发射电台Ⅲ和连接无线接收天线的无线接收电台Ⅳ，所述无线发射电台Ⅲ、无线接收电台Ⅳ均与管理型交换机连接。
所述风机无线收发端还包括连接无线发射天线的备用无线发射电台Ⅰ’和连接无线接收天线的备用无线接收电台Ⅱ’，所述备用无线发射电台Ⅰ’和备用无线接收电台Ⅱ’均与交换机连接；所述风场集控中心端还包括连接无线发射天线的备用无线发射电台Ⅲ’和连接无线接收天线的备用无线接收电台Ⅳ’，所述备用无线发射电台Ⅲ’、备用无线接收电台Ⅳ’均与管理型交换机连接；风场集控中心端的无线发射电台Ⅲ与风机无线收发端的无线接收电台Ⅱ无线连接，风场集控中心端的备用无线发射电台Ⅲ’与风机无线收发端的备用无线接收电台Ⅱ’无线连接，风场集控中心端的无线接收电台Ⅳ与风机无线收发端的无线发射电台Ⅰ无线连接，风场集控中心端的备用无线接收电台Ⅳ’与风机无线收发端的备用无线发射电台Ⅰ’无线连接。
所述风场集控中心端至少设置1个，每个风场集控中心端通过无线网络对应连接至少1个风机无线收发端。
设置6个风场集控中心端，每个风场集控中心端通过无线网络对应连接11个风机无线收发端。
所述风机无线收发端的无线发射天线和无线接收天线均架设在风机顶端，风场集控中心端的无线发射天线和无线接收天线均架设在集控中心建筑顶端。
无线发射电台Ⅰ、无线接收电台Ⅱ分别通过Cat5e双绞线与交换机连接，交换机通过Cat5e双绞线与塔基控制柜连接；无线发射电台Ⅲ、无线接收电台Ⅳ均通过Cat5e双绞线与管理型交换机连接。
备用无线发射电台Ⅰ’、备用无线接收电台Ⅱ’均通过Cat5e双绞线与交换机连接；备用无线发射电台Ⅲ’、备用无线接收电台Ⅳ’均通过Cat5e双绞线与管理型交换机连接。
本实用新型的有益效果：1、通过在风机、集控中心两端加装无线传输设备，无需在风机与风机之间、风机与集控中心之间远距离地埋或者架设线缆，避免布线困难，尤其对于海上、沙漠、丘陵地带的风电场意义重大；2、通过在单个风机、集控中心安装多个无线传输设备使得无线传输系统形成“双环网”，增加无线传输的稳定性，避免单个传输设备的故障引起的系统故障；3、通过在风机顶端和集控中心顶端架设发送、接收天线，两天线之间无大型阻挡物，增加了信号传输误码率和稳定性，并且传输速度为ms级别，系统具有较强的稳定性；4、新建风电场时，尤其是海上、沙漠、丘陵等地区的风电场，采用传统的预埋光纤大大增加了整个新建工程的施工周期，并且在出线故障时存在维护不便的情况，对于现有的风电场SCADA系统容量有限，需要扩容时，仍需增设光纤，增加扩容的工作量，本实用新型能在避免有线传输布线困难、维护不便的同时，减少新建工程施工周期，增加现有SCADA系统扩容的便利性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
参见图1，本实施例的一种应用于风电场SCADA系统的无线传输系统，包括通过无线网络连接的风机无线收发端和风场集控中心端；风机无线收发端包括连接无线发射天线的无线发射电台Ⅰ和连接无线接收天线的无线接收电台Ⅱ，无线发射电台Ⅰ、无线接收电台Ⅱ分别通过Cat5e双绞线与交换机连接，交换机通过Cat5e双绞线与塔基控制柜连接；风场集控中心端包括连接无线发射天线的无线发射电台Ⅲ和连接无线接收天线的无线接收电台Ⅳ，无线发射电台Ⅲ、无线接收电台Ⅳ均通过Cat5e双绞线与管理型交换机连接。风场集控中心端的无线发射电台Ⅲ与风机无线收发端的无线接收电台Ⅱ无线连接，风场集控中心端的无线接收电台Ⅳ与风机无线收发端的无线发射电台Ⅰ无线连接。由于无线电台的数据传输模式为时序双工，即不能同时进行收发，收与发之间有10~20ms的延时，系统通过上述一环双线即一收一发的组网模式，避免了风机控制/数据采集的故障。
为了增加无线传输的稳定性，避免单个传输设备的故障引起的系统故障，使得无线传输系统形成“双环网”，根据前期调查情况分析，绝大部分风电场光纤网络为稳定性较高的光纤自愈环网，为了数据传输的稳定性、准确性，在不改变原有网络的基础上，进一步设计本无线传输系统为双线双环组网模式，双线互为备用。风机无线收发端进一步包括连接无线发射天线的备用无线发射电台Ⅰ’和连接无线接收天线的备用无线接收电台Ⅱ’，备用无线发射电台Ⅰ’、备用无线接收电台Ⅱ’均通过Cat5e双绞线与交换机连接；风场集控中心端还包括连接无线发射天线的备用无线发射电台Ⅲ’和连接无线接收天线的备用无线接收电台Ⅳ’，备用无线发射电台Ⅲ’、备用无线接收电台Ⅳ’均通过Cat5e双绞线与管理型交换机连接；风场集控中心端的无线发射电台Ⅲ与风机无线收发端的无线接收电台Ⅱ无线连接，风场集控中心端的备用无线发射电台Ⅲ’与风机无线收发端的备用无线接收电台Ⅱ’无线连接，风场集控中心端的无线接收电台Ⅳ与风机无线收发端的无线发射电台Ⅰ无线连接，风场集控中心端的备用无线接收电台Ⅳ’与风机无线收发端的备用无线发射电台Ⅰ’无线连接。
无线电台采用点对多的工作方式，一台接收电台理论上可接收253台设备发送信号，接收方式为轮巡方式，即接收端不能同时接收253台设备发送的数据，需要逐个接收。为了更好地接收数据，设置6个风场集控中心端，每个风场集控中心端通过无线网络对应连接11个风机无线收发端，即系统采用1对11的工作方式，1台接收端接收管控11台风机发送端。
为了进一步增加了信号传输误码率和稳定性，增强系统的稳定性，加大无线传输距离，风机无线收发端的无线发射天线和无线接收天线均架设在风机顶端，风场集控中心端的无线发射天线和无线接收天线均架设在集控中心建筑顶端。
本实用新型的优点如下：
1、数据传输距离可达50km
系统采用高速工业级的无线网络解决方案，理论传输距离可达50km，传输速率可达1024kbps。
2、无线电台传输方式为透明传输
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、系统传输数据稳定可靠
无线传输系统遵循光纤传输自愈环网的网络结构设计，单台风机采用双传双收的方式进行设计，并且天线安装避雷器，避免雷击危险，每台电台传输加密，多级安全保护，包括300/900兆跳频扩频物理层保护，WEP128为密匙，由接入点访问列表准入，远端电台访问列表准入，系统结构稳定可靠。
4、系统传输数据误码率低
无线收发电台工作波段为336～344MHz/902～928MHz，与电厂常见噪声波段30MHz不相交，系统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。
Claims (7)
1.一种应用于风电场SCADA系统的无线传输系统，其特征在于：包括通过无线网络连接的风机无线收发端和风场集控中心端；所述风机无线收发端包括连接无线发射天线的无线发射电台Ⅰ和连接无线接收天线的无线接收电台Ⅱ，所述无线发射电台Ⅰ和无线接收电台Ⅱ均与交换机连接，交换机与塔基控制柜连接；所述风场集控中心端包括连接无线发射天线的无线发射电台Ⅲ和连接无线接收天线的无线接收电台Ⅳ，所述无线发射电台Ⅲ、无线接收电台Ⅳ均与管理型交换机连接。
2.根据权利要求1所述的应用于风电场SCADA系统的无线传输系统，其特征在于：所述风机无线收发端还包括连接无线发射天线的备用无线发射电台Ⅰ’和连接无线接收天线的备用无线接收电台Ⅱ’，所述备用无线发射电台Ⅰ’和备用无线接收电台Ⅱ’均与交换机连接；所述风场集控中心端还包括连接无线发射天线的备用无线发射电台Ⅲ’和连接无线接收天线的备用无线接收电台Ⅳ’，所述备用无线发射电台Ⅲ’、备用无线接收电台Ⅳ’均与管理型交换机连接；风场集控中心端的无线发射电台Ⅲ与风机无线收发端的无线接收电台Ⅱ无线连接，风场集控中心端的备用无线发射电台Ⅲ’与风机无线收发端的备用无线接收电台Ⅱ’无线连接，风场集控中心端的无线接收电台Ⅳ与风机无线收发端的无线发射电台Ⅰ无线连接，风场集控中心端的备用无线接收电台Ⅳ’与风机无线收发端的备用无线发射电台Ⅰ’无线连接。
3.根据权利要求1或2所述的应用于风电场SCADA系统的无线传输系统，其特征在于：所述风场集控中心端至少设置1个，每个风场集控中心端通过无线网络对应连接至少1个风机无线收发端。
4.根据权利要求3所述的应用于风电场SCADA系统的无线传输系统，其特征在于：设置6个风场集控中心端，每个风场集控中心端通过无线网络对应连接11个风机无线收发端。
5. 根据权利要求1或2所述的应用于风电场SCADA系统的无线传输系统，其特征在于：所述风机无线收发端的无线发射天线和无线接收天线均架设在风机顶端，风场集控中心端的无线发射天线和无线接收天线均架设在集控中心建筑顶端。
6. 根据权利要求1所述的应用于风电场SCADA系统的无线传输系统，其特征在于：无线发射电台Ⅰ、无线接收电台Ⅱ分别通过Cat5e双绞线与交换机连接，交换机通过Cat5e双绞线与塔基控制柜连接；无线发射电台Ⅲ、无线接收电台Ⅳ均通过Cat5e双绞线与管理型交换机连接。
7. 根据权利要求2所述的应用于风电场SCADA系统的无线传输系统，其特征在于：备用无线发射电台Ⅰ’、备用无线接收电台Ⅱ’均通过Cat5e双绞线与交换机连接；备用无线发射电台Ⅲ’、备用无线接收电台Ⅳ’均通过Cat5e双绞线与管理型交换机连接。
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