基于WebService的风电集中监测与数据分析平台设计

刘晓光，刘保松

（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

基于WebService的风电集中监测与数据分析平台设计

刘晓光，刘保松

（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

提出了一种基于WebService服务的风电集中监测与数据分析平台方案，介绍了平台架构、主要组成模块和基本软件流程，并对系统的关键模块进行了具体的设计。该系统实现了对风电场分散数据的集成管理和数据分析，可以在实现风电场集中监控的区域进行广泛应用。

风电；集中监测；数据分析；平台

0 引言

目前，中国风电装机规模跃居世界第一，随着投产的风力发电机数量和容量的不断增加，风力发电机组的运行维护、故障检测、诊断技术应用已成为风力发电亟待解决的新课题。长期以来，风电场一直采用计划维修与事后维修方式，为了创新管理方式，解决这两种维修方式的不足，逐步引入了状态检修方式。状态检修是基于对风力发电机组的运行状态进行检测跟踪，对其故障征兆进行分析诊断，预测风力发电机的故障趋势，以达到指导风电场预知维修的目的，因此集中监测与数据分析对于状态检修工作的开展具有不可或缺的作用。

各发电集团所属风电场分布于全国各地，各个风电场的生产数据也分散储存于各个风电场中，数据量庞大，再加上每个机组厂家SCADA数据类型多种多样，分散分布的信息和不兼容不利于数据的融合和大数据的挖掘，造成风电场生产人员在这些数据中获得有价值的信息难度很大。因此，本文旨在建立一个标准统一、接口开放，数据完备的大数据管理平台，能够实现风电场机组数据信息的汇聚、集成、存储、管理和应用，能够用于数据分析和挖掘功能，提升风电企业集约化管理，为状态检修提供有效的分析手段。

1 系统整体架构

系统整体架构如图1所示，系统主要由前置数据管理模块和应用门户模块组成。前置数据管理模块包括数据采集、标准化、存储和同步管理四个子模块，子模块通过WebService[1]的方式以不同逻辑与外部实现通信。应用门户上的功能模块可以通过Webservice服务调用的方式从前置数据管理模块中获得数据，完成各种数据挖掘任务。

图1 系统总体架构

2 前置数据管理

2.1 数据采集管理模块

数据采集模块可以与各种数据源对接，数据源经过预处理后转换为符合数据写入标准接口格式的数据，通过标准写入接口写入数据存储管理模块，存入数据库中。通过开发各种数据库接口，数据采集模块能接受不同数据源的生产数据，可以接受并管理风电场所有系统的实时数据和各种关系型数据，包括风电机组运行数据、升压站运行数据以及后期加装的其它在线监测设备数据等。数据采集管理模块突破空间限制与数据源类型限制，汇总原始数据并提供标准的访问通道。

2.2 数据标准管理模块

数据标准管理模块是为了方便数据的存储、检索和发掘，在进行数据处理时赋予数据以代码的过程，即用不同的代码与各种数据信息中的基本单位组成部分建立一一对应的关系。本系统采用KKS编码标准[2]，对可能遇到的所有风电场设备信息和运行数据进行编码。编码后的数据含有唯一身份标识，便于检索，是数据分析和挖掘功能的基础。

2.3 数据同步管理模块

前置数据管理模块采用同构模式，位于每个节点的前置数据管理模块在功能和使用方式上都是相同的，部署方式也是相同的，所以前置数据管理可以部署在任何一个风电场。当部署完成后，上下级节点的前置数据管理模块会相互同步KKS信息，这样上级前置数据管理模块可以集成下属所有前置数据管理模块的生产数据。

如图2所示，本部侧前置数据管理模块作为父节点，风电场侧前置数据管理模块作为子节点，父节点通过同步方式建立起下属子节点各种生产数据的路径索引，这样集团侧前置数据管理模块作为父节点可以访问到所有下属子节点前置数据管理模块，而无需将数据转存到父节点前置数据管理模块中。

图2 数据同步

2.4 数据存储管理模块

数据存储管理模块由数据库和调度逻辑构成，完成数据的分类存储和转发逻辑，可以采用双库结构[3]，可以按照需求对存储数据进行挖掘和特征提取。本节点数据存储本节点原始数据以及计算出的中间数据和结果数据，方便调用和查询，并提供通用接口。父节点可以通过接口调用任意子节点存储数据。

3 应用门户

应用门户包括应用接口、功能模块和应用管理，所有的功能模块均以独立的应用程序（应用模块）的形式提供，应用管理实现在应用门户中对功能模块进行上传、下载，以及验证等，监控每个功能模块的运行情况。每个模块都是独立开发的，用以实现某种确定的诊断功能[4]。初步开发的功能模块有风机集中监测模块、生产信息报表模块、振动监测模块、能耗分析模块、功率曲线分析模块。

图3 各节点前置数据管理

4 软件设计

如图3所示，父节点功能模块请求查询某风电场生产数据，经WebService接口将请求传输给父节点前置数据管理A，经过逻辑查询本地编码信息数据库是否存在该风电场数据。若存在该信息，则返回该数据给功能模块，若无，则根据数据编码信息获取该风电场生产数据的实际物理地址路径，查询到后发送数据请求给该风电场前置数据管理B进行数据逻辑处理，并对本地编码信息库进行查询，查到数据后将该生产数据返回给父节点。

功能模块位于表现层，即客户端，是风电专业人员进行状态监测、数据分析的地方，分析算法全部在客户端实现。客户端不需要处理数据库的一致性冲突问题，为了支持离线只需要将数据存储到本地即可。功能模块可以使用本地的数据，也可以通过WebService向服务器端发出数据请求。

图4 集中监测界面

5 系统应用

某风电企业采用该平台设计思路实现区域风电场集中监测，风电企业本部设置前置数据管理父节点，其它风电场设置前置数据管理子节点，子节点风电机组数据汇聚在风电场，父节点通过WebService接口调用子节点数据，有选择性的进行存储。通过数据集成和分析实现数据的分级管理和应用，从而根据不同应用对象分别开发不同的数据分析和挖掘功能。如图4和图5所示，分别为风电场子节点级的集中监测界面和父节点级的功率曲线分析界面。

图5 功率曲线分析界面

6 结语

本文介绍了一种基于WebService服务的风力发电集中监测与数据分析平台设计方法，实现了对分散分布的的风电场进行集中管理和大数据分析，并通过数据的积累不断丰富故障诊断手段，解决了风电场数据量庞大、分散分布、利用效率不高的问题，实现风电场机组数据信息的汇聚、集成、存储、管理和应用，能够为状态检修提供有效的分析手段。

[1]彭玢，代洁.基于中间库与WebService平台信息交互接口设计[J].计算机与数字工程，2013，11：1801~1803.

[2]吴伟.电厂设备管理中KKS编码的应用[J].华东电力，2007，35（9）：88~90.

[3]冯雪飞，周良，谢强，等.基于双库结构的集成质量管理系统支撑平台研究[J].武汉大学学报（工学版），2006，39（2）：67~71.

[4]王慧中，王小鹏，李春霞.基于数据挖掘的风力发电设备在线故障诊断平台[J].计算机应用，2010，（1）：47~50.

Design of Wind Power Centralized Monitoring and Data Analysis Platform Based on WebService

LIU Xiao-guang，LIU Bao-song
（Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

A WebService based platform solution for the wind power centralized monitoring and data analysis is proposed.This paper describes the platform architecture，main building blocks and basic software flow and specifically design the key module of the system.The system implements data integration management and data analysis of the distributed wind farm and can be widely used in the region to achieve centralized monitoring of wind farms.

Wind Power；centralized monitor；data analysis；platform

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.06.006

TM614

B

2095-3429（2015）06-0019-04

2015-11-02

修回日期：2015-11-20

刘晓光（1982-），男，山东威海人，硕士，工程师，主要从事新能源发电优化研究工作。