风力发电场的通信系统设计探讨

风力发电场的通信系统设计探讨

王鹏

江西大唐新能源  江西南昌 330000

摘要：为有效提高风力发电场通信系统功能，满足现代发展用电需求，需要相关技术人员分析与研究发电场运行情况以及接入网络的通信资源，合理规划系统中光纤通信设计、载波通信设计等设计，评价系统设计原则，设计最佳风力发电场通信系统。文章就风力发电场通信系统设计展开讨论，提出多种通信系统设计，旨在促进系统传播速率提升，保证信息可靠安全。

关键词：风力发电场；通信系统；设计原则；设计方案

我国信息技术发展迅速，有效提升了人民生活水平，加快了各行各业发展速度，使得国内经济转向高质量发展道路。其中，风力发电技术也在新时代下健康发展，通过不断融合和引进先进信息技术，完善现有通信技术。笔者将结合风电场发展现状，探析如何设计通信系统，提高信息传播速率，为人们提供优质服务。

1 风力发电场通信系统

该系统主要包含了系统、场内两种通信形式，主要通过光纤、无线等进行设计，依照风电场电力系统相关要求，为电网运行等活动提供有效信息[1]。其中，场内指的是由不同风力机组与升压场之间的计算机形成通讯系统。由于风力发电场在工作时，所传送的信息数据包括发电量信息、状态参数、控制信息等，需要通信系统通过快速以及安全的传递通道，传输数字业务。

2 风力发电场通信系统设计原则

由于设计风力发电场通信系统过程较为复杂，技术人员应按照相关设计原则以及设计模式进行设计，防止在设计过程中误判等，造成严重经济损失。笔者归纳了风力发电场通信系统相关设计原则，以供参考，具体如下：

1）在设计风力发电场通信系统时，技术人员应保证电力系统设计已完成，确定好电网调度管理，再对通信系统进行设计。一般情况下，可以与继电保护、调度自动化同时实施。

2）依照电网通信相关规划，技术人员需要对风电场在通信网络中的作用进行分析与判断，针对具体业务需求以及通道配置原则规定，预测风电场业务容量。

3）设计风力发电场通信系统前，技术人员应对接入地区通信网络资源共享情况进行充分考虑，合理利用现有资源，设计最佳通信系统。

4）在制定设计方案，选择设备型号时，技术人员需要考虑未来发展方向，保证系统可以实现扩容升级，准备两个或以上通信系统设计方案，根据现有经济情况，选择最优方案。

3 风力发电场通信系统设计方案

在设计风力发电场通信系统时，技术人员应全面考虑系统可靠性、安全性、实用性、适用性，设计多种通信系统实施方案，根据最终设计需求，选择成本适中、实用性强、灵活度高的方案进行设计[2]。

3.1 载波通信

在设计风力发电场的通信控制系统时，技术人员对于线路系统合理性，应进行充分考虑,根据线路高频保护等问题,提出完善的设计方案。目前在中国的高压线路类型主要有四类，如35千伏、220千伏等，技术人员针对各种压力值，可以设计合适的载波通信系统，提前规划载波信道，待到启用该信道时，认真筛选载波频率，防止载波选择与系统需求不符合，造成其他通信系统信号受到干扰，无法正常运行[3]。除此之外，技术人员在选择载波机型号时，也应确保其与通信系统保持一致，保证系统运行正常。

3.2 光纤通信

在进行光纤通信设计时，技术人员应结合实际情况，选择最适合的光缆架设方式、数量等，确保通信系统应用良好。

1）架设系统光纤时，如若架设区域有地线，可以选择OPGW光缆进行架设；如若架设区域无地线，则可以选择ADSS光缆进行架设。

2）确定光缆数量时，技术人员应先对输电线路长度进行了解：如若线路长度在60千米以内，且需要在线路保护上提供两个独立通道，技术人员可选择架设两条光缆；如若线路长度比60千米长，且需要在线路保护上提供一个独立通道，技术人员可选择架设一条光缆。

3）对于通信系统传输速率，如若线路保护有两个通道，通道传输速率为每秒2兆，技术人员应配备两套光缆通信设备；如若通信线路应用两个光纤设备，或者只需一个传输通道，则配备一套光缆通信设备即可[4]。

4）选择设备时，技术人员应确保选用设备型号与接入地区设备型号相同，避免型号不同，给系统运行造成一定影响。

3.3 场内通信系统

在设计该系统时，技术人员应明确其主要目的是为了协调系统内部机组以及监控机组。具体设计如下：

1）设计前，技术人员应确定监控机组是否可以有效控制场内机组，利用光缆，连接两个机组，实现监控机组实时监控发电机组当前动态。

2）技术人员应确保发电机组和监控机组相连接时，其中的光缆线规格，可以有效满足载波、通信频率相关需求。与此同时，技术人员可以通过架设通信支路，最大化降低各个支路之间的干扰性，提高通信系统传播信息质量。

3）在小型风力发电场内，当其架设线路与通信光缆方向相同时，技术人员可以采用架空线路的方式，降低电缆沟施工量；在大型风力发电场内，技术人员可以使用环形拓扑光缆，根据现场各种设备距离，选择合适的光缆类型。

3.4 无线通信

该设备传输速率通常情况下为每秒11米，利用半双向运行方式，可以将距离扩大至10千米到25千米内，可以根据天线类型，进行合理选择。在安装无线网络时，技术人员应按照相关规范要求进行安装，仔细检查每个布局，对较为特殊的地点进行有效设计，确保不同节点安排合理，通信系统可以正常运行。

3.5 远程连接通信

该通信系统在接入外部信息时，需要安装一个接入点，其可以通过类型不一的连接方式，实现一点对一点连接模式。如若风电场通过ADSL，也可以实现一点对多点的连接模式。该种通信系统实施方案较为明确，通信速度极快，但是投资成本较高，且需要制定专门防护措施，保证通信网络安全性和可靠性。

3.6 微波无线通信

在明确相关规定，事先评估系统以及得到可应用频率波段时，技术人员可以安装微波无线电网络，时刻检查频率波段、天线尺寸等。该种通信技术通道容量较大，传播速率快，可以避免受到外界干扰。但是远距离传播时，需要技术人员设置微波中继站，才可进行传播。此外，该种通信系统成本较高，具体实施方案也不明确。

3.7 设计案例

某风电场共安装设置了30台风力发电机，结合场内供电总需求量，将风机间35千伏的集电线路进行分组，共分为三组。集电线路结构为树形，利用架空方式对三组线路进行敷设。依照相关组网要求，风机间架设了ADSS光缆，和32千伏集电线路，为一个杆塔。光缆容量配置为8芯，距离设置大于2千米，使用单模光纤；距离设置小于2千米，使用多模光纤。敷设光缆形式为树形，光纤呈环网状。该设计中应用的光缆，可以通过电杆，进入风机塔筒，不需要更换引入光缆，使得光缆接头数量减少，实现风电场节能降耗相关需求，具备施工简单、成本适中的特点，可以有效提高风电场经济效益。

结论：在设计风力发电场通信系统时，技术人员既要充分考虑不同机组连接情况，也要确保各个设备之间干扰性降到最低，保证通信系统可以正常运行，同时提高系统信息传播速率。技术人员在设计该系统时，应针对实际情况以及相关需求，准备多种设计方案，选择最实用、最合理的设计方案，完善通信系统，提高通信效率与质量。

参考文献：

[1]王霄宏.浅析风力发电场的施工建设管理[J].中国设备工程,2022,000(04):245-246.

[2]耿亚涛.通信系统信息安全防范策略研究[J].科技视界,2022,000(14):36-38.

[3]李晓丽.基于LoRa通信的温室多点无线监测系统设计探讨[J].数字技术与应用,2021,39(10):166-169.

[4]余智勇,贺佳宝.无线通信技术下的单片机通信系统设计探讨[J].内江科技,2020,41(02):58-59.