Remote monitoring of a wind turbine

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Science | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Author
Date
2010
Department
Informaatio- ja luonnontieteiden tiedekunta
Major/Subject
Tietokoneverkot
Mcode
T-110
Degree programme
Language
en
Pages
[9] + 62
Series
Abstract
Small distributed electricity generation units typically need to be remotely monitored and controlled, preferably cheaply. This thesis documents the design, implementation, testing, and evaluation of a remote monitoring system for a wind turbine. The monitoring system was built using an embedded computer for data gathering and radio modems for a data link to a monitoring server. The monitoring server was connected to the Internet, over which monitoring data was accessed. A quick overview of the structure of the electricity grid and communication protocols is presented first in this thesis. A simple proprietary protocol was designed and implemented for data gathering. Also object-oriented IEC 61850 (substation automation) and 61400-25 (wind turbine) communication standards are reviewed and tested, in relation to embedded computing. Data transfer using both the proprietary protocol and IEC 61400-25 was tested and compared over the Internet and radio link. Radio links and Internet were found to be feasible to use for remote monitoring of wind turbines. The above mentioned IEC standards will probably be the wave of the future due to their all-encompassing approach, but their implementation and use in small embedded computing platforms can be challenging. Security aspects are especially important in power grid control applications, but addressing them is left for future work.

Pienet hajautetun energiantuotannon yksiköt vaativat etävalvontaa ja - hallintaa, mielellään edullisesti. Tässä työssä kuvataan tuulivoimalan etävalvontajärjestelmän suunnittelu, toteutus, testaus ja arviointi. Valvontajärjestelmä rakennettiin käyttäen sulautettua tietokonetta tiedonkeruuseen ja radiomodeemeja tiedonsiirtoon valvontapalvelimelle. Valvontapalvelin oli kytkettynä Internetiin, jonka yli valvontatietoja käsiteltiin. Työn alussa on lyhyt yhteenveto sähköverkkojen rakenteesta ja tiedonsiirtoprotokollista. Työn osana suunniteltiin ja toteutettiin yksinkertainen tiedonsiirtoprotokolla tiedonkeruuta varten. Myös oliopohjaisia IEC 61850 (sähköasemien automaatio) ja 61400-25 (tuulivoimalat) tiedonsiirtostandardeja tarkasteltiin ja testattiin sulautetun tietojenkäsittelyn näkökulmasta. Tiedonsiirtoa testattiin ja vertailtiin Internetin ja radiolinkin yli sekä IEC 61400-25 että työssä suunnitellulla protokollalla. Radiolinkit ja Internet todettiin käyttökelpoisiksi tuulivoimaloiden etävalvontaan. Yllämainitut IEC-standardit tulevat todennäköisesti yleistymään tulevaisuudessa niiden kokonaisvaltaisen lähestymistavan vuoksi, mutta niiden toteuttaminen ja käyttäminen pienitehoisissa sulautetuissa järjestelmissä voi olla haastavaa. Tietoturvallisuusnäkökohdat ovat erityisen tärkeitä sähköverkon hallintajärjestelmissä, mutta niiden käsittely on jätetty jatkotyölle.
Description
Supervisor
Aura, Tuomas
Keywords
remote monitoring, etävalvonta, wind turbine, tuulivoimala, embedded computer, sulautettu tietokone, radio link, radiolinkki, IEC 61850, IEC 61850, IEC 61400-25, IEC 61400-25
Other note
Citation
Permanent link to this item
https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020122357220
Collections
[dipl] Perustieteiden korkeakoulu / SCI