风电场功率波动检测方法和检测装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及风电场功率波动检测方法和检测装置，包括数据采集、数据分析、数据存储和监测告警，其特征在于：首先经过数据采集的数据信息针对1分钟和10分钟内的有功功率数据最大变化率进行数据分析，分别得到1分钟和10分钟的最大功率变化率；进行数据存储；然后进行本地监控显示数据和告警信息，本地监控设置自己的最大功率变化率告警限值，产生告警信息。上述的检测方法和检测装置能够快速诊断系统故障状态，对提高风电场运行的可靠性、安全性与经济效益具有不可替代的作用。
【专利说明】
风电场功率波动检测方法和检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种功率波动检测方法和检测装置，尤其涉及一种用于风电场功率波动检测方法和检测装置。
【背景技术】
[0002]随着煤碳、石油等能源的逐渐枯竭，人类越来越重视可再生能源的利用。风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为
2.74X109MW，其中可利用风能约为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大，分布面广，仅陆地上的风能储量就约2.53亿千瓦。我国的风电发展起步较晚，但在国家政策的激励和扶持下也取得了长足的进步，到2010年累计装机容量可达2000万千瓦。
[0003]风能资源丰富的地区一般都比较偏远，而且环境恶劣，在风电站中，风电机组分布比较分散、监控参数多，这都会给风电系统的控制带来不利影响。为充分有效地利用风力进行发电，监控与数据采集(Supervisory Control and Data Acquisit1n，SCADA)系统作为自动化控制的核心具有信息完整等优点，能提高效率，正确掌握系统运行状态，加快决策，有助于快速诊断系统故障状态，对提高风电场运行的可靠性、安全性与经济效益具有不可替代的作用。
[0004]有鉴于此，本发明人经过不断的研宄和反复试验，发明了风电场功率波动检测方法和检测装置，用以解决上述的问题。
【发明内容】
[0005]本发明风电场功率波动检测方法和检测装置的目的是提供一种在风电场监控中具有信息完整，提高效率，正确掌握系统运行状态的检测方法和检测装置。
[0006]为实现上述目的，本发明风电场功率波动检测方法和检测装置，包括数据采集、数据分析、数据存储和监测告警，首先经过数据采集的数据信息针对I分钟和10分钟内的有功功率数据最大变化率进行数据分析，分别得到I分钟和10分钟的最大功率变化率；进行数据存储；然后进行本地监控显示数据和告警信息，本地监控设置自己的最大功率变化率告警限值，产生告警信息；
[0007]采集到的数据先缓存保存到通讯管理机中，I分钟最大功率变化率I分钟保存一次，功率I分钟保存I次I分钟内的平均值，频率保存I分钟的瞬时值，10分钟最大功率变化率十分钟保存I次；
[0008]I分钟的功率变化率首先采集必须从I分钟的第O秒开始，每10秒一次，I分钟6次；十分钟的采集时间必须是任意一个小时的第零分第零秒开始，每十分钟成一个点，I小时6次；
[0009]当周期内都为正数或负数时，求平均值；当周期内有正数也有负数时，只做正数的平均值；1分钟和10分钟的最大功率变化率采用差值变化率或者均值变化率；
[0010]差值变化率为计算周期内，系统采集的有功功率数据集合中，按时间顺序最后一个数据和第一个数据的差值即为差值变化率；
[0011]均值变化率为计算周期内系统采集的有功功率数据集合，进行平均值运算，然后减去集合中第一个数据，即为均值变化率；
[0012]包括采集数据设备、通讯管理机、本地监控、服务器端、后台数据中心和监控控制端；所述的采集数据设备与的通讯管理机连接，通讯管理机分别于本地监控和服务器端连接；服务器分别连接后台数据中心和监控控制端；所述的采集数据设备将采集到的数据通过通讯管理机向服务器端和本地监控转发实时数据和告警；服务器端包括网络通讯服务模块与数据服务模块，网络通讯服务模块作为服务器端接收通讯管理机的网络数据，网络通讯服务模块与通讯管理机通过TCP/IP网络协议进行连接；后台数据中心包括组态编辑模块、组态显示模块、参数配置模块和网络通讯模块。后台数据中心上设有固定IP，通过网络通讯模块与服务器端的网络通讯服务模块建立网络连接，根据通讯协议交换网络数据；数据服务模块作为服务器端接收后台数据中心的网络连接，向客户端转发实时数据和告警；数据服务模块包括有参数设置操作也经数据服务模块下发给通讯管理机，与通讯管理机采用TCP/IP方式进行网络通讯；监控控制端通过服务器端与通讯管理机采用TCP/IP方式进行网络通讯；
[0013]通讯管理机包括处理器，主板和机箱；所述的主板上设置有存储空间，同时对外信号接口设置有两个RS232接口、RJ45插座以及以太网接口 ；另外设置有调试串口和通用串口一个；
[0014]通讯管理机中数据保存采用滚动存储的方式，当存储空间不足时，删除最早期的文件。
[0015]采用了上述的技术手段，本发明的有益效果为数据采集、数据分析、数据存储和监测告警，首先经过数据采集的数据信息针对I分钟和10分钟内的有功功率数据最大变化率进行数据分析，分别得到I分钟和10分钟的最大功率变化率；进行数据存储；然后进行本地监控显示数据和告警信息，本地监控设置自己的最大功率变化率告警限值，产生告警信息。具有信息完整，提高效率，正确掌握系统运行状态的检测方法和检测装置。综上所述，采用本发明的检测方法和检测装置作为自动化控制的核心具有信息完整等优点，能提高效率，正确掌握系统运行状态，加快决策，有助于快速诊断系统故障状态，对提高风电场运行的可靠性、安全性与经济效益具有不可替代的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本发明风电场功率波动检测方法和检测装置的数据流向图。
【具体实施方式】
[0018]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]实施例
[0020]风电场功率波动检测装置包括服务器端、客户端、通讯管理机、后台数据中心和数据采集设备。如图1所示是本发明风电场功率波动检测方法和检测装置的数据流向图。采集监控数据设备，将采集到的数据通过通讯管理机向服务器端和本地监控转发实时数据和告警。如果设备是RS232或485接口，数据采集设备使用NPort进行接口转换，完成数据采集。服务器端包括网络通讯服务模块与数据服务模块。网络通讯服务模块作为服务器端接收通讯管理机的网络数据。网络通讯服务模块与通讯管理机通过TCP/IP网络协议进行连接。当网络通讯服务模块与通讯管理机建立网络通讯后，根据通讯协议交换风电场功率波动检测装置上的数据。后台数据中心包括组态编辑模块、组态显示模块、参数配置模块和网络通讯模块。后台数据中心上设有固定IP，通过网络通讯模块与服务器端的网络通讯服务模块建立网络连接，根据通讯协议交换网络数据。数据服务模块作为服务器端接收后台数据中心的网络连接，向客户端转发实时数据和告警。数据服务模块包括有参数设置操作也经数据服务模块下发给通讯管理机，与通讯管理机采用TCP/IP方式进行网络通讯。客户端包括当地监控和监控终端。当地监控连接通讯管理机；监控终端通过服务器端与通讯管理机采用TCP/IP方式进行网络通讯。客户端进行网络通讯获取实时数据和告警，数据通过后台数据中心的组态显示模块在客户端展现给用户。
[0021]通讯管理机包括处理器，主板，对外信号接口设置有两个RS232接口、RJ45插座以及以太网接口 ；另外设置有调试串口和通用串口一个。处理器选用Intel的IXP425作为核心处理器，所述的处理器具有较强的网络处理能力和数据存储能力。通讯管理机选用GMFS-2M IXP425主板作为嵌入式转发服务器，该主板通过相应螺柱固定在机箱内。具有较强的网络吞吐和数据存储能力。
[0022]风电场功率波动检测方法首先是数据采集，本发明中的数据采集可以针对于风电场的设备进行数据采集。按对应的风电场设备系统中的协议采集数据。最小采集周期6秒，风电场功率只米集有功功率，无功功率，视在功率和频率。其次米集到的数据需要先缓存保存到通讯管理机中。最大功率变化率采用差值变化率或者均值变化率算法实现。差值变化率为计算周期内一分钟或十分钟)，系统采集的有功功率数据集合中，按时间顺序最后一个数据和第一个数据的差值即为差值变化率。如果计算周期内，采集的数据集合的个数，不足应采集个数的80%，则不进行本周期的计算。均值变化率为计算周期内一分钟或十分钟系统采集的有功功率数据集合，进行平均值运算，然后减去集合中第一个数据，即为均值变化率。
[0023]更进一步的说功率变化率计算方法为I分钟的功率变化率采集必须从I分钟的第O秒开始，每10秒一次，I分钟6次。这6次中设备数据采用平均值，频率采用瞬间值；第6次采集-第I次采集=I分钟功率差值变化率，如果大于告警阀值则产生告警；如果功率的平均值-第一个点=I分钟功率均值变化率大于功率告警阀值也会产生告警。不管第一次采集值的数值为正或者负，平均值或最后一个值是正的才计算，如果不是正的则丢弃不上传和保存处理。10分钟的功率变化率计算同样如此，不同的是十分钟的采集时间必须是X小时的第零分第零秒开始。
[0024]功率每分钟保存一次一分钟内的平均值。采用的方法为第一步约定风机发电时功率为正值，受电时为负值；第二步I分钟内功率数据的平均值算法:当周期内都为正数或负数时，求平均值；当周期内有正数也有负数时，只做正数的平均值；第三步I分钟和10分钟的最大功率变化率数据分开处理，10分钟的最大功率变化率统计时，不能使用I分钟的最大功率变化率数据。该数据保存采用滚动存储的方式，如果存储空间不够了，删除最早期的文件。经过数据采集的数据信息针对I分钟和10分钟内的有功功率数据最大变化率进行计算，分别得到I分钟和10分钟的最大功率变化率。然后进行本地监控显示数据和告警信息，本地监控设置自己的最大功率变化率告警限值，产生自己的告警信息。本地监控设置有用户权限，只有管理员可以修改告警限值。管理者可以手工复位最大功率变化率告警。本功率波动检测装置使用期限管理，能够下发和获取通讯管理机的期限编码。并在使用期限截至前60天提示到期。最后在后台数据中心，采用组态方式显示实时数据和告警信息。以报表形式显示I分钟和10分钟的最大功率变化率数据。后台数据中心的配置参数，可以配置后台运行的各种参数。同时该装置还设置有实时监视存储空间，当剩余存储空间小于设定的限值时，产生告警，并向后台数据中心和本地监控终端发送告警信息。通讯管理机定时向与后台数据中心同步历史数据和历史告警，由后台数据中心发起。后台数据中心也可以由操作人员进行同步数据操作。
[0025]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.风电场功率波动检测方法，包括数据采集、数据分析、数据存储和监测告警，其特征在于:首先经过数据采集的数据信息针对I分钟或10分钟内的有功功率数据最大变化率进行数据分析，分别得到I分钟或10分钟的最大功率变化率；进行数据存储，然后本地监控显示数据和告警信息，本地监控设置自己的最大功率变化率告警限值，产生告警信息进行控制。
2.根据权利要求1所述的风电场功率波动检测方法，其特征在于采集到的数据先缓存保存到通讯管理机中，I分钟最大功率变化率I分钟保存一次，功率I分钟保存I次I分钟内的平均值，频率保存I分钟的瞬时值，10分钟最大功率变化率十分钟保存I次。
3.根据权利要求2所述的风电场功率波动检测方法，其特征在于I分钟的功率变化率首先采集必须从I分钟的第O秒开始，每10秒一次，I分钟6次；十分钟的采集时间必须是任意一个小时的第零分第零秒开始，每十分钟成一个点，I小时6次。
4.根据权利要求1所述的风电场功率波动检测方法，其特征在于当周期内都为正数或负数时，求平均值；当周期内有正数也有负数时，只做正数的平均值。
5.根据权利要求1所述的风电场功率波动检测方法，其特征在于I分钟和10分钟的最大功率变化率采用差值变化率或者均值变化率。
6.根据权利要求5所述的风电场功率波动检测方法，其特征在于差值变化率为计算周期内，系统采集的有功功率数据集合中，按时间顺序最后一个数据和第一个数据的差值即为差值变化率。
7.根据权利要求5所述的风电场功率波动检测方法，其特征在于均值变化率为计算周期内系统采集的有功功率数据集合，进行平均值运算，然后减去集合中第一个数据，即为均值变化率。
8.根据权利要求1所述的风电场功率波动检测方法的检测装置，其特征在于:包括采集数据设备、通讯管理机、本地监控、服务器端、后台数据中心和监控控制端；所述的采集数据设备与的通讯管理机连接，通讯管理机分别于本地监控和服务器端连接；服务器分别连接后台数据中心和监控控制端；所述的采集数据设备将采集到的数据通过通讯管理机向服务器端和本地监控转发实时数据和告警；服务器端包括网络通讯服务模块与数据服务模块，网络通讯服务模块作为服务器端接收通讯管理机的网络数据，网络通讯服务模块与通讯管理机通过TCP/IP网络协议进行连接；后台数据中心包括组态编辑模块、组态显示模块、参数配置模块和网络通讯模块。后台数据中心上设有固定IP，通过网络通讯模块与服务器端的网络通讯服务模块建立网络连接，根据通讯协议交换网络数据；数据服务模块作为服务器端接收后台数据中心的网络连接，向客户端转发实时数据和告警；数据服务模块包括有参数设置操作也经数据服务模块下发给通讯管理机，与通讯管理机采用TCP/IP方式进行网络通讯；监控控制端通过服务器端与通讯管理机采用TCP/IP方式进行网络通讯。
9.根据权利要求8所述的风电场功率波动检测方法的检测装置，其特征在于通讯管理机包括处理器，主板和机箱；所述的主板上设置有存储空间，同时对外信号接口设置有两个RS232接口、RJ45插座以及以太网接口 ；另外设置有调试串口和通用串口一个。
10.根据权利要求8所述的风电场功率波动检测方法的检测装置，其特征在于通讯管理机中数据保存采用滚动存储的方式，当存储空间不足时，删除最早期的文件。
【文档编号】H04L29/08GK104486404SQ201410768556
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】王 锋, 刘海涛, 任超 申请人:北京太宗科技有限公司