专利名称：一种风能电场通信控制器、系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风能电场的通信与控制领域，特别是关于一种风能电场通信控制器、系统。
背景技术：
根据世界两大风能专业机构“欧洲风能协会(EWEA) ”和“全球风能委员会(GffEC)，， 最新发布的数据，2009年全球风电市场发展迅速，风力发电机总装机容量达到37500兆瓦， 相当于23台第三代核反应堆核电机组(EPR)发电量，风电增长率高达31%。世界风能市场装机建设资金达450亿欧元，提供50万个就业岗位。风能这种清洁能源每年可以减少2. 04 亿吨的二氧化碳排放。在中国，2006年国家发改委会、科技部、财政部等8部门联合出台了《“十一五”十大重点节能工程实施意见》。依据十项节能重点工程的标准以及政府支持环保节能产业的政策导向，未来工业设备节能更新改造、建筑节能、节油及石油替代以及可再生能源这几大节能领域将获得快速发展。现有技术中，风能发电场的位置由于自然条件和地理环境的因素并不固定，往往几个风能发电场向一片地区供电，每个风能发电场中的风机可能来自不同厂商，风机的型号、通信协议、控制方法等都不相同，这就造成了对多个风能发电场控制不统一，不便捷的问题。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种风能电场通信控制器、系统，用于解决现有技术中风能电场通信不便，由于监控不及时造成的生产安全隐患等问题。本实用新型实施例提供了一种风能电场通信控制器，包括通信单元，复数个风机服务器接口，匹配单元，读取单元，封装单元；所述通信单元与所述复数个风机服务器接口相连接，所述通信单元通过所述复数个风机服务器接口与复数个风机服务器通信；或者所述通信单元与集控服务器相通信；所述通信单元与所述匹配单元相连接，所述匹配单元识别所述复数个风机服务器的采集报文或者识别所述集控服务器发送的控制报文，匹配出与所述采集报文或控制报文相应的通信协议；所述读取单元，与所述匹配单元相连接，根据所述通信协议获取所述采集报文中的风机信息，或者获取控制报文中的控制信息；所述封装单元，分别与所述读取单元和通信单元相连接，将所述风机信息封装为预定协议的数据报文通过所述通信单元发送给所述集控服务器；或者将所述控制信息封装为相应风机服务器协议支持的子控制报文，通过所述通信单元发送给所述风机服务器。根据本实用新型实施例所述的一种风能电场通信控制器的一个进一步的方面，所述匹配单元中具有一映射模块，其内存储有不同厂商风机服务器及其所支持的通信协议，所述匹配单元根据所述映射模块中的内容匹配出与所述采集报文或控制报文相应的通信协议。根据本实用新型实施例所述的一种风能电场通信控制器的再一个进一步的方面， 还包括数据格式转换单元，与所述封装单元相连接，将不同数据格式的风机信息转换为统一数据格式的风机信息，通过封装单元将所述统一数据格式的风机信息封装为预定协议的数据报文，将统一数据格式的控制信息转换为相应不同风机服务器数据格式的控制信息， 通过封装单元将所述不同风机服务器数据格式的控制信息封装为相应风机服务器协议支持的子控制报文。根据本实用新型实施例所述的一种风能电场通信控制器的另一个进一步的方面， 还包括变电站远动接口，与所述通信单元相连接，通过所述变电站远动接口与变电站进行
ififn。根据本实用新型实施例所述的一种风能电场通信控制器的另一个进一步的方面， 还包括电能计量接口，与所述通信单元相连接，通过所述电能计量接口与远端的电能计量站进行通信。根据本实用新型实施例所述的一种风能电场通信控制器的另一个进一步的方面， 还包括数据库服务器，与所述读取单元相连接，将读取的风机信息或者控制信息进行存储。本实用新型实施例还提供了一种风能电场集控系统，包括通信控制器，集控服务器，复数个风机服务器；所述通信控制器与复数个所述风机服务器相连接，将从所述风机服务器获取的采集报文转换为预定协议的数据报文传送给所述集控服务器，或将从所述集控服务器获取的控制报文转换为相应风机服务器的子控制报文传送给风机服务器；所述集控服务器与所述通信控制器相连接，根据所述数据报文获取所述风机信息，按照预先制定的控制规则生成控制报文发送给所述通信控制器；所述风机服务器，与所述通信控制器相连接，将复数个风机的采集报文发送给通信控制器，或者将通信控制器传送来的子控制报文发送给相应的风机。根据本实用新型实施例所述的一种风能电场集控系统的一个进一步的方面，所述集控服务器进一步还包括，风机利用率计算单元，根据所述风机信息计算风机的利用率。根据本实用新型实施例所述的一种风能电场集控系统的再一个进一步的方面，所述集控服务器还进一步包括，风功率曲线计算单元和条件限制单元，所述条件限制单元与所述风功率曲线计算单元相连接，通过所述条件限制单元过滤掉符合预定条件的数据后输入到所述风功率曲线计算单元，所述风功率曲线计算单元计算风功率曲线。根据本实用新型实施例所述的一种风能电场集控系统的另一个进一步的方面，所述集控服务器还包括，气象信息接收单元和功率预测单元，所述气象信息接收单元与所述功率预测单元相连接，所述气象信息接收单元用于接收风场所在地的气象信息，所述功率预测单元利用所述气象信息和风机信息计算出风场的预测功率。根据本实用新型实施例所述的一种风能电场集控系统的另一个进一步的方面，所述集控服务器还包括，数据库服务器，用于存储风机信息和/或气象信息。根据本实用新型实施例所述的一种风能电场集控系统的另一个进一步的方面，显示单元，分别与风机利用率计算单元、风功率曲线计算单元和功率预测单元相连接，用于显示数据。根据本实用新型实施例所述的一种风能电场集控系统的另一个进一步的方面，还包括变电站监控装置，对各个风场的变电站进行监控，将监控结果通过通信控制器发送给集控服务器。通过本实用新型的实施例，可以集中控制多个风电场中不同品牌和厂商的风机， 实现了高兼容性，对风电场的安全生产进行有效地监控，确保了风电场的安全；在集控中心可以获取更加全面的风电场信息，了解风机设备的运行情况，在电网下达限负荷指令时，系统自动生成风机停运检修顺序，为值班人员的操作提供依据。
为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。图1所示为本实用新型实施例一种风能电场通信控制器结构示意图；图2所示为本实用新型一种风能电场集控系统的结构示意图；图3所示为本实用新型实施例一种风能电场集控方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。如图1所示为本实用新型实施例一种风能电场通信控制器结构示意图。包括通信单元101，复数个风机服务器接口 102，匹配单元103，读取单元104，封装单元105。所述通信单元101与所述复数个风机服务器接口 102相连接，所述通信单元101 通过所述复数个风机服务器接口 101与复数个风机服务器通信；或者所述通信单元101与集控服务器相通信。其中，所述通信单元101可以为光纤或者无线的通信芯片，可以采用队列缓存、自定义的类型标识以区别于其它普通遥测数据，解决了在风机发生事故、风机状态转换时风机状态和报警上传丢失的问题。其中普通遥测数据是指，除却故障、报警、状态等重要的风机遥测数据以外的其它风机数据；所述自定义的类型标识是指，Iecl04协议里没有专门对某些重要的遥测数据类型，例如故障、报警或状态等重要遥测数据的类型，因此使用特别类型标识以识别这些重要遥测数据进行优先处理。所述通信单元101与所述匹配单元103相连接，所述匹配单元103识别所述复数个风机服务器的采集报文或者识别所述集控服务器发送的控制报文，匹配出与所述采集报文或控制报文相应的通信协议，所述匹配单元可以采用具有逻辑比较功能的比较器等逻辑芯片，或者采用单独的计算机实现。所述匹配单元103中具有一映射模块，其内存储有不同厂商风机服务器及其所支持的通信协议，所述映射模块可以为独立的数据库服务器，也可以为硬盘等存储介质，所述映射模块例如存储有如下表1的信息表 1
风机厂家通讯协议金风0pc2.0明阳0PC1. 0锋电能源0PC2.0苏司兰0PC2.0恩德厂家自定义WPMSDPC. DLL函数接口国电联合动力0PC2.0集控服务器的控制报文0pc2.0所述读取单元104，与所述匹配单元103相连接，根据所述通信协议获取所述采集报文中的风机信息，或者获取控制报文中的控制信息，所述读取单元可以为具有数据识别功能的独立计算机或者其它数字处理芯片。其中，所述风机信息包括风机遥测数据、风机报警信息、风机状态信息等；所述控制信息包括风机遥控命令(风机启动、停机、复位)，风场控制命令(风场功率控制)、以及变电站遥控命令、遥调命令等。所述封装单元105，分别与所述读取单元104和通信单元101相连接，将所述风机信息封装为预定协议的数据报文通过所述通信单元101传送给集控服务器；或者将所述控制信息封装为相应风机服务器协议支持的子控制报文，通过所述通信单元101传送给风机服务器，所述封装单元可以为具有数据封装功能的独立计算机，或者为使用逻辑电路搭建的芯片。所述封装单元105将所述风机信息封装为预定协议的数据报文或者集控服务器发出的控制报文例如可以将现有的IEC104为基础，并对该协议进行扩展，实现数据报文的传输，IEC104协议扩展的对应关系见下表2所示表2
风机数据类型IEC104类型风机状态带时标的整型量、变化传输报警数据带时标的整型量、变化传输普通数据测量值功率控制设定值遥控(风机启、停、复位)整型控制量、多态其中，还包括数据格式转换单元106，与所述封装单元105相连接，可以根据数据格式特征表或者预先定义的规则将不同数据格式的风机信息转换为统一格式的风机信息， 将统一数据格式的控制信息转换为针对不同风机服务器的数据格式，所述数据格式转换单元可以为具有数据处理能力的独立计算机，或者为逻辑电路搭建的芯片，所述预先定义的规则可以是将风机信息中某个字段的数据转换为特定字段的数据，将特定字段预留足够长的空间，以适应不同厂商的风机信息，或者还可以例如，金风1500风机的通讯协议尽管采用opc2. 0这个标准协议，其中的报警数据的数据格式如下字符串报警1，报警2，报警3， 报警4，报警5 ；可以将上述数据格式的报警信息转换为多个带时标(时间标记)的整数序列，上述数据格式特征表可以如下表3所示表3[0047]
风机厂家遥测风机状态遥控报警金风每台风机62个测点数，特定数据是自定义的数据格式-个测点中不同的数值代表风机状态风机控制用个点的不同值来区别启动、停机和复位自定义的格式，-个测点不同值代表不同报明阳每台风机测点数阳4个(包括遥信点)多个测点的遥信值表示不同的风机状态多个测点的开关量来区别启动、停机和复位， 一个遥控操作有时需要 2个以上测点的写入值多个测点的遥信表示不同报警锋电能源每台风机测点数；323个(包括遥信点)多个测点的遥信值表示不同的风机状态多个测点的开关量来区别泊动、停机和复位。 一个遥控操作有时需要 2个以卜.测点的写入值多个测点的遥信表不不同报警苏司兰每台风机测点数62个，特定一个测点不同值代表风机状风机遥控需要写入用户名和密码，并且需要写一个测点不同值代表不同报警数据是自定义的数据格式态入一串命令字符来实现风机的启动、停机、复位恩德每台风机测点数31个无风机状态， 需要从报警状态码中总结归纳风机状态遥控服务器和数据采集服务器分别设立单点报警国电联合动力每台风机测点数56个(包括遥信点)多个测点的遥信值表示不同的风机状态多个测点的开关量来区别启动、停机和复位， 一个遥控操作有时需要 2个以上测点的写入值多个测点的遥信表示不同报警 还可以包括变电站远动接口 107，与所述通信单元101相连接，通过所述变电站远动接口 107可以与变电站进行通信，可以为RJ45等通信接口，例如获取变电站遥测、遥信以及SOE报警信息(IEC 104协议里面带时标的遥信变位)等信息，或者向变电站传送控制信息，例如包括遥控命令和遥调命令。上述与变电站通信过程中，可以由变电站监控装置采集变电站电气设备的运行参数，有电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、变电站电气设备的开关量及报警信息等，再由变电站的测控系统发送变电站的采集信息到通信单元 101，该变电站的测控系统还可以接收由通信单元101发送过来的集控服务器的控制报文， 实现变电站开关、刀闸的远方分闸、合闸等控制操作，还可以进行主变有载调压分接开关档位的调节，升高或降低主变有载调压分接开关的档位，根据系统电压的变化可以实时调整母线电压，保证风机系统的稳定运行。还可以包括电能计量接口 108，与所述通信单元101相连接，通过所述电能计量接口 108可以与远端的电能计量站进行通信，可以为支持无线6PRS通信模块，例如获取远端的电能计量站的电计量数据，或者向远端电能计量站发送召唤命令，其中获取电计量数据用于电计量系统的计算、统计和报表。还可以包括数据库服务器109，与所述读取单元104相连接，将读取的风机信息或者控制信息进行存储，作为数据备份。通过上述本实用新型实施例中的通信控制器，可以实现兼容多个品牌风机不同通信协议的目的，从而可以统一控制远程的多个风场的风机。如图2所示为本实用新型一种风能电场集控系统的结构示意图。包括如上述图1所述的通信控制器201，集控服务器202，复数个风机服务器203。所述通信控制器201与复数个所述风机服务器203相连接，将从所述风机服务器 203获取的采集报文转换为预定协议的数据报文传送给所述集控服务器202，或将从所述集控服务器202获取的控制报文转换为相应风机服务器的子控制报文传送给风机服务器 203。所述集控服务器202与所述通信控制器201相连接，根据所述数据报文获取所述风机信息，按照预先制定的控制规则生成控制报文发送给所述通信控制器201。所述风机服务器203，与所述通信控制器201相连接，将复数个风机的采集报文发送给通信控制器201，或者将通信控制器201传送来的子控制报文发送给相应的风机。所述集控服务器202进一步还包括，风机利用率计算单元2021，用于根据所述风机信息计算风机的利用率，可以为具有数据计算功能的独立的计算机，或者独立的逻辑计算芯片，例如可以按如下方式计算单台风机可利用率，单台风机可利用率=1-单台风机非计划停运总计小时数/统计时间段内的统计小时数(其中统计时间段内的统计小时数为用户选取的时间段，可以为任意时间段，例如某天或者某月)，某个品牌风机一个月的利用率计算公式为ι-总非计划停运小时数/(风机台数*单台风机月统计时间段内的统计小时数)(其中单台风机月统计时间段内的统计小时数是指用户选取的任意时间段内的小时数)。损失电量的计算方法风机单次故障停机到启机时间内损失的电量单独计算，计算公式Σ (本次风机故障停机时间段内某个品牌风机的每10分钟平均风速下的标准功率曲线中对应的功率*0. 17小时)(即对某段时间内多次故障停机的损失电量求和，按照相同品牌风机在相同时间段内的发电量进行统计)，停机时间不足10分钟的，按实际的停机分钟数 /60进行计算。其中，计算出的某台风机利用率可以如表4所示，所述故障原因由报警数据中的报警编码识别而来，每个报警编码对应一个故障内容。表 4
权利要求1.一种风能电场通信控制器，其特征在于包括通信单元，复数个风机服务器接口，匹配单元，读取单元，封装单元；所述通信单元与所述复数个风机服务器接口相连接，所述通信单元通过所述复数个风机服务器接口与复数个风机服务器通信；或者所述通信单元与集控服务器相通信；所述通信单元与所述匹配单元相连接，所述匹配单元识别所述复数个风机服务器的采集报文或者识别所述集控服务器发送的控制报文，匹配出与所述采集报文或控制报文相应的通信协议；所述读取单元，与所述匹配单元相连接，根据所述通信协议获取所述采集报文中的风机信息，或者获取控制报文中的控制信息；所述封装单元，分别与所述读取单元和通信单元相连接，将所述风机信息封装为预定协议的数据报文通过所述通信单元发送给所述集控服务器；或者将所述控制信息封装为相应风机服务器协议支持的子控制报文，通过所述通信单元发送给所述风机服务器。
2.根据权利要求1所述的一种风能电场通信控制器，其特征在于，所述匹配单元中具有一映射模块，其内存储有不同厂商风机服务器及其所支持的通信协议，所述匹配单元根据所述映射模块中的内容匹配出与所述采集报文或控制报文相应的通信协议。
3.根据权利要求1所述的一种风能电场通信控制器，其特征在于，还包括数据格式转换单元，与所述封装单元相连接，将不同数据格式的风机信息转换为统一数据格式的风机信息，通过封装单元将所述统一数据格式的风机信息封装为预定协议的数据报文，将统一数据格式的控制信息转换为相应不同风机服务器数据格式的控制信息，通过封装单元将所述不同风机服务器数据格式的控制信息封装为相应风机服务器协议支持的子控制报文。
4.根据权利要求1所述的一种风能电场通信控制器，其特征在于，还包括变电站远动接口，与所述通信单元相连接，通过所述变电站远动接口与变电站进行通信。
5.根据权利要求1所述的一种风能电场通信控制器，其特征在于，还包括电能计量接口，与所述通信单元相连接，通过所述电能计量接口与远端的电能计量站进行通信。
6.根据权利要求1所述的一种风能电场通信控制器，其特征在于，还包括数据库服务器，与所述读取单元相连接，将读取的风机信息或者控制信息进行存储。
7.一种风能电场集控系统，其特征在于包括如权利要求1至6任意一项所述的通信控制器，集控服务器，复数个风机服务器；所述通信控制器与复数个所述风机服务器相连接，将从所述风机服务器获取的采集报文转换为预定协议的数据报文传送给所述集控服务器，或将从所述集控服务器获取的控制报文转换为相应风机服务器的子控制报文传送给风机服务器；所述集控服务器与所述通信控制器相连接，根据所述数据报文获取所述风机信息，按照预先制定的控制规则生成控制报文发送给所述通信控制器；所述风机服务器，与所述通信控制器相连接，将复数个风机的采集报文发送给通信控制器，或者将通信控制器传送来的子控制报文发送给相应的风机。
8.根据权利要求7所述的一种风能电场集控系统，其特征在于，所述集控服务器进一步还包括，风机利用率计算单元，根据所述风机信息计算风机的利用率。
9.根据权利要求8所述的一种风能电场集控系统，其特征在于，所述集控服务器还进一步包括，风功率曲线计算单元和条件限制单元，所述条件限制单元与所述风功率曲线计算单元相连接，通过所述条件限制单元过滤掉符合预定条件的风机信息计算参数后输入到所述风功率曲线计算单元，所述风功率曲线计算单元利用所述由条件限制单元输入的风机信息计算参数计算风功率曲线。
10.根据权利要求9所述的一种风能电场集控系统，其特征在于，所述集控服务器还包括，气象信息接收单元和功率预测单元，所述气象信息接收单元与所述功率预测单元相连接，所述气象信息接收单元用于接收风场所在地的气象信息，所述功率预测单元利用所述气象信息和风机信息计算出风场的预测功率。
11.根据权利要求10所述的一种风能电场集控系统，其特征在于，所述集控服务器还包括，数据库服务器，用于存储风机信息和/或气象信息。
12.根据权利要求10所述的一种风能电场集控系统，其特征在于，还包括显示单元，分别与风机利用率计算单元、风功率曲线计算单元和功率预测单元相连接，用于显示数据。
13.根据权利要求7所述的一种风能电场集控系统，其特征在于，还包括变电站监控装置，对各个风场的变电站进行监控，将监控结果通过通信控制器发送给集控服务器。
专利摘要本实用新型涉及风能电场的通信与控制领域，特别是关于一种风能电场通信控制器、系统。其中通信控制器的通信单元通过复数个风机服务器接口与复数个风机服务器通信，并与集控服务器相通信；匹配单元识别采集报文或者识别集控服务器发送的控制报文，匹配出与采集报文或控制报文相应的通信协议；读取单元根据通信协议获取采集报文中的风机信息，或者获取控制报文中的控制信息；封装单元将风机信息封装为预定协议的数据报文通过通信单元发送给集控服务器；或者将控制信息封装为相应风机服务器协议支持的子控制报文，通过通信单元发送给风机服务器。通过上述实施例可以集中控制多个风电场中不同品牌和厂商的风机。
文档编号H02J13/00GK202178613SQ20112016099
公开日2012年3月28日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者关天罡, 岳恒飞, 庄开智, 张明, 张红义, 李明辉, 李滨, 王振明, 石敏, 肖志东, 郭明星, 陆海军 申请人:北京光耀电力自动化有限公司, 北京能源投资(集团)有限公司