CN105305428A - 用双冗余方式提高风预测系统可靠性的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的方法，包括在站内设置两套风功率预测系统；风电场所在地设置两座测风塔，每座所述测风塔装设两套测量设备，实现数据冗余。还提供运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的系统，包括：两套风功率预测系统和两座测风塔，每座所述测风塔装设两套测量设备。双冗余测风塔设备，以及双冗余配置的内外网服务器，保证采集数据与发送数据均及时采集并发送，同时保证了传输线路的稳定和安全，最终提高了上传数据的稳定性、准确率和上传率；预测数据可以进行人工修改；具有报警功能，可及时进行预警，避免财产损失。

Description

用双冗余方式提高风预测系统可靠性的方法及系统

技术领域

本发明属于风电功率预测技术领域，尤其涉及一种运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的方法及系统。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，由于具有环境影响小、资源丰富、转化效率高等优点，风能的开发利用已逐渐成为我国最为重要的可再生能源发展方向。但由于风电等可再生能源发电具有间歇性强、随机性大、可调度性弱等特点，大规模接入后会对电网运行产生较大的影响，并且适宜建设大型风电场地区的局部电网建设相对薄弱，所以，为保障电网运行的安全稳定，有时需采取限制风电场发电功率的措施。

近年来，风电场功率预测取得一系列突破性进展，风电场功率预测技术是提高电网调峰能力、增强电网接纳风电的能力、改善电力系统运行安全性与经济性的最为有效、经济的手段之一。

目前的功率预测系统可实现短期、超短期预测功能，满足风电企业对于不同时效预报的需求，并且可对监测和预测的数据结果以直观的方式展示，并进行分析。但是由于测风塔的稳定性不够高，当测风塔数据模块、光纤、采集模块发生故障时，导致测风塔数据无法上传至调度中心，直接影响日前风功率预测结果和实时风功率预测结果，并且，目前无法人工修改预测结果。除此之外，内网服务器与外网服务器出现软件或硬件问题时，会影响所有上传结果，最终直接导致上传的数据和预测结果存在不稳定和准确率低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明其中的一个目的是提供一种运用双冗余方式提高风预测系统准确性的方法，以解决目前风功率预测系统上传的数据和预测结果准确率低并且不稳定的技术问题。

为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

在一些可选的实施例中，提供一种运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的方法，包括：站内设置两套风功率预测系统；风电场所在地设置两座测风塔，每座所述测风塔装设两套测量设备；每座所述测风塔的其中一套所述测量设备，将观测到的测风塔数据上传至所述站内其中一套所述风功率预测系统；每座所述测风塔的另一套所述测量设备，将观测到的测风塔数据上传至所述站内另一套所述风功率预测系统；两套所述风功率预测系统通过两条独立的外网通道自不同的远程服务器上下载数值天气预报及短期预测文件；两套所述风功率预测系统均通过防火墙接收站内实测功率测点和远动机所上传的实测功率数据；两套所述风功率预测系统根据接收到的数据分别进行计算和处理得到风功率预测结果。

在一些可选的实施例中，所述的运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的方法，还包括：为所述风功率预测系统配备一台站外应急天气预报下载服务器。

在一些可选的实施例中，所述的运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的方法，还包括：两套所述风功率预测系统将风功率预测结果生成E文本，并发送至调度中心。

本发明其中的另一个目的是提供一种运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的系统，包括：设置在站内的两套风功率预测系统和设置在风电场所在地的两座测风塔，每座所述测风塔装设两套测量设备；每座所述测风塔的其中一套所述测量设备接入至所述站内其中一套所述风功率预测系统的数据采集服务器，每座所述测风塔的另一套所述测量设备接入至所述站内另一套所述风功率预测系统的数据采集服务器；两套所述风功率预测系统的数据采集服务器通过两条独立的外网通道连接不同的远程服务器以下载数值天气预报及短期预测文件；两套所述风功率预测系统均通过防火墙连接站内实测功率测点和远动机。

在一些可选的实施例中，所述的运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的系统，还包括：站外应急天气预报下载服务器，所述站外应急天气预报下载服务器与两套所述风功率预测系统的数据采集服务器通讯连接。

在一些可选的实施例中，所述风功率预测系统包括：风电功率预测主机、串口板卡、数据采集服务器、PC工作站、反向隔离装置、虚拟机、交换机、智能调试终端。

在一些可选的实施例中，所述数据采集服务器通过所述反向隔离装置连接至所述交换机，所述交换机通过所述防火墙与站内实测功率测点和远动机连接，所述交换机通过纵向加密装置连接至路由器，所述路由器连接以太网转光纤设备，再通过光纤连接至调度中心的服务器。

在一些可选的实施例中，所述测风塔包括：风速计、风向仪、温度湿度计、压力传感器、实时在线监测记录仪、记录器防护箱、屏蔽传感电缆、传感器支臂、蓄电池、太阳能板、太阳能板控制器、220V电源浪涌保护、电源适配器、光端机、光纤终端盒和光纤。

在一些可选的实施例中，所述风功率预测系统的数据接口预留3个风场接口。

在一些可选的实施例中，所述风功率预测系统还包括：告警单元，用于在所述风功率预测系统出现故障时进行提示和报警。

有益效果：双冗余测风塔设备，以及双冗余配置的内外网服务器，保证采集数据与发送数据均及时采集并发送，同时保证了传输线路的稳定和安全，最终提高了上传数据的稳定性、准确率和上传率；预测数据可以进行人工修改；具有报警功能，可及时进行预警，避免财产损失。

为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。

附图说明

图1是本发明运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的方法的流程示意图；

图2是本发明风功率预测系统的网络拓扑图；

图3是传统测风塔的通信原理图；

图4是本发明测风塔的通信原理图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。

在一些说明性的实施例中，提供一种运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的方法，如图1所示，包括：

S1：在站内设置两套风功率预测系统，对应的，在风电场所在地设置两座测风塔，记为测风塔1和测风塔2。并且，每座所述测风塔装设两套测量设备，测风塔1的两套测量设备记为a和b，测风塔2的两套测量设备记为c和d。

S2：测风塔1的测量设备a，以及测风塔2的测量设备c，将观测到的测风塔数据上传至所述站内其中一套风功率预测系统。同时，测风塔1的测量设备b，以及测风塔2的测量设备d，将观测到的测风塔数据上传至所述站内另一套风功率预测系统。

如此，实现了每一套风功率预测系统都同时接入两个测风塔，同时解析入库并进行同步处理，即使一个测风塔上的两套测量设备损坏，也不会导致两套风功率预测系统都收不到测风塔数据的问题，从而保证测风塔数据的可靠性。

S3：两套所述风功率预测系统采用两条独立的外网通道，并且通过这两条外网通道自不同的远程服务器上下载数据，数据指数值天气预报及短期预测文件。从而保证两套风功率预测系统同时至少有一套系统可以通过外网到远程服务器下载数据。

S4：为所述风功率预测系统配备一台站外应急天气预报下载服务器。当站内两路外网通道同时中断时，可以手动下载天气预报，避免所述风功率预测系统接收不到相关数据。

S5：两套所述风功率预测系统同时与远动机通讯，通过防火墙接收站内实测功率测点和远动机所上传的实测功率数据，实现了两套风功率预测系统实测功率的同步处理，同时实现了场站实测功率数据冗余。

S6：两套所述风功率预测系统根据接收到的数据分别进行计算和处理得到风功率预测结果。

对于短期风电功率预测，主要依靠数值气象预报，并根据风电场地形的特点，输入风电场测风塔观测资料、周边自动气象站观测资料、风电场基础地理信息资料，对风电场微观区域进行时空加密计算，得出满足风电场功率预测需求的风力预测结果。在风机标准功率特性曲线基础上，根据风电场历史功率数据以及历史测风塔数据统计分析获得风电场的功率预测模型。结合风力预测结果与功率预测模型便可获得风电场全场输出功率预测结果。

对于超短期风电功率预测，超短期风电功率预测一般采用数理统计法，数理统计法是对风电场所在地测风塔的历史观测数据和周边气象台站的历史观测数据进行分析和整理，进行风力预测建模试验，最后选取预报效果较好的一种风力预测模型。

S7：两套所述风功率预测系统将风功率预测结果生成E文本，并发送至调度中心。两套风功率预测系统同步运行，以此来提高预测系统生成上送调度的E文本的不间断性以及与调度通讯的连续性，从而整体提高场站预测系统的可靠性。可根据实际情况可以手动填写修改E文本。

在一些说明性的实施例中，提供一种运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的系统，如图2所示，包括：

设置在站内的两套风功率预测系统3、4，以及设置在风电场所在地的两座测风塔1、2，每座所述测风塔装设两套测量设备，其中，测风塔1的两套测量设备记为a和b，测风塔2的两套测量设备记为c和d。

所述风功率预测系统3、4包括：风电功率预测主机5、串口板卡、数据采集服务器9、PC工作站6、反向隔离装置7、虚拟机、交换机8和智能调试终端。

所述测风塔1、2包括：风速计、风向仪、温度湿度计、压力传感器、实时在线监测记录仪、记录器防护箱、屏蔽传感电缆、传感器支臂、蓄电池、太阳能板、太阳能板控制器、220V电源浪涌保护、电源适配器、光端机、光纤终端盒和光纤。测风塔电源采用220V交流电源为主，就近从最近风机的箱变接入，同时，以太阳能板和蓄电池供电为辅，具备蓄电池低电压告警功能。

其中，所述测风塔1、2装设的两套测量设备，包括：风速计、风向仪和温度湿度计。这样两套测风塔相当于有四套风速计、风向仪和温度湿度计。两套测风塔1、2的数据与站内风功率预测系统3、4采用交叉式通讯，即测风塔1的测量设备a，以及测风塔2的测量设备c接入风功率预测系统3，测风塔1的测量设备b，以及测风塔2的测量设备d，接入风功率预测系统4。

测风塔1、2将监测到数据通过光纤，直接传送至风功率预测系统3、4的数据采集服务器9。如图3所示，现有的测风塔的通信方式单一，易出现数据丢失，从而导致分析结果准确率低和不稳定。如图4所示，本发明测风塔的通讯方式，实现每一套风功率预测系统都同时接入两个测风塔，同时解析入库并进行并同步处理，即使一个测风塔上的两套测量设备损坏，也不会导致两套风功率预测系统都收不到测风塔数据的问题，从而保证测风塔数据的可靠性。

两套所述风功率预测系统3、4的数据采集服务器9通过两条独立的外网通道连接不同的远程服务器10，以下载数值天气预报及短期预测文件。

两套所述风功率预测系统3、4均通过防火墙11连接站内实测功率测点12和远动机13，两套所述风功率预测系统3、4都同时与远动机13通讯，实现了两套风功率预测系统实测功率的同步处理，同时实现了场站实测功率数据冗余。

所述数据采集服务器9通过所述反向隔离装置7连接至所述交换机8，所述交换机8通过所述防火墙11与站内实测功率测点12和远动机13连接，所述交换机8通过纵向加密装置14连接至路由器15，所述路由器15连接以太网转光纤设备16，再通过光纤连接至调度中心17的服务器。两套所述风功率预测系统3、4采用相同的预测方式，同步运行，以此来提高预测系统生成上送调度的E文本的不间断性以及与调度通讯的连续性，从而整体提高场站预测系统的可靠性，根据实际情况可以手动填写修改E文本。

由于省调分配给预测子站的IP，每个场站是唯一的，因此加装一个路由器15，路由器15的WAN设置为调度分配的IP，预测服务器IP设置为调度专用上送预测内网IP，确保预测E文本能正常上送调度。

在一些说明性的实施例中，所述的运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的系统，还包括：站外应急天气预报下载服务器，所述站外应急天气预报下载服务器与两套所述风功率预测系统3、4的数据采集服务器通讯9连接。当站内两路外网通道同时中断时，可以手动下载天气预报，避免所述风功率预测系统接收不到相关数据。

在一些说明性的实施例中，所述风功率预测系统的数据接口预留3个风场接口，满足扩容需求。

在一些说明性的实施例中，所述风功率预测系统3、4还包括：告警单元，用于在所述风功率预测系统出现故障时进行提示和报警，包括：预测服务器是否正常运行告警；天气预报文件未下载告警；测风塔文件未入库告警；具备所有调度E文本未正常上送和生成的告警。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (10)

1.运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的方法，其特征在于，包括：

站内设置两套风功率预测系统；

风电场所在地设置两座测风塔，每座所述测风塔装设两套测量设备；

每座所述测风塔的其中一套所述测量设备，将观测到的测风塔数据上传至所述站内其中一套所述风功率预测系统；

每座所述测风塔的另一套所述测量设备，将观测到的测风塔数据上传至所述站内另一套所述风功率预测系统；

两套所述风功率预测系统通过两条独立的外网通道自不同的远程服务器上下载数值天气预报及短期预测文件；

两套所述风功率预测系统均通过防火墙接收站内实测功率测点和远动机所上传的实测功率数据；

两套所述风功率预测系统根据接收到的数据分别进行计算和处理得到风功率预测结果。

2.根据权利要求1所述的运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的方法，其特征在于，还包括：为所述风功率预测系统配备一台站外应急天气预报下载服务器。

3.根据权利要求1所述的运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的方法，其特征在于，还包括：两套所述风功率预测系统将风功率预测结果生成E文本，并发送至调度中心。

4.运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的系统，其特征在于，包括：设置在站内的两套风功率预测系统和设置在风电场所在地的两座测风塔，每座所述测风塔装设两套测量设备；

每座所述测风塔的其中一套所述测量设备接入至所述站内其中一套所述风功率预测系统的数据采集服务器，每座所述测风塔的另一套所述测量设备接入至所述站内另一套所述风功率预测系统的数据采集服务器；

两套所述风功率预测系统的数据采集服务器通过两条独立的外网通道连接不同的远程服务器以下载数值天气预报及短期预测文件；

两套所述风功率预测系统均通过防火墙连接站内实测功率测点和远动机。

5.根据权利要求4所述的运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的系统，其特征在于，还包括：站外应急天气预报下载服务器，所述站外应急天气预报下载服务器与两套所述风功率预测系统的数据采集服务器通讯连接。

6.根据权利要求4所述的运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的系统，其特征在于，所述风功率预测系统包括：风电功率预测主机、串口板卡、数据采集服务器、PC工作站、反向隔离装置、虚拟机、交换机、智能调试终端。

7.根据权利要求6所述的运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的系统，其特征在于，所述数据采集服务器通过所述反向隔离装置连接至所述交换机，所述交换机通过所述防火墙与站内实测功率测点和远动机连接，所述交换机通过纵向加密装置连接至路由器，所述路由器连接以太网转光纤设备，再通过光纤连接至调度中心的服务器。

8.根据权利要求4所述的运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的系统，其特征在于，所述测风塔包括：风速计、风向仪、温度湿度计、压力传感器、实时在线监测记录仪、记录器防护箱、屏蔽传感电缆、传感器支臂、蓄电池、太阳能板、太阳能板控制器、220V电源浪涌保护、电源适配器、光端机、光纤终端盒和光纤。

9.根据权利要求4所述的运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的系统，其特征在于，所述风功率预测系统的数据接口预留3个风场接口。

10.根据权利要求4所述的运用双冗余方式提高风预测系统可靠性的系统，其特征在于，所述风功率预测系统还包括：告警单元，用于在所述风功率预测系统出现故障时进行提示和报警。