CN106774205B - 智能型风电场的中央监控设备和风机监控方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种智能型风电场的中央监控设备和风机监控方法，其中，所述中央监控设备包括：用户指令交互模块，用于接收用户指令；控制模块，用于根据接收到的用户指令产生操作指令；数据通信模块，通过通信线路与风电场的风机连接，其中，所述数据通信模块将所述操作指令发送给风电场中的风机；或者所述数据通信模块接收来自所述风机的信息，所述控制模块根据数据通信模块接收到的风机的信息执行与所述操作指令对应的数据统计操作。根据所述设备和方法，至少能够通过用户指令进行风机控制和数据统计，能够简化操作方式和操作时间，便于用户使用。
Description
技术领域
本发明总体说来涉及风机控制技术领域，更具体地讲，涉及一种智能型风电场的中央监控设备和风机监控方法。
背景技术
当前，化石能源日趋枯竭，化石能源对环境的污染也日趋严重，因此，优化能源结构、发展可再生能源迫在眉睫。鉴于化石燃料消耗对生态环境所造成的负面影响，随着国家政策的支持和风力发电技术的不断发展，风能作为一种清洁环保的可再生能源，得到迅速发展，风力发电越来越受到人们的重视。
然而，风力发电机组的工作环境往往比较严酷，也就是说，风力发电机组长期处在湿气重、尘土高的极端高、低温的环境下，而且风电场一般建在开阔地带，气候环境比较恶劣，容易遭到强雷击侵扰，并且风力发电机(在下文中，简称风机)之间的距离较远，以及考虑到雨雪等天气因素的影响，工作人员就地对每台风机进行维护和控制并不现实，因此，需要中央监控设备进行集中控制。
中央监控设备(例如，监控和数据采集(SCADA：Supervisory Control And DataAcquisition)系统)是以计算机为基础的分布式控制系统(DCS：Distributed ControlSystem)和电力自动化监控系统，它广泛应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制。在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟，占重要地位，可对现场的运行中的设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、参数调节以及各类信号报警等各项功能，即“四遥”功能。中央监控设备通常运行于中央控制室(例如，升压站中控室)的上位机(例如，服务器)的基础之上，通过与分散在风电场上的各台风机的下位机(例如，风机控制器)与风机进行数据通信，实现对风机集群的监控。
目前，中央监控设备包括人机交互界面。人机交互界面是一种用户操作界面，用于对风电场内的风机进行控制，还用于查看风机运行信息。然而，目前常用的中央监控设备有如下缺点：
1、要对风机进行控制，需要利用人机交互界面，首先选择风机，进入风机控制界面，再选择控制按钮，对风机进行控制；控制完毕后，如果想再控制其余风机，需要退回主界面并重新选择风机。虽然，部分中央监控设备具有批量控制功能，然而需要逐一进行风机选择(例如，要对多台风机进行复位，需要先逐一选择需要复位的风机，再选择复位操作)，这样的操作方式，费时且容易出错，给不便于用户操作。
2、要对风机进行数据统计，也需要利用人机交互界面，首先选择风机，然后进入数据统计界面并选择数据统计按钮。如果要对多台风机进行数据统计，也需要逐一进行风机选择，再选择数据统计按钮，同样费时且容易出错，并且给用户带来不便。
3、要对风机执行紧急停机操作，由于需要先选择风机再选择控制按钮，步骤繁琐，耗时较长，不能及时停止风机，因此，影响风机安全。
4、不同的用户，有不同的操作要求和操作习惯。例如，要启动5号风机，有的用户会优选选择5号风机再选择启动按钮的操作，但是，有的用户习惯于不执行选择风机的步骤而希望通过一次操作来启动5号风机。由此可知，现有的中央监控设备不能满足用户的一次操作要求。
5、用户使用前，用户对操作不熟悉，或者想要实现相关功能，但是不知道如何操作。为使用户熟悉操作界面以便熟练地进行操作，并且能够实现想要实现的功能，需要对用户进行培训，会增加培训和差旅成本。
发明内容
本发明的示例性实施例在于提供一种智能型风电场的中央监控设备和风机监控方法，至少解决上述技术问题和上文未提及的其它技术问题，并且提供下述的有益效果。
根据本发明的示例性实施例，提供一种智能型风电场的中央监控设备，其中，中央监控设备包括：
用户指令交互模块，用于接收用户指令；
控制模块，用于根据接收到的用户指令产生操作指令；
数据通信模块，通过通信线路与风电场的风机连接，其中，
数据通信模块将操作指令发送给风电场中的风机；或者
数据通信模块接收来自风机的信息，控制模块根据数据通信模块接收到的风机的信息执行与操作指令对应的数据统计操作。
可选地，用户指令包括操作字段，其中，控制模块包括：
用户指令判断模块，用于根据操作字段判断用户指令为风机控制指令或者风机数据统计指令；
操作指令产生模块，用于当判断出用户指令为风机控制指令时，产生用于进行风机控制的操作指令和用于进行风机数据统计的操作指令中的至少一个，当判断出用户指令为风机数据统计指令时，产生用于进行风机数据统计的操作指令。
可选地，操作字段包括以下项中的至少一项：启动、停机、维护、复位、限功率、偏航、故障统计、特定故障统计、发电量、可利用率、风速数据、以及排序。
可选地，用户指令判断模块还用于，当用户指令为风机控制指令时，确定用户指令中包含操作对象字段；
操作指令产生模块基于操作对象字段产生用于进行风机控制的操作指令；
控制模块还包括：指令逻辑判断模块，用于为操作指令添加时序；
数据通信模块还按照时序所表示的顺序依次将操作指令发送给风电场中的与操作对象字段对应的风机。
可选地，控制模块还包括：
数据统计模块，根据用于进行风机数据统计的操作指令对风机的信息执行与操作指令对应的数据统计操作。
可选地，用户指令还包括用于设定统计范围的统计范围字段，数据统计模块还用于根据用户指令中的统计范围字段执行数据统计操作。
可选地，用户指令判断模块还用于，当用户指令为风机控制指令时，确定用户指令中不包含操作对象字段；
操作指令产生模块产生用于进行风机数据统计的操作指令；
控制模块还包括：数据统计模块，用于对风机的信息执行与操作指令对应的数据统计操作。
可选地，用户指令判断模块还用于根据操作字段判断用户指令是否正确；
用户指令交互模块还用于用户指令不正确时，显示提示信息。
可选地，操作对象字段是风机编号或表示所有风机的字符串。
可选地，用户指令交互模块还用于：显示用户通过命令栏输入的用户指令，在数据通信模块将操作指令发送给风机后显示操作结果信息，以及在执行数据统计操作后显示执行结果。
根据本发明的示例性实施例，提供一种智能型风电场的风机监控方法，其中，风机监控方法包括：
接收用户指令；
根据接收到的用户指令产生操作指令；
将操作指令发送给风电场中的风机，或者接收来自风机的信息，并根据接收到的风机的信息执行与操作指令对应的数据统计操作。
可选地，用户指令包括操作字段，其中，根据接收到的用户指令产生操作指令的步骤包括：
根据操作字段判断用户指令为风机控制指令或者风机数据统计指令；
当判断出用户指令为风机控制指令时，产生用于进行风机控制的操作指令和用于进行风机数据统计的操作指令中的至少一个；
当判断出用户指令为风机数据统计指令时，产生用于进行风机数据统计的操作指令。
可选地，当判断出用户指令为风机控制指令时，产生用于进行风机控制的操作指令和用于进行风机数据统计的操作指令中的至少一个的步骤包括：
当判断出用户指令为风机控制指令时，确定用户指令中包含操作对象字段；
基于操作对象字段产生用于进行风机控制的操作指令，
相应地，将操作指令发送给风电场中的风机的步骤包括：
为操作指令添加时序，并且按照时序所表示的顺序依次将操作指令发送给风电场中的与操作对象字段对应的风机。
可选地，当判断出用户指令为风机控制指令时，产生用于进行风机控制的操作指令和用于进行风机数据统计的操作指令中的至少一个的步骤包括：
当用户指令为风机控制指令时，确定用户指令中不包含操作对象字段；
产生用于进行风机数据统计的操作指令，
相应地，根据接收到的风机的信息执行与操作指令对应的数据统计操作的步骤包括：
对风机的信息执行与操作指令对应的数据统计操作。
在根据本发明示例性实施例的智能型风电场中央监控设备和风机监控方法中：
1、通过用户指令实现对一台或更多台风机的控制，可实现类似搜索引擎的风机搜索的功能，对用户指令中指定的风机进行控制。
2、用户操作时，只需要在用户指令交互模块输入相关用户指令，即可实现对风电场内风机的控制，不需要再逐个选择风机，点击各个控制按钮，因此，可以减少操作步骤和操作时间，在进行多台风机的控制时，效果更为显著。提高操作的方便性，使用户指令交互模块的界面更加人性化、友好化。同时，不需要用户对中央监控设备的使用及操作方法进行系统的学习，例如，不需要预先了解哪个按钮或哪个功能在哪个菜单下。
3、只需要在命令栏输入相关用户指令，即可实现风电场内风机的数据统计功能，例如，发电量，可利用率，故障等信息的统计，使数据统计操作方便、快捷。
4、更方便用户操作，并且可对风电场进行快速维护。由于用户指令所使用的词汇均为风电场领域通用词汇，所以不需要对用户指令进行特别的学习与记忆，只需要知道用户指令组成规则，例如，只需输入“启动，5”，即可快速完成对风电场内的风机进行启动控制；
5、通过快捷的用户指令实现操作，满足不同用户的操作习惯的需求。例如，通过输入“启动，5”，来启动5号风机，可省去选择风机号的步骤，满足用户对通过一次操作实现控制的要求。
6、不必对风机和相应的操作按钮进行选择，减少了菜单界面，降低软件的研发成本，同时，降低软件多版本导致的复杂性，减少软件维护成本。
7、可由操作字段、操作对象字段来组成用户指令，使用户更容易掌握操作方法，降低培训和差旅成本。
将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明的实施例的风电场和中央监控设备的连接示意图；
图2示出根据本发明的实施例的中央监控设备的结构示意图；
图3示出根据本发明示例性实施例的用户指令的示意图；
图4示出了根据本发明示例性实施例的进行启动操作的示意图；
图5示出了根据本发明示例性实施例的进行复位操作的示意图；
图6示出了根据本发明示例性实施例的进行操作纠正的示意图；
图7示出了根据本发明示例性实施例的风机监控方法的流程图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
图1示出根据本发明的实施例的风电场和中央监控设备的连接示意图。
如图1所示，中央监控设备101通过光线通信线路104与风电场102中的风机103连接，例如，中央监控设备101可与两个或更多个风机103组成环状网络。中央监控设备101可控制风机103的运行，并且与风机103进行数据交互。通过光线通信线路104，中央监控设备101向风机103发送操作指令，并从风机103接收风机的信息，例如，风机运行数据等风机状态或风况数据等风机采集的信息等。中央监控设备101可根据接收的风机的信息进行统计分析，还可将统计分析的结果发送给风机103或通过中央监控设备101的界面显示给用户。
图2示出根据本发明的实施例的中央监控设备的结构示意图。
如图2所示，根据本发明的实施例的中央监控设备包括：用户指令交互模块201、控制模块202、数据通信模块203。
用户指令交互模块201用于接收用户通过命令栏输入的用户指令，用户指令的具体形式如图3所示。控制模块202用于根据接收到的用户指令产生操作指令。数据通信模块203通过通信线路与风电场的风机连接。用户可通过用户指令控制风机或进行数据统计，也就是说，可由数据通信模块203将产生的操作指令发送给风电场中的风机，或者也可由数据通信模块203接收来自风电场中的风机的信息并且由控制模块202根据数据通信模块203接收到的风机的信息执行与产生的操作指令对应的数据统计操作。
作为示例，中央监控设备还包括存储模块204，用于存储数据通信模块203接收到的风电场中的风机的信息。
作为示例，用户指令包括用于设定用户操作的操作字段，例如，操作字段包括以下项中的至少一项：启动、停机、维护、复位、限功率、偏航、故障统计、特定故障统计、发电量、可利用率、风速数据、以及排序。控制模块202包括：用户指令判断模块301、操作指令产生模块302、指令逻辑判断模块303和数据统计模块304。
用户指令判断模块301用于根据用户指令中的操作字段判断用户指令为风机控制指令或者风机数据统计指令；操作指令产生模块302用于当判断出所述用户指令为风机控制指令时，产生用于进行风机控制的操作指令和用于进行风机数据统计的操作指令中的至少一个操作指令，当判断出所述用户指令为风机数据统计指令时，产生用于进行风机数据统计的操作指令。
作为示例，用户指令判断模块301还用于当判断出用户指令为风机控制指令时，判断用户指令中是否包含用于设定操作对象的操作对象字段，例如，操作对象字段是风机编号或表示所有风机的字符串；当用户指令中包含所述操作对象字段时，操作指令产生模块302可基于所述操作对象字段产生用于进行风机控制的操作指令；指令逻辑判断模块303为所述操作指令添加时序；数据通信模块203按照所述时序所表示的顺序(例如，先后顺序)依次将所述操作指令发送给风电场中的与操作对象字段对应的风机。例如，为操作指令1-6分别添加时序1-6，数据通信模块203先发送时序1对应的操作指令1，然后，发送时序2对应的操作指令2，以此类推，最后发送时序6对应的操作指令6。
数据统计模块304用于当产生用于进行风机数据统计的操作指令时，对来自风电场中的风机的信息执行与用于进行风机数据统计的操作指令对应的数据统计操作。
作为示例，用户指令还包括用于设定统计范围的统计范围字段，数据统计模块304还用于根据用户指令中的统计范围字段执行所述数据统计操作。
作为示例，当用户指令中不包含操作对象字段时，操作指令产生模块302产生用于进行风机数据统计的操作指令，相应地，数据统计模块304可对来自风电场中的风机的信息执行与所述操作指令对应的数据统计操作。
作为示例，用户指令判断模块301还用于根据操作字段判断用户指令是否正确，在用户指令判断模块301判断出用户指令不正确时，由用户指令交互模块201显示提示信息。
作为示例，用户指令交互模块201还用于显示用户通过命令栏输入的用户指令，在数据通信模块203将产生的操作指令发送给风电场中的风机后显示操作结果信息，以及在数据统计模块304执行数据统计操作后显示执行结果。
图3示出根据本发明示例性实施例的用户指令的示意图，其中，用户指令1针对单台风机，用户指令2针对多台风机。
如图3所示，如果需要启动5号风机，用户只需要通过用户指令交互模块201输入“启动，5”，即可完成对5号风机的启动控制。当需要对多台风机(例如，5，12，27号风机)进行启动时，需要输入“启动，5，12，27”即可完成对5号、12号和27号风机的启动控制。类似地，可进行“停机”、“维护”和“复位”操作。作为示例，当操作多台风机时，可通过指令逻辑判断模块303来进行风机操作顺序自动控制，例如，为针对风机5、风机12和风机27的启动的操作指令添加时序，数据统计模块304根据操作指令的时序依次向风机5、风机12和风机27发送相应的操作指令。
在图3中，序号1-4列出了风机控制指令的示例，序号5-12列出了风机数据统计指令的示例。风机控制和数据统计的操作结果可通过用户指令交互模块201来显示。
当输入“限功率，5”时，可实现对5号风机的限功率的统计，当输入“限功率，5，12，27”时，可实现对5号、12号和27号风机的限功率的统计。
在图3中，可通过用户指令交互模块201在输入用户指令后输入统计范围，也可同时输入用户指令和统计范围，以便在统计范围所指的范围内进行数据统计。统计范围包括下限和上限。所述下限和上限可由日期中的数字的组合来表示。例如，“818”表示8月18日，“917”表示9月17日。又如，“808”表示8月8日，“20160809”表示2016年8月9日。所述上限和下限之间可通过“：”隔开等符号。
优选的，用户指令中可包括两个或更多个操作，例如，“排序，发电量，5，7，9”表示对5号、7号和9号风机分别进行发电量统计，并对统计后的发电量进行排序。
图4示出了根据本发明示例性实施例的进行启动操作的示意图。
如图4所示，用户指令交互模块201包括信息提示栏401和命令输入窗口402。用户输入的用户指令通过命令输入窗口402显示，控制模块202根据用户输入的用户指令并产生操作命令，数据通信模块203将控制模块202产生的操作命令发送给对应的5号风机。然后，可在信息提示栏401中显示“命令发送成功”，以提示用户。
图5示出了根据本发明示例性实施例的进行复位操作的示意图。
如图5所示，用户直接输入“复位”而未输入操作对象，在命令输入窗口502中显示“复位”。控制模块202根据用户输入进行统计操作，并通过信息提示栏501显示“当前故障风机：3，16，29”。此后，用户可再次输入“复位，ALL”以便对所有的故障风机进行复位，这里的“ALL”表示对所有故障风机进行复位。
图6示出了根据本发明示例性实施例的进行操作纠正的示意图。
如图6所示，用户输入了“停止，5”并且在命令输入窗口602中进行显示。但是，控制模块202的用户指令判断模块301识别出“停止”为错误的操作，并且查找出于错误的操作“停止”最为接近的操作“停机”。可通过信息提示栏601显示“指令错误”以提示用户，还可显示“请尝试‘停机，5’”，提示用户正确的用户指令输入方法。
图7示出了根据本发明示例性实施例的风机监控方法的流程图。
如图7所示，本实施例的风机监控方法包括：
步骤S701，接收用户通过命令栏输入的用户指令。
在接下来的步骤中，可根据用户输入的用户指令产生操作指令。
步骤S703，根据用户指令中的操作字段判断所述用户指令为风机控制指令或者风机数据统计指令。
当判断出所述用户指令为风机控制指令时，进行步骤S705，判断用户指令中是否包含用于设定操作对象的操作对象字段。如果用户指令中包含操作对象字段，则进行步骤S707，产生用于进行风机控制的操作指令。然后，进行步骤S709，为所述操作指令添加时序，并且按照所述时序所表示的先后顺序依次将所述操作指令发送给风电场中的与操作对象字段对应的风机。
当用户指令中不包含操作对象字段时，进行步骤S711，产生用于进行风机数据统计的操作指令。然后，进行步骤S713，对来自风电场中的风机的信息执行与所述操作指令对应的数据统计操作。
当判断出用户指令为数据统计指令时，进行步骤S715，产生用于进行风机数据统计的操作指令。然后进行步骤S717，对来自风电场中的风机的信息执行与用于进行风机数据统计的操作指令对应的数据统计操作。
根据本发明的智能型风电场的中央监控设备和风机监控方法，至少能够通过用户指令进行风机控制和数据统计，简化操作方式和操作时间，便于用户使用，并且会使软件版本统一化，避免了为需要不同操作方式的客户开发不同版本的软件的问题，从而可降低开发成本。
虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。
Claims (12)
1.一种智能型风电场的中央监控设备，其特征在于，所述中央监控设备包括：
用户指令交互模块，用于接收用户指令；
控制模块，用于根据接收到的用户指令产生操作指令；
数据通信模块，通过通信线路与风电场的风机连接，
其中，所述数据通信模块将所述操作指令发送给风电场中的风机；或者所述数据通信模块接收来自所述风机的信息，所述控制模块根据所述数据通信模块接收到的风机的信息执行与所述操作指令对应的数据统计操作，
其中，所述用户指令包括操作字段，所述控制模块包括：
用户指令判断模块，用于根据所述操作字段判断所述用户指令为风机控制指令或者风机数据统计指令；
操作指令产生模块，用于当判断出所述用户指令为风机控制指令时，产生用于进行风机控制的操作指令和用于进行风机数据统计的操作指令中的至少一个，当判断出所述用户指令为风机数据统计指令时，产生用于进行风机数据统计的操作指令。
2.如权利要求1所述的中央监控设备，其特征在于，
所述操作字段包括以下项中的至少一项：启动、停机、维护、复位、限功率、偏航、故障统计、特定故障统计、发电量、可利用率、风速数据、以及排序。
3.如权利要求1所述的中央监控设备，其特征在于，
所述用户指令判断模块还用于，当所述用户指令为风机控制指令时，确定所述用户指令中包含操作对象字段；
所述操作指令产生模块基于所述操作对象字段产生用于进行风机控制的操作指令；
所述控制模块还包括：指令逻辑判断模块，用于为所述操作指令添加时序；
所述数据通信模块还按照所述时序所表示的顺序依次将所述操作指令发送给风电场中的与所述操作对象字段对应的风机。
4.如权利要求1所述的中央监控设备，其特征在于，所述控制模块还包括：
数据统计模块，根据所述用于进行风机数据统计的操作指令对所述风机的信息执行与所述操作指令对应的数据统计操作。
5.如权利要求4所述的中央监控设备，其特征在于，
所述用户指令还包括用于设定统计范围的统计范围字段，所述数据统计模块还用于根据所述用户指令中的统计范围字段执行所述数据统计操作。
6.如权利要求1所述的中央监控设备，其特征在于，
所述用户指令判断模块还用于，当所述用户指令为风机控制指令时，确定所述用户指令中不包含操作对象字段；
所述操作指令产生模块产生用于进行风机数据统计的操作指令；
所述控制模块还包括：数据统计模块，用于对所述风机的信息执行与所述操作指令对应的数据统计操作。
7.如权利要求1所述的中央监控设备，其特征在于，
所述用户指令判断模块还用于根据所述操作字段判断所述用户指令是否正确；
所述用户指令交互模块还用于在所述用户指令不正确时，显示提示信息。
8.如权利要求3或6所述的中央监控设备，其特征在于，所述操作对象字段是风机编号或表示所有风机的字符串。
9.如权利要求1-7中任一项权利要求所述的中央监控设备，其特征在于，所述用户指令交互模块还用于：显示用户通过命令栏输入的用户指令，在数据通信模块将所述操作指令发送给所述风机后显示操作结果信息，以及在执行数据统计操作后显示执行结果。
10.一种智能型风电场的风机监控方法，其特征在于，所述风机监控方法包括：
接收用户指令；
根据接收到的用户指令产生操作指令；
将所述操作指令发送给风电场中的风机，或者接收来自所述风机的信息，并根据接收到的风机的信息执行与所述操作指令对应的数据统计操作，
其中，所述用户指令包括操作字段，所述根据接收到的用户指令产生操作指令的步骤包括：
根据所述操作字段判断所述用户指令为风机控制指令或者风机数据统计指令；
当判断出所述用户指令为风机控制指令时，产生用于进行风机控制的操作指令和用于进行风机数据统计的操作指令中的至少一个；
当判断出所述用户指令为风机数据统计指令时，产生用于进行风机数据统计的操作指令。
11.如权利要求10所述的风机监控方法，其特征在于，所述当判断出所述用户指令为风机控制指令时，产生用于进行风机控制的操作指令和用于进行风机数据统计的操作指令中的至少一个的步骤包括：
当判断出所述用户指令为风机控制指令时，确定所述用户指令中包含操作对象字段；
基于所述操作对象字段产生用于进行风机控制的操作指令，
相应地，所述将所述操作指令发送给风电场中的风机的步骤包括：
为所述操作指令添加时序，并且按照所述时序所表示的顺序依次将所述操作指令发送给风电场中的与所述操作对象字段对应的风机。
12.如权利要求10所述的风机监控方法，其特征在于，所述当判断出所述用户指令为风机控制指令时，产生用于进行风机控制的操作指令和用于进行风机数据统计的操作指令中的至少一个的步骤包括：
当所述用户指令为风机控制指令时，确定所述用户指令中不包含操作对象字段；
产生用于进行风机数据统计的操作指令，
相应地，所述根据接收到的风机的信息执行与所述操作指令对应的数据统计操作的步骤包括：
对所述风机的信息执行与所述操作指令对应的数据统计操作。
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