CN108234225B - 风力发电机组主从站间通信质量的监测方法和装置 - Google Patents

风力发电机组主从站间通信质量的监测方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种风力发电机组主从站间通信质量的监测方法和装置，该方法包括：统计当前通信周期主站的丢包数据；判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值；若当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准。通过当前通信周期的主站丢包数和历史上发生通信线路故障的主站丢包数的最小值进行对比，来监测当前通信周期的主从站间的通信质量，实现了对主从站间通信质量的监测，便于对风力发电机组的运行安全进行保护。

Description

风力发电机组主从站间通信质量的监测方法和装置
技术领域
本发明实施例涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组主从站间通信质量的监测方法和装置。
背景技术
风力发电机的主控系统是风力发电机控制系统的最重要的部分。在主控系统中包括：可编辑逻辑控制系统(英文为：Programmable logic control system，简称：PLC系统)、变桨控制系统和变频器控制系统等。
其中，PLC系统包括：主站和从站。还可以包括输入输出接口。其中，在PLC系统中采用EtherCat总线进行通信。其中，主站用于数据包的生成、处理以及接收从站发送的数据包，从站用于通过输入输出接口向风力发电机组对应的部件发送数据包以及将风力对应的部件发送的数据包返回给主站。
现有的PLC系统在主站和从站间的通信线路发生故障后，才会进行停机处理。由于停机处理是在发生通信线路故障后进行的，所以缺少了对主从站间通信质量的监测环节，不便于对风力发电机组的运行安全进行保护。
发明内容
本发明实施例提供一种风力发电机组主从站间通信质量的监测方法，该方法解决了现有技术中PLC系统主从站间的通信缺少对主从站间通信质量的监测环节，不便于对风力发电机组的运行安全进行保护的技术问题。
本发明实施例提供一种风力发电机组主从站间通信质量的监测方法，包括：
统计当前通信周期主站的丢包数据；
判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值；
若所述当前通信周期主站的丢包数据与所述通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准。
本发明实施例提供一种风力发电机组主从站间通信质量的监测装置，包括：
丢包数据统计单元，用于统计当前通信周期主站的丢包数据；
丢包数据判断单元，用于判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值；
预警标准确定单元，用于若所述当前通信周期主站的丢包数据与所述通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准。
本发明实施例提供一种风力发电机组主从站间通信质量的监测方法和装置，通过统计当前通信周期主站的丢包数据；判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值；若当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准。通过当前通信周期的主站丢包数和历史上发生通信线路故障的主站丢包数的最小值进行对比，来监测当前通信周期的主从站间的通信质量，实现了对主从站间通信质量的监测，便于对风力发电机组的运行安全进行保护。
附图说明
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一简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明风力发电机组主从站间通信质量的监测方法实施例一的流程图；
图2为本发明风力发电机组主从站间通信质量的监测方法实施例二的流程图；
图3为本发明风力发电机组主从站间通信质量的监测装置实施例一的结构示意图；
图4为本发明风力发电机组主从站间通信质量的监测装置实施例二的结构示意图。
具体实施方式
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。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
图1为本发明风力发电机组主从站间通信质量的监测方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例提供的风力发电机组主从站间通信质量的监测方法的执行主体为风力发电机组主从站间通信质量的监测装置，则本实施例提供的风力发电机组主从站间通信质量的监测方法包括以下几个步骤。
步骤101，统计当前通信周期主站的丢包数据。
本实施例中，主从站间采用的通信协议可以为EtherCat协议，所以主从站之间的通信线路可以为EtherCat总线。
本实施例中，在当前通信周期内主站会向从站发送数据包，从站根据接收到的数据包会向主站返回相应的数据包。主站根据当前通信周期内发送和接收到的对应数据包的总量统计当前通信周期主站的丢包数据。
可以理解的是，本实施例中，主站发送给从站的数据包与从站返回给主站的数据包的对应关系，可根据数据包的标识信息进行确定。
其中，主站的丢包数据可以为主站的丢包数，还可以为主站的丢包率，本实施例中，对此不做限定。
若当前通信周期内统计的主站的丢包数据为主站丢包数，则主站的丢包数为：当前通信周期内主站发送给从站的数据包总数减去从站返回给主站对应的数据包总数。若当前通信周期内统计的主站的丢包数据为主站的丢包率，则主站的丢包率为：当前通信周期内从站返回给主站的数据包总数与主站发送给从站对应的数据包总数的比值。
步骤102，判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值。
本实施例中，通信线路故障预警线是根据历史预设时间段内的主站的丢包数据统计得到的。具体方法可以为：首先对历史预设时间段内的每个通信周期的主站丢包数进行统计，然后获取主从站间发生通信线路故障的通信周期的主站丢包数。其中，该主从站间发生通信线路故障的通信周期为多个，最后，根据主从站间发生通信线路故障的多个通信周期的主站丢包数，对通信线路故障预警线进行拟合，以得到通信线路故障预警线。该通信线路的故障预警线为一条近似直线的曲线。
本实施例中，为了得到风力发电机组更精确的通信线路故障预警线，历史预设时间段的数值越大越好。如可以为3个月、半年或更长时间。
步骤103，若当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准。
结合步骤102-步骤103对本实施例进行说明。具体地，本实施例中，判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值的目的是确定当前通信周期的主从站间的通信质量。若当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则说明当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据很接近，在下一个通信周期内主站的丢包数据很大概率上等于或大于信线路故障预警线的最小丢包数据，发生主从站间的通信线路故障，风力发电机组进行停机。所以，若当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则说明当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准，可发出预警。若当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值未达到预设预警阈值，则说明当前通信周期主从站间的通信质量较好，未达到预警标准，可继续进行主从站间的通信。
本实施例提供的风力发电机组主从站间通信质量的监测方法，通过统计当前通信周期主站的丢包数据；判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值；若当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准。通过当前通信周期的主站丢包数和历史上发生通信线路故障的主站丢包数的最小值进行对比，来监测当前通信周期的主从站间的通信质量，实现了对主从站间通信质量的监测，便于对风力发电机组的运行安全进行保护。
图2为本发明风力发电机组主从站间通信质量的监测方法实施例二的流程图，如图2所示，本实施例提供的风力发电机组主从站间通信质量的监测方法，是在本发明风力发电机组主从站间通信质量的监测方法实施例一的基础上，还包括了通信线路故障预警线拟合的步骤，并且还包括了预警和获取每个主从站间的通信线路的故障等级的步骤，则本实施例提供的风力发电机组主从站间通信质量的监测方法包括以下步骤。
步骤201，统计当前通信周期主站的丢包数据。
进一步地，本实施例中，主站的丢包数据为：主站的丢包数或主站的丢包率。
步骤202，对历史预设时间段的第一通信周期内主站的丢包数据进行统计。
其中，第一通信周期为历史预设时间段内主从站间发生通信线路故障的通信周期。
具体地，本实施例中，对风力发电机组的PLC系统的主从站间发生通信线路故障对应的第一通信周期的主站的丢包数据进行统计。该历史预设时间段中包括了多个第一通信周期。每个第一通信周期内均有一个主站的丢包数据，所以统计的主站丢包数也有多个。
步骤203，对第一通信周期内主站的丢包数据进行拟合，以获取通信线路故障预警线。
具体地，可采用曲线拟合方法对多个第一通信周期内的主站的丢包数据进行曲线拟合，拟合出的曲线为通信线路故障预警线。由于风力发电机组每次发生通信线路故障时对应的主站的丢包数据是近似的，所以拟合出的该通信线路故障预警线近似为一条直线。
其中，采用的曲线拟合方法可以为最小二乘法或其他曲线拟合方法，本实施例中对此不做限定。
可以理解的是，步骤201和步骤202-步骤203之间并没有严格的时序限制。
步骤204，判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值，若是，则执行步骤205，否则，执行步骤208。
本实施例中，判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值，已达到判断当前通信周期主从站间的通信质量的目的。
其中，若主站的丢包数据为主站的丢包数，则预设预警阈值可以为3、5或其他适宜的数值，若主站的丢包数据为主站的丢包率，则预设预警阈值可以为3％、5％或其他适宜的数值。
步骤205，确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准。
本实施例中，若当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则说明当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据很接近，当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准，可发出预警。
步骤206，向风力发电机组发出通信线路故障预警，以使风力发电机组进行停机处理。
进一步地，本实施例中，在确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准后，通过声音和/或灯光等方式发出通信线路故障预警，在发出通信线路故障预警后，相应的控制系统控制风力发电机组进行停机处理。以达到在发生通信线路故障前就进行了停机处理。
步骤207，确定当前通信周期主站与各个从站间的通信线路的故障等级。
具体地，本实施例中，在PLC系统中包括多个从站，在每个从站和主站间均具有通信线路。在进行停机处理后，需要对通信线路故障进行排除。在进行通信线路故障排除时，需要确定在当前通信周期内主站与各个从站间的通信线路的故障等级，以对通信线路故障等级高的通信线路优先进行排除，无通信线路故障的不进行排除。
进一步地，确定当前通信周期主站与各个从站间的通信线路的故障等级具体包括：
首先，统计当前通信周期每个从站的循环冗余校验码错误数。
其中，循环冗余校验码错误数简称为：CRC错误数。
具体地，本实施例中，对主站发送给各个从站的数据包设定标识信息，若从站接收到了该数据包，则向主站发送响应消息，响应消息中携带该数据包的标识信息。统计当前通信周期内是否接收到发送给所有从站的数据包的响应消息，若存在没有接收到的响应消息，则说明发生了循环冗余校验码错误，根据上述方法统计当前通信周期每个从站的循环冗余校验码错误数。
然后，根据循环冗余校验码错误数确定主站与各个从站间的通信线路的故障等级。
可以理解的是，从站的循环冗余校验码错误数越多，则说明该从站与主站间的通信线路的故障越严重，越需要优先进行通信线路故障的排除。若从站的循环冗余校验码错误数接近于零，则说明该从站与主站间的通信线路未出现故障，通信质量良好。
本实施例中，可预先设定多个通信线路故障等级阈值，将每个从站的循环冗余校验码错误数与通信线路故障等级阈值进行对比，以确定主站与各个从站间的通信线路的故障等级。
步骤208，确定当前通信周期的主从站间的通信质量未达到预警标准，控制风力发电机组按照当前状态运行。
具体地，本实施例中，若当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值未达到预设预警阈值，则说明当前通信周期的主从站间的通信质量未达到预警标准，当前通信周期内主从站间的通信质量良好，则控制风力发电机组按照当前状态运行。
本实施例提供的风力发电机组主从站间通信质量的监测方法，通信线路故障预警线是对历史预设时间段内第一通信周期内的主站的丢包数据进行统计，并对第一通信周期的主站的丢包数据进行拟合得到的，使判断当前通信周期主从站间的通信质量是否达到预警标准更加准确。
本实施例提供的风力发电机组主从站间通信质量的监测方法，在确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准后，向风力发电机组发出通信线路故障预警，以使风力发电机组进行停机处理，能够在发生通信线路故障前就进行了预警并进行停机处理，能够更好地保护风力发电机组的运行安全。并且在向风力发电机组发出通信线路故障预警后，确定当前通信周期主站与各个从站间的通信线路的故障等级，为通信线路故障的排查提供依据，提高了通信线路故障的排除效率。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图3为本发明风力发电机组主从站间通信质量的监测装置实施例一的结构示意图，如图3所示，本实施例提供的风力发电机组主从站间通信质量的监测装置包括：丢包数据统计单元31，丢包数据判断单元32和预警标准确定单元33。
其中，丢包数据统计单元31，用于统计当前通信周期主站的丢包数据。丢包数据判断单元32，用于判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值。预警标准确定单元33，用于若当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准。
本实施例提供的风力发电机组主从站间通信质量的监测装置可以执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图4为本发明风力发电机组主从站间通信质量的监测装置实施例二的结构示意图，如图4所示，本实施例提供的风力发电机组主从站间通信质量的监测装置在本发明风力发电机组主从站间通信质量的监测装置实施例一的基础上，还包括：历史丢包数据统计单元41，通信线路故障预警线获取单元42，通信线路故障预警单元43和故障等级确定单元44。
其中，主站的丢包数据为：主站的丢包数或主站的丢包率。
进一步地，历史丢包数据统计单元41，用于对历史预设时间段的第一通信周期内主站的丢包数据进行统计，其中，第一通信周期为历史预设时间段内主从站间发生通信线路故障的通信周期。通信线路故障预警线获取单元42，用于对第一通信周期内主站的丢包数据进行拟合，以获取通信线路故障预警线。
进一步地，通信线路故障预警单元43，用于向风力发电机组发出通信线路故障预警，以使风力发电机组进行停机处理。故障等级确定单元44，用于确定当前通信周期主站与各个从站间的通信线路的故障等级。
进一步地，故障等级确定单元44，具体包括：循环冗余校验码错误数统计模块44a和故障等级确定模块44b。
其中，循环冗余校验码错误数统计模块44a，用于统计当前通信周期每个从站的循环冗余校验码错误数。故障等级确定模块44b，用于根据循环冗余校验码错误数确定主站与各个从站间的通信线路的故障等级。
本实施例提供的风力发电机组主从站间通信质量的监测装置可以执行图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种风力发电机组主从站间通信质量的监测方法，其特征在于，包括：
统计当前通信周期主站的丢包数据；
判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值；
若所述当前通信周期主站的丢包数据与所述通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准；
所述判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值之前，还包括：
对历史预设时间段的第一通信周期内主站的丢包数据进行统计，其中，所述第一通信周期为历史预设时间段内主从站间发生通信线路故障的通信周期；
对所述第一通信周期内主站的丢包数据进行拟合，以获取所述通信线路故障预警线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准之后，还包括：
向所述风力发电机组发出通信线路故障预警，以使所述风力发电机组进行停机处理；
确定当前通信周期主站与各个从站间的通信线路的故障等级。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定当前通信周期主站与各个从站间的通信线路的故障等级具体包括：
统计当前通信周期每个从站的循环冗余校验码错误数；
根据所述循环冗余校验码错误数确定主站与各个从站间的通信线路的故障等级。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述主站的丢包数据为：主站的丢包数或主站的丢包率。
5.一种风力发电机组主从站间通信质量的监测装置，其特征在于，包括：
丢包数据统计单元，用于统计当前通信周期主站的丢包数据；
丢包数据判断单元，用于判断当前通信周期主站的丢包数据与通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值是否达到预设预警阈值；
预警标准确定单元，用于若所述当前通信周期主站的丢包数据与所述通信线路故障预警线的最小丢包数据的差值达到预设预警阈值，则确定当前通信周期主从站间的通信质量达到预警标准；
历史丢包数据统计单元，用于对历史预设时间段的第一通信周期内主站的丢包数据进行统计，其中，所述第一通信周期为历史预设时间段内主从站间发生通信线路故障的通信周期；
通信线路故障预警线获取单元，用于对所述第一通信周期内主站的丢包数据进行拟合，以获取所述通信线路故障预警线。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
通信线路故障预警单元，用于向所述风力发电机组发出通信线路故障预警，以使所述风力发电机组进行停机处理；
故障等级确定单元，用于确定当前通信周期主站与各个从站间的通信线路的故障等级。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述故障等级确定单元，具体包括：
循环冗余校验码错误数统计模块，用于统计当前通信周期每个从站的循环冗余校验码错误数；
故障等级确定模块，用于根据所述循环冗余校验码错误数确定主站与各个从站间的通信线路的故障等级。
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