CN108449331B - 一种风力发电机组多级监控联锁控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组多级监控联锁控制系统，其中监控系统权限信息存储模块用于保存监控系统数据，权限分配请求接收模块接收监控系统的权限分配请求，将信息分送给账户凭证校验模块和通信地址校验模块，账户凭证校验模块和通信地址校验模块分别对用户的账户信息和监控系统的通信地址进行校验，将校验结果发送给权限分配模块，权限分配模块对监控系统进行权限分配，通讯状态校验模块用于对持有操作权限监控系统的通讯状态进行监测，权限回收模块用于回收操作权限。本发明通过对监控系统的用户账户信息、通信地址、地理位置因素进行综合鉴权和联锁控制，保证风机操作权限的分配的安全性和可靠性。

Description

一种风力发电机组多级监控联锁控制系统

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，更为具体地讲，涉及一种风力发电机组多级监控联锁控制系统。

背景技术

风力发电机组常简称为“风机”，是将风能转换为电能的基本装置，是整个风电系统的基础，它的工作原理是：风驱动风轮，风轮的转动经过传动系统后带动发电机转动，发电机则将机械能转换为电能；偏航系统用于调整风机方向使其能够充分利用风能；控制系统则用于调节风机的工作状态。

风电监控系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，它可以对现场的风机进行实时监视和控制，以实现数据采集、设备控制、参数测量与调节以及对各类信号进行报警等功能。风电场多位于山区，分布面积较广，因此风场运维人员常常需要野外作业，风电监控系统通过各种监控手段对风电场风机的运行状态以及生产运行数据进行实时采集和分析传输和显示，实现对风场内的风力机组设备进行集中综合控制。风场运营人员不必亲临现场即可及时了解分布于风电场各处的风机的当前生产运行状况，实时掌控风场设备的运行状态，及时捕捉设备运行的异常和报警信号，加强生产监管力度，提高机组运行的安全性和可靠性。

风电监控系统是一个分布式的系统，根据监控系统所在位置的不同，可以将整个系统划分为不同的层次。图1是风电监控系统层次示例图。如图1所示，该示例中将风电监控系统分为风机机舱监控系统、风机塔基监控系统、风电场本地监控系统、集团远程监控系统4个层次。从风机安全运营的角度出发，任意时刻，至多只能有一个监控系统能够向风机发送控制命令以操作风机，因此，需要一个控制系统来控制风机操作权限的分配，保证风机的安全操作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风力发电机组多级监控联锁控制系统，通过对监控系统的用户账户信息、通信地址、地理位置因素进行综合鉴权和联锁控制，保证风机操作权限分配的安全性和可靠性。

为实现上述发明目的，本发明风力发电机组多级监控联锁控制系统包括监控系统权限信息存储模块、权限分配请求接收模块、账户校验模块、通信地址校验模块、权限分配模块、通讯状态校验模块和权限回收模块，其中：

监控系统权限信息存储模块用于保存风电发电机组监控系统中各个用户的操作权限优先级，各个监控系统的通信地址在整个风电发电机组监控网络中地理位置以及各个监控系统的地理位置所对应的操作权限优先级；

权限分配请求接收模块用于接收来自监控系统的权限分配请求信息，权限分配请求信息包括监控系统当前用户的账户信息、监控系统的通信地址，将监控系统当前用户的账户信息发送给账户凭证校验模块，将监控系统的通信地址发送给通信地址校验模块；

账户校验模块用于对监控系统当前用户的账户信息进行校验，向权限分配模块发送账户校验结果，如果校验成功，账户校验结果为当前用户的账户信息，否则为账户校验失败信息；

通信地址校验模块用于对监控系统的通信地址进行校验，向权限分配模块发送通信地址校验结果，如果校验成功，通信地址校验结果为监控系统的通信地址，否则为通信地址校验失败信息；

权限分配模块用于接收账户校验结果、通信地址校验结果、权限请求监控系统的用户账户信息和通信地址，对监控系统进行权限分配，其具体分配步骤如下：

S1：首先判断两项校验是否通过，如果接收到账户校验失败信息或通信地址校验失败信息则说明校验不通过，进入步骤S10，否则进入步骤S2；

S2：判断当前是否存在持有操作权限的监控系统，如果存在，进入步骤S3，否则进入步骤S8；

S3：查询持有操作权限监控系统的持有用户的账户信息和该监控系统的通信地址；

S4：根据接收的权限请求监控系统的用户的账户信息和通信地址，持有操作权限监控系统的持有用户的账户信息和通信地址，从监控系统权限信息存储模块中查询得到两个用户对应的操作权限优先级，根据通信地址查询得到两个监控系统所在位置，并获取对应的操作权限优先级；

S5：判断权限请求监控系统的位置权限优先级是否高于持有操作权限监控系统，如果是，进入步骤S6，否则进入步骤S7；

S6：判断权限请求监控系统的用户权限优先级是否高于持有权限操作权限监控系统，如果是，进入步骤S8，否则进入步骤S7；

S7：发送心跳包检测持有操作权限监控系统连接是否正常，如果正常，进入步骤S10，否则进入步骤S8。

S8、发送心跳包检测权限请求监控系统连接是否正常，如果正常，进入步骤S9：否则进入步骤S10。

S9：为权限请求监控系统分配操作权限，保存该监控系统的持有用户信息和通信地址；

S10：不为权限请求监控系统分配操作权限；

通讯状态校验模块用于对持有操作权限监控系统的通讯状态进行监测，从权限分配模块中读取当前持有操作权限监控系统的信息，周期性地向持有操作权限监控系统发送心跳包，检测通讯状态，如果没有收到持有操作权限监控系统的反馈或者反馈超时，则认定持有操作权限监控系统通讯中断或存在故障，向权限回收模块发送权限回收指令，否则不作任何操作；

权限回收模块用于回收操作权限，包括以下方式：对预先预置的权限回收条件进行监测，在条件达到时将权限分配模块中持有操作权限监控系统的信息清空，收回操作权限；在接收到通讯状态校验模块发送的权限回收指令后，将权限分配模块中持有操作权限监控系统的信息清空，收回操作权限；在接收到持有操作权限监控系统主动发送的权限释放信息后，将权限分配模块中持有操作权限监控系统的信息清空，收回操作权限。

本发明风力发电机组多级监控联锁控制系统，其中监控系统权限信息存储模块用于保存监控系统数据，权限分配请求接收模块接收监控系统的权限分配请求，将信息分送给账户凭证校验模块和通信地址校验模块，账户凭证校验模块和通信地址校验模块分别对用户的账户信息和监控系统的通信地址进行校验，将校验结果发送给权限分配模块，权限分配模块对监控系统进行权限分配，通讯状态校验模块用于对持有操作权限监控系统的通讯状态进行监测，权限回收模块用于回收操作权限。本发明通过对监控系统的用户账户信息、通信地址、地理位置因素进行综合鉴权和联锁控制，保证风机操作权限的分配的安全性和可靠性。

附图说明

图1是风电监控系统层次示例图；

图2是本发明风力发电机组多级监控联锁控制系统的具体实施方式结构图；

图3是本发明中权限分配模块进行权限分配的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图2是本发明风力发电机组多级监控联锁控制系统的具体实施方式结构图。如图2所示，本发明风力发电机组多级监控联锁控制系统包括监控系统权限信息存储模块1、权限分配请求接收模块2、账户校验模块3、通信地址校验模块4、权限分配模块5、通讯状态校验模块6和权限回收模块7，下面分别对每个部分进行详细说明。

监控系统权限信息存储模块1用于保存风电发电机组监测系统中各个用户的操作权限优先级，各个监控系统的通信地址在整个风电发电机组监控网络中地理位置以及各个监控系统的地理位置所对应的操作权限优先级。为防止黑客通过远程主机对风机监控系统发动攻击从而获取风机的操作控制权限，本明发限定风机操作权限的分配仅限定在风电机机舱监控系统一级。

权限分配请求接收模块2用于接收来自监控系统的权限分配请求信息，权限分配请求信息包括监控系统当前用户的账户信息、监控系统的通信地址，将监控系统当前用户的账户信息发送给账户凭证校验模块3，将监控系统的通信地址发送给通信地址校验模块4。

账户校验模块3用于对监控系统当前用户的账户信息进行校验，向权限分配模块5发送账户校验结果，如果校验成功，账户校验结果为当前用户的账户信息，否则为账户校验失败信息。账户校验的主要目的是验证发送请求获取权限的用户是不是系统所允许的用户，是风机安全的重要保障。本实施例中采用账户凭证来对用户账户进行校验，账户校验的具体过程如下：从用户的账户信息中提取出其账户和账户凭证，使用MD5+Salt加密该账户凭证，根据账户从预先存储的凭证库中查询得到对应的凭证，比较两个凭证，如果凭证一致，则校验成功，否则校验失败。

通信地址校验模块4用于对监控系统的通信地址进行校验，向权限分配模块5发送通信地址校验结果，如果校验成功，通信地址校验结果为监控系统的通信地址，否则为通信地址校验失败信息。进行通信地址校验是为了防止通信地址方面的攻击，本实施例中各级监控系统与多级监控联锁控制系统的通信采用TCP/IP协议，通信地址即为IP地址，其IP地址校验的具体过程如下：先判断IP地址是否属于各级监控系统与多级监控联锁控制系统所在局域网内，如果不是，则校验失败，否则再根据用户账户查找对应的IP列表，看该用户是否注册了发送请求的IP，如果没有注册则认为发送请求的属于攻击，校验失败，否则校验成功。

权限分配模块5用于接收账户校验结果、通信地址校验结果、权限请求监控系统的用户账户信息和通信地址，对监控系统进行权限分配。图3是本发明中权限分配模块进行权限分配的流程图。如图3所示，权限分配的具体过程如下：

S301：首先判断两项校验是否通过，如果接收到账户校验失败信息或通信地址校验失败信息则说明校验不通过，则进入步骤S310，否则进入步骤S302。

S302：判断当前是否存在持有操作权限的监控系统，如果存在，进入步骤S303，否则进入步骤S308。

S303：查询持有操作权限监控系统的信息：

查询持有操作权限监控系统的持有用户的账户信息和该监控系统的通信地址。

S304：查询权限优先级：

根据接收的权限请求监控系统的用户的账户信息和通信地址，持有操作权限监控系统的持有用户的账户信息和通信地址，从监控系统权限信息存储模块1中查询得到两个用户对应的操作权限优先级，根据通信地址查询得到两个监控系统所在位置，并获取对应的操作权限优先级。

S305：判断权限请求监控系统的位置权限优先级是否高于持有操作权限监控系统，如果是，进入步骤S306，否则进入步骤S307。

S306：判断权限请求监控系统的用户权限优先级是否高于持有权限操作权限监控系统，如果是，进入步骤S308，否则进入步骤S307。

S307：发送心跳包检测持有操作权限监控系统连接是否正常，如果正常，进入步骤S310，否则进入步骤S308。

S308：发送心跳包检测权限请求监控系统连接是否正常，如果正常，进入步骤S309，否则进入步骤S310。

S309：为权限请求监控系统分配操作权限，保存该监控系统的持有用户信息和通信地址。

S310：不为权限请求监控系统分配操作权限。

通讯状态校验模块6用于对持有操作权限监控系统的通讯状态进行监测，从权限分配模块中读取当前持有操作权限监控系统的信息，周期性地向持有操作权限监控系统发送心跳包，检测通讯状态，如果没有收到持有操作权限监控系统的反馈或者反馈超时，则认定持有操作权限监控系统通讯中断或存在故障，向权限回收模块发送权限回收指令，否则不作任何操作。通讯状态校验模块6是风机多级监控联锁控制系统非常重要的一个模块，是保证故障后，系统不出现死锁的重要手段。

权限回收模块7用于回收操作权限，分为两种方式，一种是主动方式，对预先预置的权限回收条件进行监测，在条件达到时将权限分配模块5中持有操作权限监控系统的信息清空，收回操作权限。权限回收条件可以是获取操作权限的最大时长，或者是操作空闲的最大时长，权限回收模块7对权限回收条件的相关参数进行监控，一旦满足权限回收条件，即收回操作权限。一种被动方式，而被动方式又分为两种，一种是在接收到通讯状态校验模块6发送的权限回收指令后，将权限分配模块5中持有操作权限监控系统的信息清空，收回操作权限；还有一种是在接收到持有操作权限监控系统主动发送的权限释放信息后，将权限分配模块5中持有操作权限监控系统的信息清空，收回操作权限。通过权限回收模块，能够在持有操作权限监控系统发生故障时及时收回操作权限，并且可以避免高优先级的监控系统长期无效占用操作权限，使联锁控制更加合理，提高联锁控制的可靠性和安全性。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (1)

1.一种风力发电机组多级监控联锁控制系统，其特征在于包括监控系统权限信息存储模块、权限分配请求接收模块、账户校验模块、通信地址校验模块、权限分配模块、通讯状态校验模块和权限回收模块，其中：

监控系统权限信息存储模块用于保存风电发电机组监控系统中各个用户的操作权限优先级，各个监控系统的通信地址在整个风电发电机组监控网络中地理位置以及各个监控系统的地理位置所对应的操作权限优先级；

权限分配请求接收模块用于接收来自监控系统的权限分配请求信息，权限分配请求信息包括监控系统当前用户的账户信息、监控系统的通信地址，将监控系统当前用户的账户信息发送给账户凭证校验模块，将监控系统的通信地址发送给通信地址校验模块；

账户校验模块用于对监控系统当前用户的账户信息进行校验，向权限分配模块发送账户校验结果，如果校验成功，账户校验结果为当前用户的账户信息，否则为账户校验失败信息；

通信地址校验模块用于对监控系统的通信地址进行校验，向权限分配模块发送通信地址校验结果，如果校验成功，通信地址校验结果为监控系统的通信地址，否则为通信地址校验失败信息；

权限分配模块用于接收账户校验结果、通信地址校验结果、权限请求监控系统的用户账户信息和通信地址，对监控系统进行权限分配，其具体分配步骤如下：

S1：首先判断两项校验是否通过，如果接收到账户校验失败信息或通信地址校验失败信息则说明校验不通过，则进入步骤S10，否则进入步骤S2；

S2：判断当前是否存在持有操作权限的监控系统，如果存在，进入步骤S3，否则进入步骤S8；

S3：查询持有操作权限监控系统的持有用户的账户信息和该监控系统的通信地址；

S4：根据接收的权限请求监控系统的用户的账户信息和通信地址，持有操作权限监控系统的持有用户的账户信息和通信地址，从监控系统权限信息存储模块中查询得到两个用户对应的操作权限优先级，根据通信地址查询得到两个监控系统所在位置，并获取对应的操作权限优先级；

S5：判断权限请求监控系统的位置层次位置权限优先级是否高于持有操作权限监控系统，如果是，进入步骤S6，否则进入步骤S7；

S6：判断权限请求监控系统的用户权限优先级是否高于持有操作权限监控系统，如果是，进入步骤S8，否则进入步骤S7；

S7：发送心跳包检测持有操作权限监控系统连接是否正常，如果正常，进入步骤S10，否则进入步骤S8；

S8：发送心跳包检测权限请求监控系统连接是否正常，如果正常，进入步骤S9，否则进入步骤S10；

S9：为权限请求监控系统分配操作权限，保存该监控系统的持有用户信息和通信地址；

S10：不为权限请求监控系统分配操作权限；

通讯状态校验模块用于对持有操作权限监控系统的通讯状态进行监测，从权限分配模块中读取当前持有操作权限监控系统的信息，周期性地向持有操作权限监控系统发送心跳包，检测通讯状态，如果没有收到持有操作权限监控系统的反馈或者反馈超时，则认定持有操作权限监控系统通讯中断或存在故障，向权限回收模块发送权限回收指令，否则不作任何操作；

权限回收模块用于回收操作权限，包括以下方式：对预先预置的权限回收条件进行监测，在条件达到时将权限分配模块中持有操作权限监控系统的信息清空，收回操作权限；在接收到通讯状态校验模块发送的权限回收指令后，将权限分配模块中持有操作权限监控系统的信息清空，收回操作权限；在接收到持有操作权限监控系统主动发送的权限释放信息后，将权限分配模块中持有操作权限监控系统的信息清空，收回操作权限。

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