CN109001985B - 一种基于编码的光伏电站建模方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于编码的光伏电站建模方法及装置，将光伏电站设备和光伏电站数据信息采用编码方式来建立离散的光伏电站元数据，并根据光伏电站元数据来建立一次设备模型和通讯数据模型，通过元数据编码规则映射一次设备模型中的设备和通讯数据模型的设备。在导入相应通讯数据模型时，由于一次设备及设备量测信息与通讯数据模型的相关，通讯数据模型设备测点类型和测点属性能够自适应映射一次设备模型。本发明以一次设备模型数据测点作为数据源，达到建设光伏电站初期构建的光伏电站数据模型，解决了光伏电站建成后再调试通讯和现有采用以通讯数据模型测点为主的监控系统工作量大的问题，同时为光伏电站功率调节模型与预测模型提供数据。
Description
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种基于编码的光伏电站建模方法及装置。
背景技术
根据经济社会可持续发展的需要，可再生能源为主能源结构逐步取代化石能源为主的能源结构。其中，以光伏为主的新能源发电领域建设得到大力发展，每年装机容量与并网容量都在大幅度的增加。
但是，光伏发电厂站系统中设备类型多，设备数量比较大。在现有的监控系统中，常规基本监控以测点为单位来进行建模。对于一个100MW光伏电站，通讯接入的测点有十几万点，设备接入设备有1000多套，若以测点为单位来建模，监控页面与测点量大，以通讯数据模型为主的监控系统，每次都要进行数据关联，调试工作量相当大。另外，系统的维护性与可扩展性也不是很好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于编码的光伏电站建模方法及装置，用以解决采用以通讯数据模型测点为主的监控系统工作量大的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提出了一种基于编码的光伏电站建模方法，包括如下步骤：
1)将光伏电站设备与光伏电站数据信息进行分类并编码，并根据编码后的数据建立光伏电站元数据；
2)根据光伏电站元数据和光伏电站的实际运行设备，建立不同的光伏电站一次设备模板，一次设备模板包含设备、测点类型、测点属性的映射关系；
3)根据光伏电站一次设备模板，建立光伏电站的一次设备模型；
4)根据光伏电站元数据，建立与光伏电站一次设备模型具有映射关系的光伏电站通讯数据模型；
5)导入通讯数据模型时，根据通讯数据模型的设备、测点类型、测点属性来映射一次设备模型测点。
进一步的，采用字母编码方法来将光伏电站设备与光伏电站数据信息进行编码。
进一步的，所述光伏电站数据信息包括系统信息和量测信息；所述系统信息包括电压等级、厂站信息、设备运行方式、系统间隔分类及子类信息；所述量测信息包括遥测、遥脉、遥控和遥信信息。
进一步的，光伏电站设备与光伏电站数据信息的描述字段、字段约束信息，以及光伏电站通讯数据模型的文件采用XML形式进行存储。
进一步的，建立光伏电站元数据和光伏电站一次设备模型时，采用模型—视图—控制的系统架构方式。
本发明还提出一种基于编码的光伏电站建模装置，包括如下模块：
用于将光伏电站设备与光伏电站数据信息进行分类并编码，并根据编码后的数据建立光伏电站元数据的模块；
用于根据光伏电站元数据和光伏电站的实际运行设备，建立不同的光伏电站一次设备模板，一次设备模板包含设备、测点类型、测点属性的映射关系的模块；
用于根据光伏电站一次设备模板，建立光伏电站的一次设备模型的模块；
用于根据光伏电站元数据，建立与光伏电站一次设备模型具有映射关系的光伏电站通讯数据模型的模块；
用于导入通讯数据模型时，根据通讯数据模型的设备、测点类型、测点属性来映射一次设备模型测点的模块。
进一步的，采用字母编码方法来将光伏电站设备与光伏电站数据信息进行编码。
进一步的，所述光伏电站数据信息包括系统信息和量测信息；所述系统信息包括电压等级、厂站信息、设备运行方式、系统间隔分类及子类信息；所述量测信息包括遥测、遥脉、遥控和遥信信息。
进一步的，光伏电站设备与光伏电站数据信息的描述字段、字段约束信息，以及光伏电站通讯数据模型的文件采用XML形式进行存储。
进一步的，建立光伏电站元数据和光伏电站一次设备模型时，采用模型—视图—控制的系统架构方式。
本发明的有益效果：
本发明适合于光伏发电领域的系统建模，将光伏电站设备和光伏电站数据信息采用编码方式来建立离散的光伏电站元数据，并根据光伏电站元数据来建立一次设备模型和通讯数据模型，即光伏电站元数据为一次设备模型和通讯数据模型的纽带，通过元数据编码规则映射一次设备模型中的设备和通讯数据模型的设备。这样一来，在导入相应通讯数据模型时，由于一次设备与通讯数据模型的关联，通讯数据模型设备测点类型和测点属性能够自适应匹配一次设备模型。在光伏监控系统的图形建模的一次设备构建后，即使在通讯数据模型不断改变的情况下，监控系统的图形建模仍旧可以绘制，改动与导入通讯数据模型时不影响监控系统的监视图。本发明不再以通讯数据模型测点数据为直接数据源，而是将一次设备模型数据测点作为数据源，解决了现有采用以通讯数据模型测点为主的监控系统工作量大的问题。
总体来说，本发明一方面实现一次设备模型与通讯数据模型的分离，为图形自动构建、光伏电站模型构建提供依据，提高产品开发效率；另一方面为系统建模提供基础数据源，有效防止调试过程中数据不一致性的问题，同时提高了现场调试的效率。
附图说明
图1是元模型与一次设备模型中采用的系统构架图；
图2是光伏电站元数据、一次设备模型和通讯数据模型转换结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点及技术方案更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明做进一步的详细说明，但本发明的具体实施方式并不局限于此。
一种基于编码的光伏电站建模方法实施例：
为解决光伏电站监控系统的不足，本发明的基于编码的光伏电站建模方法包括如下步骤：
首先，将光伏电站设备与光伏电站数据信息进行分类，具体划分为：设备信息、量测信息和系统信息。将设备信息、量测信息和系统信息进行编码，每台设备包括对应采集量测信息，量测信息分成五种类型，遥测、遥信、遥脉、遥控、定值，通过厂站每层级的编码，建立光伏电站元数据，编码后的分类信息即为元数据。每种信息描述字段采用XML格式存储，字段约束信息也采用XML格式存储。
在本实施例中，采用一种简单方便、通俗易懂的方式来对数据进行编码，即采用字母编码的方式。数据的编码只是一种形式的定义，最重要的是不同的光伏电站设备以及光伏电站数据信息采用不同的编码，确保编码的唯一性。当然也可根据实际需求及习惯，采用其他的利于管理和识别的编码方式。具体的编码设置如下：
1)针对不同的设备进行编码，具体编码信息如下表1所示。
表1
2)针对量测信息进行编码。量测信息主要针对设备量测类型进行业务分类，每种量测类型有不同的编码。量测信息分为五种类型：遥测(YC)、遥信(YX)、遥控(YK)和遥脉(YM)，遥调(YT)。
下表2具体给出了遥测(YC)信息编码。
表2
针对遥测的数据类型，定义遥测子类型，子类型是对父类进一步扩充，是针对设备测点类型的进一步划分。遥测子类型信息编码如表3所示。
表3
按照此方法，可以将遥信、遥控和遥脉信息的数据类型及子类型进行编码。
3)针对系统信息进行编码。系统信息主要定义电压等级、厂站信息、设备运行方式、系统间隔分类及子类，将这些信息依次采用字母的形式进行编码。
其中，在光伏电站元数据建立过程中，采用如图1所示的架构方式对模型文件进行访问，即模型—视图—控制(Model—View—Controller，MVC)。模型体现数据字段、属性、约束及数据的关系。其中，约束实现对数据编码类型进一步的定义，不同数据对应只能存在某些数据分类，例如量测下遥测数据为电压，电压分为A、B、C、AB、AC、BC电压，只有这几种，最终实现设备量测量信息与通讯数据信息正确匹配，视图主要用于显示模型和人机交互，控制则是操作命令、业务数据的读取、写入。写操作时，把用户交互的模型数据存储指定数据库，读操作时把数据库中的数据按模型文件格式展示。既满足光伏电站信息编码的展示，也适合一次设备展示与控制，便于用户交互。采用MVC的系统架构方式对信息进行访问、控制、展示，可以对数据编码进行增加、修改、删除等操作。
通过MVC的系统架构方式，可以将光伏电站的所有数据信息的编码通过视图录入，最后存入数据库，如下表4为逆变器量测信息表。
表4
然后，根据光伏电站元数据和光伏电站的实际运行设备，建立不同的光伏电站一次设备模板，将设备、测点类型、测点属性映射。设备模板充分把量测信息与设备进行关联，厂站只用根据设备的数量与类型调用不同的设备模板。设备模板本身体现设备、测点、测点类型、属性信息的关联性。如下表5为模板设备信息表。
表5
其中，所属设备代表设备编号，即逆变器；父索引代表量测不同类型的编码的节点类型编号。
其次，根据光伏电站一次设备模板，建立光伏电站的一次设备模型。一次设备模型的构建是将一次设备模板实例化，根据光伏电站接入电压等级，每种电压等级下的间隔及间隔下设备，每种设备下的所有量测信息，每种量测信息的类型与子类型来构建。一次设备模型的构建全部来源于元数据，是对元数据进行更深层次与关系的关联，让一次设备模型完全符合光伏电站的结构形式。
一次设备模型反映实际光伏电站的厂站、间隔、设备，以及间隔与设备、设备与测点层次关系。将光伏电站所有的设备数量、类型、属性进行设备模板的映射，映射后数据信息体现光伏电站设备层次隶属关系。
接着，根据光伏电站元数据，建立与光伏电站一次设备模型具有映射关系的光伏电站通讯数据模型。通讯数据模型建立是以设备为核心的信息集合，目的是实现装置与监控系统的数据交互，通讯数据模型是以编码的方式，生成设备类型及设备量测信息、量测信息属性的模型文件。交互的核心是信息编码规则一致性，因此单装置通讯数据模型的建立也是以元数据中设备与量测数据为主。装置模型文件以XML形式存储，记录装置四遥信息与每个测点具体子类型、通信协议相关信息。图2反映通讯数据模型、元数据模型和一次设备模型的关系。
通讯数据模型是以单装置为核心，把整个装置信息以数据编码的方式进行存储，设备类型，数据类型，数据的子数据类型及子类的约束，同时把数据一些描述、通讯参数、设备地址等信息也存储到文件中，例如：
定义设备逆变器的编码：SNBQ；
逆变器设备有五种数据类型：
表6
每种测点类型下有多测点，例如：
表7
每个测点对类型的约束，如电流：A相电流，B相电流等，设备中测点信息编码都与一次备中测点类型或子类型相对应。
最后，导入通讯数据模型时，根据通讯数据模型的设备类型、量测类型、测点类型、测点属性来映射一次设备模型，通过编码规则进行匹配，当一次设备测点与通讯设备测点所有编码信息一致时，一次设备就能关联映射通讯测点，从而实现一次设备测点与通讯测点在软件模块内关联，通过一次设备就能找到通讯设备，通过一次设备量测点就能找到通讯测点。光伏电站的相关应用模型(光伏预测、调节系统)以一次设备模型进行构建，达到数据实时性与有效性。
通讯数据模型与一次设备模型共用厂站、间隔、设备，而通讯数据模型数据，通讯数据模型文件以设备为主。由于一次设备及设备下量测信息与通讯数据模型数据的相关性，导入相应通讯数据模型时，通讯数据模型设备测点类型与测点属性自动自适应匹配一次设备模型，从而使得不论通讯数据模型如何变动，在一次设备构建后，光伏监控系统的图形建模可以绘制，不影响监控系统的监视图。
一种基于编码的光伏电站建模装置实施例：
本发明的一种基于编码的光伏电站建模装置，包括如下模块：用于将光伏电站设备与光伏电站数据信息进行分类并编码，建立光伏电站元数据的模块；用于根据光伏电站元数据，建立不同的光伏电站一次设备模板，将设备、测点类型、测点属性映射的模块；用于根据光伏电站一次设备模板，建立光伏电站的一次设备模型的模块；用于根据光伏电站元数据，建立与光伏电站一次设备模型具有映射关系的光伏电站通讯数据模型的模块；用于导入通讯数据模型时，根据通讯数据模型的设备、测点类型、测点属性来映射一次设备模型的模块。
上述基于编码的光伏电站建模装置，实际上是基于本发明对应方法流程的一种计算机解决方案，即一种软件构架，上述各种模块即为与方法流程相对应的各处理模块或程序。由于对上述方法的介绍已经足够清楚完整，故不再对该装置进行详细描述。
在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于编码的光伏电站建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将光伏电站设备与光伏电站数据信息进行分类并编码，并根据编码后的数据建立光伏电站元数据；
2)根据光伏电站元数据和光伏电站的实际运行设备，建立不同的光伏电站一次设备模板，一次设备模板包含设备、测点类型、测点属性的映射关系；
3)根据光伏电站一次设备模板，建立光伏电站的一次设备模型；
4)根据光伏电站元数据，建立与光伏电站一次设备模型具有映射关系的光伏电站通讯数据模型；
5)导入通讯数据模型时，根据通讯数据模型的设备、测点类型、测点属性来映射一次设备模型测点。
2.根据权利要求1所述的基于编码的光伏电站建模方法，其特征在于，采用字母编码方法来将光伏电站设备与光伏电站数据信息进行编码。
3.根据权利要求1或2所述的基于编码的光伏电站建模方法，其特征在于，所述光伏电站数据信息包括系统信息和量测信息；所述系统信息包括电压等级、厂站信息、设备运行方式、系统间隔分类及子类信息；所述量测信息包括遥测、遥脉、遥控和遥信信息。
4.根据权利要求1或2所述的基于编码的光伏电站建模方法，其特征在于，光伏电站设备与光伏电站数据信息的描述字段、字段约束信息，以及光伏电站通讯数据模型的文件采用XML形式进行存储。
5.根据权利要求1或2所述的基于编码的光伏电站建模方法，其特征在于，建立光伏电站元数据和光伏电站一次设备模型时，采用模型—视图—控制的系统架构方式。
6.一种基于编码的光伏电站建模装置，其特征在于，包括如下模块：
用于将光伏电站设备与光伏电站数据信息进行分类并编码，并根据编码后的数据建立光伏电站元数据的模块；
用于根据光伏电站元数据和光伏电站的实际运行设备，建立不同的光伏电站一次设备模板，一次设备模板包含设备、测点类型、测点属性的映射关系的模块；
用于根据光伏电站一次设备模板，建立光伏电站的一次设备模型的模块；
用于根据光伏电站元数据，建立与光伏电站一次设备模型具有映射关系的光伏电站通讯数据模型的模块；
用于导入通讯数据模型时，根据通讯数据模型的设备、测点类型、测点属性来映射一次设备模型测点的模块。
7.根据权利要求6所述的基于编码的光伏电站建模装置，其特征在于，采用字母编码方法来将光伏电站设备与光伏电站数据信息进行编码。
8.根据权利要求6或7所述的基于编码的光伏电站建模装置，其特征在于，所述光伏电站数据信息包括系统信息和量测信息；所述系统信息包括电压等级、厂站信息、设备运行方式、系统间隔分类及子类信息；所述量测信息包括遥测、遥脉、遥控和遥信信息。
9.根据权利要求6或7所述的基于编码的光伏电站建模装置，其特征在于，光伏电站设备与光伏电站数据信息的描述字段、字段约束信息，以及光伏电站通讯数据模型的文件采用XML形式进行存储。
10.根据权利要求6或7所述的基于编码的光伏电站建模装置，其特征在于，建立光伏电站元数据和光伏电站一次设备模型时，采用模型—视图—控制的系统架构方式。
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