CN110233788A - 使系统控制单元与多台发电设备通信的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及使系统控制单元与多台发电设备通信的方法。在系统控制单元与空间分布的共同向相连的馈电网馈送电能的多台发电设备通信时，系统控制单元的请求数据和发电设备的设备数据在共同的网关进行接收。在网关中，将请求数据与设备数据从不同的数据模型转换成元数据模型。在网关中管理经过转换的设备数据，并管理经过转换的请求数据，由此产生按照元数据模型的、由设备数据组合的发送至特定系统控制单元(的数据响应和/或发送至特定发电设备的控制命令。数据响应和/或控制命令在网关中从元数据模型转换成特定系统控制单元和/或发电设备的数据模型。经转换的数据响应和/或控制命令从网关发送至特定的系统控制单元和/或发电设备。
Description
本申请是申请日为2014年11月10日，申请号为201480061429.X，发明名称为“使系统控制单元与多台发电设备通信的方法(原名称为“用于使系统控制单元通过网关与多台发电设备通信的方法以及适当配置和编程的数据服务器”)”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于使系统控制单元与空间分布的多台发电设备通信的方法，这些发电设备一起向相连的馈电网馈送电能。本发明特别涉及具有如下特征的方法：一种用于使系统控制单元与空间分布的多台发电设备通信的方法，所述发电设备共同向相连的馈电网馈送电能，其中，所述系统控制单元的请求数据和所述发电设备的设备数据在共同的网关进行接收，其中，在所述网关中对所述设备数据进行管理，并且在所述网关中对所述请求数据进行处理，以及其中，从所述网关将控制命令发送至所述发电设备和/或将数据响应发送至所述系统控制单元，所述数据响应是对所述请求数据进行处理的结果。此外，本发明还涉及通过相应配置和编程的数据服务器来实施所述方法。
背景技术
从WO 2010/058013 A2中已知一种具有如下所述特征的方法：一种用于使系统控制单元与空间分布的多台发电设备通信的方法，所述发电设备共同向相连的馈电网馈送电能，其中，所述系统控制单元的请求数据和所述发电设备的设备数据在共同的网关进行接收，其中，在所述网关中对所述设备数据进行管理，并且在所述网关中对所述请求数据进行处理，以及其中，从所述网关将控制命令发送至所述发电设备和/或将数据响应发送至所述系统控制单元，所述数据响应是对所述请求数据进行处理的结果。WO 2010/058013 A2公开了一种用于将运行数据传送到监控单元的方法，其中运行数据涉及多个逆变器单元的实际运行。所述逆变器单元将电力馈送到馈电网。在已知的方法中，通过逻辑树形结构的网络中的多个中间数据处理单元将逆变器单元连接到中央监控单元上。运行数据由各逆变器单元传送到中间单元，所述逆变器单元连接在该中间单元上。在每个传送运行数据的中间单元中，将相同类型的运行数据汇总，以减少数据量。只有经过汇总的运行数据才被传输。可以通过通用请求来启动将运行数据传送到中央单元，此类通用请求由监控单元发出，并指出在通信网络中每个能够提供所请求的运行数据的单元应启动数据传输。由于预约了运行数据，通常也可将运行数据从通信网络中的一个单元传送至下一个单元直至传送到监控单元。通信网络上也可以连接另一个监控单元。数据处理单元在已知的方法中可用作中间单元，在该数据处理单元中早就对现有运行数据进行了管理。数据处理单元具有两个连接端口，其中一个连接端口用于接收对上级单元的数值的请求以及用于将所请求的运行数据传送至上级单元，另一个连接端口用于将对数值的请求数据发送给多个下级单元以及用于从下级单元接收所请求的运行数据。对运行数据的请求以及对所请求的运行数据进行传输在已知的方法中根据特定的协议跨经通信网络的所有层级来进行，该协议有可能将同一类型的运行数据(这些运行数据被多个逆变器单元传输)汇总，而不改变数据的数据模型。
从WO 2010/058013 A2中公开的方法只适合用于在专门为该方法准备的逆变器单元、数据处理单元和监控单元之间进行通信。
DE 10 2012 109 060 A1公开了一种用于通过互联网与分散的、使用电能的设备进行通信。在该已知的方法中，由所述设备和该设备的潜在通信伙伴通过互联网将数据传送至服务器，所述数据分别包括通信地址，此外还包括设备和指明通信伙伴属性的一般特征。服务器通过互联网在至少一台特定设备与至少一个特定通信伙伴之间建立通信连接作为对初始化的时变数据的响应。为此将规则编程到服务器中，所述规则基于设备和通信伙伴的属性以及初始化的时变数据来确定在哪台设备和哪个通信伙伴之间建立通信连接。所述通信连接可以是点对点的、单点对多点的或多点对多点的连接。
为了在相应的设备和其通信伙伴之间建立有效的通信，DE 10 2012 109 060 A1中公开的方法也预先假定，其适合相互之间直接进行数据交换。
DE 10 2007 022 879 A1中公开了一种用于将电网馈入到交流电网的逆变器，所述逆变器在输入侧可与产生电能的发电机连接并具有到数据网的数据连接，带有其它发电机的用于使电流馈入到交流电网的多个其它逆变器连接到所述数据网上。所述数据网与连接的逆变器构成通信单元，其中各逆变器经由数据网通过控制单元来控制，使得存在就馈送参数方面而言统一的发电单元。该发电单元可以在电力并网中作为外部单元与合成的操纵和控制结构连接。所述发电单元也被称为虚拟发电站。但这种虚拟发电站假定所有相关的逆变器均适合连接到数据网，从而使得它们可经由数据网由控制单元来控制。
WO 2011/116770 A2公开了一种方法和一种系统，其用于将下级设备的数据提供至上级计算机，该上级计算机连接在下级设备上。在这种情况下，下级设备与上级计算机之间的数据流在上级计算机中从低数据格式转换成较高的数据格式。转换功能包括静态数据，该数据涉及下级设备。较高的数据格式被用于在上级计算机上显示来源于下级设备的数据。因此可通过上级计算机的通信接口访问下级设备的数据。
在2011年6月6日至9日于德国美因河畔法兰克福召开的国际供电会议(CIRED)中，A.Naumann、B.-M.Buchholz、P.Komarnicki、Ch.Brunner在此次会议的第21届国际配电会议和展会论文集(Proceeding of the 21st International Conference and Exhibition onElectricity Distribution)中发表了名为“电力系统各级间无缝的数据通信”(Seamlessdata communication over all levels of the power System)的论文(http://www.cired.net/publications/ cired2011/part1/papers/CIRED2011_0988_final.pdf)，该论文中公开了一种用于在供电系统内部与空间分布的多台发电设备进行通信以便构建虚拟发电站的方法。为了解决不同的通信协议和信息系统无法在供电系统的不同级之间实现无缝信息交换这一问题，提出了一种在供电系统各级之间和各级内部的同构协议。像测量设备和自动化设备这类本身不使用同构协议的单元配备有网关，以便也可以通过同构协议与其通信。此外，所有单元通过同构协议与共同的信息模型通信，该信息模型在内部遵循其它标准，同构协议的值映射到共同的信息模型所遵循标准的相应属性。
随着越来越多地使用分散的发电设备(这些发电设备在不同点连接在馈电网上)，越来越难以对馈电网的参数进行监控和影响并且特别是越来越难以对全部的或至少所有主要的、连接在馈电网上的发电设备进行有针对性的协调控制。这种难度随数据模型的数量明显增加，发电设备输出所述数据模型的运行参数。这一点特别在当有多个系统控制单元，而这些系统控制单元想要并行请求发电设备的设备数据和/或想要影响发电设备的运行时是有效的。并行干预两个系统控制单元的实例为电网控制中心和局部监控设备，其中电网控制中心需要确保通过共同的馈电网使电力供应和电力消费保持平衡，监控设备则需要确保符合馈电网指定点上的指定电网参数。在这种情况下，对符合所述电网参数来说重要的是电力供应和消费的局部平衡，这种局部平衡在馈电网中电力的供应和需求总体上保持平衡时也可能受到破坏。
目前做出了相当大的努力来改造与各种系统控制单元通信的发电设备。为此，发电设备高成本地配备了不同的接口，这些接口匹配系统控制单元的可能接口。即使发电设备上设置了多个不同的接口，但在发电设备的计划使用寿命期间有可能的是，没有适合的接口用于新的系统控制单元 (其使用了较新的数据模型)。
发明目的
本发明的目的在于，提出一种用于使系统控制单元与空间分布的多台发电设备通信的方法，这些发电设备一起向相连的馈电网馈送电能，其虽然对参与的系统控制单元和发电设备仅提出了极低的要求，但是却具有很高的功能性。
解决方案
本发明的所述目的通过具有如下所述特征的方法得以实现。
发明概述
本发明基于用于使系统控制单元与空间分布的多台发电设备通信的方法，这些发电设备一起向相连的馈电网馈送电能，其中系统控制单元的请求数据和发电设备的设备数据在共同的网关上进行接收，其中在所述网关中对设备数据进行管理且在网关中对请求数据进行处理，并且其中从网关将控制命令发送至发电设备并将数据响应发送至系统控制单元，所述数据响应是对请求数据进行处理的结果。
根据本发明，在所述方法中，各系统控制单元的按照至少两个不同数据模型的请求数据和/或各发电设备的按照至少两个不同数据模型的设备数据在网关处接收。也就是说，各系统控制单元和各发电设备发送其按照任一数据模型的请求数据或设备数据，其中就系统控制单元和/或发电设备而言使用了至少两种不同的数据模型。此外，一方面系统控制单元的数据模型可以不同而另一方面发电设备的数据模型也可以不同。因此对根据本发明的方法来说，不必在各系统控制单元和各发电设备上为所有系统控制单元和发电设备的一致的数据模型预先采取措施。
然而在根据本发明的方法中，请求数据和设备数据在网关中从其相应的数据模型转换成元数据模型。网关中的设备数据的管理和请求数据的处理以元数据模型进行。结果产生发送至特定系统控制单元上的、按照元数据模型的数据响应和/或发送至特定发电设备上的、按照元数据模型的控制命令。数据响应和/或控制命令在网关中从元数据模型转换成特定系统控制单元和/或发电设备的数据模型。只有经过转换的数据响应和/或控制命令才从网关发送至特定的系统控制单元和/或发电设备。因此，在根据本发明的方法中，网关通过转换器转换为元数据模型或从元数据模型进行转换，从而与所连接的各系统控制单元和各发电设备进行通信。在根据本发明的方法中，网关的所有其它活动都按照元数据模型，即用统一的语言进行，不管这时考虑的请求数据或设备数据来源于哪个系统控制单元或哪个发电设备并且不管是按照哪种数据模型将其传送至网关。
很明显，元数据模型应设计成使得按照全部数据模型(在网关上会接收按照这些数据模型的数据)的所有数据点在转换成元数据模型时都可以映射。优选地，将每个数据点从每个数据模型映射到元数据模型中确切的数据点。但这不是强制性的，因为也有可能映射到元数据模型的多个数据点。相反，该数据模型不能将全部源自元数据模型的数据点映射到相应的数据模型。
将新的系统控制单元或新的发电设备引入到所述通信中，即使该系统控制单元或发电设备使用不同于当前所有系统控制单元或发电设备所使用的数据模型，也只需要增加一个转换器来转换成共同的元数据模型或从共同的元数据模型进行转换。不必设置额外的转换器从新的数据模型转换成迄今为止已经使用的所有数据模型，反之亦然。因此可以考虑以用极少的花费来使用新的数据模型，只需在网关中心位置，而不是在通过网关相互通信的各个系统控制单元和发电设备上考虑使用新的数据模型。
不同系统控制单元或发电设备的请求数据和设备数据以及相应发送至不同系统控制单元或发电设备的数据响应和控制命令除了其数据模型不同外，在其传输时使用的通信协议和/或通信信道也不同。所述差异如此之大，使得需要不同的物理数据端口来进行通信。反之，不同数据模型的数据也可以根据相同的通信协议并在相同的通信信道上，即特别通过相同的数据端口进行传输。
在根据本发明的方法中，使用网关位于星形中心的星形通信结构。
优选地，在根据本发明的方法中，在网关中处理经过转换的请求数据时，在网关考虑馈电网和馈送发电设备的网络模型。如果没有此类网络模型设备数据，必须描述发电设备到馈电网特定区域的映射，这对于处理系统控制单元的请求数据来说是必要的。
如果在网关中使用馈电网的网络模型，则优选对其进行维护，即在建好之后根据需要进行更新。
在根据本发明的方法中，即使没有请求数据，网关也可以独立地将控制命令发送至发电设备，旨在向发电设备请求设备数据。然后例如可以使用设备数据，用于维护网关中馈电网的网络模型。以这种方式请求的设备数据所具有的另一种可能用途在于，可以根据系统控制单元当前特定的运行参数迅速对请求数据作出响应，而不必按照所述请求数据先向各发电设备请求设备数据形式的运行参数。
在这一点上应该指出的是，使用术语“系统控制单元”在这里并不意味着，每个系统控制单元都发送对发电设备有控制性的影响的请求数据。单个的或者甚至所有的系统控制单元也可以局限于请求状态数据和/或设备数据。因此，通过系统控制单元“发送请求数据”一方面可能跟踪的目的是，查询发电设备的状态或设备数据。另一方面可能跟踪的目的是，控制性地影响所有的或单个的所述发电设备当前的运行状态。为此，第一种情况表示“读取请求”，而第二种情况表示系统控制单元一方的“写入请求”。
除了发电设备的特定运行方式方面的命令外，同样从网关发送至发电设备的控制命令也可以只针对设备数据的传输。
在根据本发明的方法中，在网关上还可以接收测量装置的状态数据。然后，可将状态数据在网关中从其相应的数据模型转换成元数据模型，并且经过转换的状态数据还可以额外地在网关中进行管理。除了设备数据外，状态数据可以进入由网关制定和发送的数据响应，并且还可以特别用于以下目的，即检查由网关发出的控制命令是否达到了预期的效果。也有可能的是，网关接收天气预报数据并利用其控制发电设备或者也用于通知系统控制单元。因此可能有益的是，告知上级系统控制单元各发电设备电力馈电预期的未来变化，以便有足够的时间，例如在对常规发电站进行耗时的调控或限制时来发电，旨在可以在网络支持下进行干预。此外，通过同时对单个分散的发电设备(其连接在相同的馈电网上)进行方向相反的限制来对用于发电的常规发电站实施组合调控有可能是为了以下目的，即尽可能使馈入的总功率–至少在调控期间-保持恒定不变。通过这种方式在多台发电设备因天气变化造成馈入的功率出现自然波动时可提前在网络支持下对其范围进行干预。
在根据本发明的方法中，由请求数据产生的控制命令可由网关按时间顺序发送。因此例如可以首先将控制命令发送至特定的发电设备，用于从其请求特定的运行参数。一旦从所述发电设备获得设备数据形式的运行参数，则网关可从中制定数据响应，该数据响应随后会被发送至请求的系统控制单元。在根据本发明的方法中，网关可以一次或多次地重复特定的控制命令，以确保实现特定的目的，所述目的由接收到的请求数据来确定。这样一来当馈电网某一点上的电力供给过剩时，要求在此点附近连接到馈电网的发电设备将从其馈入电网的功率较之最后馈入的功率减少一定的百分比。相应的控制命令可以反复多次和/或–例如根据更新的状态数据–进行修改，直到在所述点上的电力供给过剩被消除为止。此外，还可以重复在发电设备上的控制命令，在一段时间后其自动退回到其原来的运行状态。
网关也可以独立生成发送至发电设备的控制命令，以便跟踪存储在网关中的目标和/或跟踪系统控制单元请求数据中确定的总体目标。该总体目标例如可以是减少到由多台发电设备构成的虚拟发电站的最大可能馈入功率的x％。为此必须连续确定最大可能馈入功率的当前值，并且在考虑该值的情况下对由多台发电设备构成的虚拟发电站进行控制。用于此目的的方法是在最大功率点(Maximum Power Point＝MPP)操作各发电设备以及更有力地限制其余的发电设备。在这种情况下，在网关中的额外目标可以是周期性地交换在最大功率点上操作的发电设备。这样一来，就不会总是使发电设备的同一运营商受到限制，而该运营商还给其它发电设备馈电。另外，通过周期性地交换，对最大可能馈入功率实际上是多少能够有更可靠的论断。
在根据本发明的方法中，网关中也可以实现以下功能，即在处理之前或在处理时检查不同系统控制单元请求数据的相互冲突并在出现冲突时首先将请求的数据一起提供给冲突消除程序。因此，不同系统控制单元(其在馈入网的不同分区跟踪不同的目标)的请求数据在原则上可能导致彼此相反的控制命令。这些对立的控制命令被冲突消除程序阻止，阻止的方式是例如将其中一个目标从属于另一目标或者制定新的总体目标，该总体目标根据预定的权重来部分考虑这两个单独的目标。
即使各种请求数据在处理前指明相互没有冲突，但在处理请求数据期间仍可能会出现冲突。该冲突例如可以通过将网关自动生成的控制命令发送至单独的发电设备来触发，控制命令在系统控制单元请求数据的目标内是允许的，但与另一系统控制单元请求数据的目标冲突。此外，冲突也可以用冲突消除程序来消除。
根据本发明的方法也可以级联地实现，实现的方式是，在网关上接收请求数据的控制单元中的至少一个是另一网关，其作为发电设备连接到此处最初考虑的网关。两级以上的级联也是可能的。
在根据本发明的方法中，在网关上接收到的请求数据可以涉及符合在馈电网的至少一点上的电网参数。该电网参数可以是交流电网中的电流与电压之间的相角，电压和/或频率和/或其在馈电网的分配量。
在根据本发明的方法中，请求数据也可以涉及传送全部的运行数据或传送在请求中通常定义的部分发电设备的运行数据。然后，由网关对通用请求进行处理，使得具体的控制命令被发送至各发电设备，只要网关中不存在感兴趣的运行数据并且从现存的数据组合出相应的数据响应即可。这时特别可能的是，网关通过适当的算法从单独存在的设备数据计算出新的、最初并不存在的值并将该值输送至系统控制单元。因此，例如可通过对所有连接在特定网络节点上的发电设备求和从而确定网络节点上的总馈入功率。也有可能用类似的方式在限制多台发电设备和最大馈入量时运行的单个发电设备时，计算出由受限制地操作的发电设备提供的总正向储备功率。所述计算可由网关以确定的间隔时间进行更新并传输至系统控制单元。尽管天气条件波动，但是所述值由于周期性的更新将提供相对可靠的信息，告知在需要时实际可以调用多少正向储备功率。
在网关上接收到的发电设备的设备数据可以特别包括：识别数据，该识别数据有可能清楚地识别出发送设备数据的发电设备；和/或，相应发电设备的实际运行参数。此外，设备数据还可包括对相应发电设备的通用描述和/或位置信息，该位置信息例如给出相应的发电设备在哪一点上连接到馈电网。但通用描述和位置信息也可以只记录在馈电网的网络模型中，所述网络模型设置在网关中。发电设备的通用描述例如给出了其类型、功率等级或类似信息，而且可被用于满足系统控制单元相应的通用请求。
此外，在光伏设备形式的发电设备中，设备数据还包括关于光伏系统所属的太阳光电发电机的地理位置和/或方向的描述。分散分布的光伏系统上的太阳光电发电机的方向通常对准地面。这样一来，辐射全天随太阳位置变化。因此，光伏系统的太阳光电发电机的方向和位置对系统控制单元的请求数据的处理非常重要。光伏系统的太阳光电发电机的位置用于和当地天气预报建立联系。这两种描述例如会对以下方式和方法产生影响，即如何将请求数据中由系统控制单元定义的目标按有意义的方式具体由网关通过发送至各个可能的发电设备的控制命令来实现。
在网关中制定对数据请求作出的数据响应时，网关可将直接来源于发电设备或其它单元，例如测量装置的设备数据的数据与网关中存储的数据混合。对发出请求的系统控制单元来说没必要识别出，数据响应中包含的数据是否直接来自具体的发电设备，是否来自一个或多个通用的所述发电设备，是否来自多个组合成虚拟发电站的发电设备和/或是否来自网关的存储器。
在根据本发明的方法中优选的是，请求数据和/或设备数据以及经过转换的数据响应和/或控制命令经由受保护的数据连接被网关接收和/或被发送至特定的系统控制单元和/或发电设备。在这种情况下，此类受保护的数据连接的优势可取决于数据模型和通信协议，其中数据在网关和相应的系统控制单元或相应的发电设备之间传输。根据本发明的方法实现一定的数据安全性和功能可靠性的条件是，确认接收到从接收单元到发送单元的全部请求数据和设备数据以及每个数据响应和每个控制命令。如果没有确认接收，则发送单元可以重复发送。如果这样做也没有成功，则可向监控单元发出故障信号。
在根据本发明的方法中，网关可将经过转换的数据响应和/或控制命令通过至少两个分开的数据端口发送至特定的系统控制单元和/或发电设备，其中数据端口被理解成网关的特定物理接口，其用于在无线或有线路径上发送数据。在这种情况下，可将一个数据端口设置用于在网关与系统控制单元之间进行通信的部分并且将另一个数据端口设置用于在网关与发电设备之间进行通信。但是也可为不同的系统控制单元和/或发电设备设置不同的数据端口。此外，用于在网关与各系统控制单元和发电设备之间通信的通信协议也可以不同，以至于其有可能不可通过同一数据端口进行传输。但是网关原则上也可以只具有唯一的数据端口，例如和网络连接一样，通过该网络连接与所有系统控制单元和所有发电设备进行数据通信。
本申请还提供了以下内容：
1)一种用于使系统控制单元(15至18)与空间分布的多台发电设备 (7至11)通信的方法，所述发电设备(7至11)共同向相连的馈电网(1) 馈送电能，
-其中，所述系统控制单元(15至18)的请求数据和所述发电设备(7 至11)的设备数据在共同的网关(14)进行接收，
-其中，在所述网关(14)中对所述设备数据进行管理，并且在所述网关(14)中对所述请求数据进行处理，以及
-其中，从所述网关(14)将控制命令发送至所述发电设备(7至11) 和/或将数据响应发送至所述系统控制单元(15至18)，所述数据响应是对所述请求数据进行处理的结果，
其特征在于，
-各系统控制单元(15至18)的、按照至少两个不同数据模型(33 至35)的请求数据和/或各发电设备(7至11)的、按照至少两个不同数据模型(33至35)的设备数据在所述网关(14)处接收，
-在所述网关(14)中的请求数据和设备数据从其相应的数据模型(33 至35)转换成元数据模型(36)，
-在所述网关(14)中对经过转换的设备数据进行管理并在所述网关 (14)中对经过转换的请求数据进行处理，由此产生按照元数据模型(36) 的、由设备数据组合的、发送至特定系统控制单元(15至18)的数据响应和/或发送至特定发电设备(7至11)的控制命令，
-在所述网关(14)中的数据响应和/或控制命令从所述元数据模型(36) 转换成特定系统控制单元(15至18)和/或发电设备(7至11)的数据模型(33至35)，以及
-经过转换的数据响应和/或控制命令从所述网关(14)发送至特定的系统控制单元(15至18)和/或发电设备(7至11)。
2)根据1)所述的方法，其特征在于，在处理所述请求数据时，在所述网关(14)中考虑所述馈电网(1)以及进行馈送的所述发电设备(7至 11)的网络模型(28)。
3)根据1)或2)所述的方法，其特征在于，所述网关(14)，无需系统控制单元(15至18)的相应请求数据，将控制命令发送至所述发电设备(7至11)，通过所述控制命令来请求所述发电设备(7至11)的设备数据。
4)根据以上任一项所述的方法，其特征在于，在所述网关(14)处接收测量装置(12、13)的状态数据，在所述网关(14)中将所述状态数据从其相应的数据模型(33至35)转换成元数据模型(36)，以及在所述网关(14)中管理经过转换的状态数据。
5)根据以上任一项所述的方法，其特征在于，在所述网关(14)处接收天气预报数据，并在处理所述系统控制单元(15至18)的请求数据时和/或在由所述网关(14)将控制命令发送至所述发电设备(7至11)时考虑到所述天气预报数据。
6)根据以上任一项所述的方法，其特征在于，所述请求数据包括以下请求数据，其中生成的控制命令由所述网关(14)按时间顺序发送和/ 或由所述网关(14)重复发送，直到实现所述请求数据中定义的目标为止。
7)根据以上任一项所述的方法，其特征在于，不同的系统控制单元 (15至18)的请求数据在处理之前和/或在处理时检查冲突，并在出现冲突时将所述请求数据一起提供给冲突消除程序。
8)根据以上任一项所述的方法，其特征在于，所述系统控制单元(15 至18)中的至少一个是另一网关(14)，其作为发电设备(7至11)连接至所述网关(14)。
9)根据以上任一项所述的方法，其特征在于，所述请求数据包含对符合所述馈电网(1)的至少一个点上的至少一个电网参数的请求。
10)根据9)所述的方法，其特征在于，所述电网参数是相角和/或电压和/或频率和/或其在馈电网(1)的分配量。
11)根据以上任一项所述的方法，其特征在于，所述请求数据包含对传输所述发电设备(7至11)的联合体的运行数据的请求，或对传输在所述请求数据中通常定义的所述发电设备(7至11)中的一部分的运行数据的请求。
12)根据以上任一项所述的方法，其特征在于，所述设备数据包括所述发电设备(7至11)的识别数据和实际运行参数。
13)根据以上任一项所述的方法，其特征在于，所述设备数据还具有对相应的所述发电设备(7至11)的通用描述和/或位置信息，所述位置信息指出相应的所述发电设备(7至11)在哪个点上连接到所述馈电网(1)。
14)根据12)或13)所述的方法，其特征在于，在光伏系统形式的发电设备(7至11)中，所述设备数据还具有关于光伏系统所属的太阳光电发电机的地理位置和/或方向的说明。
15)根据以上任一项所述的方法，其特征在于，所述请求数据和/或所述设备数据以及经过转换的数据响应和/或控制命令经由受保护的数据连接由所述网关(14)来接收和/或发送至特定的系统控制单元(15至18) 和/或发电设备(7至11)。
16)根据以上任一项所述的方法，其特征在于，根据至少两个不同的通信协议和/或通过至少两个分开的数据端口接收不同系统控制单元(15 至18)的请求数据和数据响应和/或不同发电设备(7至11)的设备数据和控制命令，或者将其发送至所述系统控制单元(15至18)和/或发电设备(7至11)。
17)根据以上任一项所述的方法，其特征在于，所述网关(14)独立生成发送至所述发电设备(7至11)的控制命令，以便跟踪存储在所述网关(14)中的目标和/或跟踪在所述系统控制单元(15至18)的请求数据中确定的总体目标。
18)一种数据服务器，其作为网关(14)被配置和编程为用于实施前述任一项所述的方法。
对根据本发明的数据服务器进行配置和编程，使得其将作为网关来实施根据本发明的方法(如前所述)。所述数据服务器相对于发电设备和系统控制单元的空间布置根据构造在其间的数据连接是自由的。数据服务器原则上也可布置在系统控制单元的位置或者也可以布置在发电设备的位置。此外，其还可以构造成其它系统控制单元。
本发明的有利改进形式可从专利权利要求、说明书以及附图中获悉。说明书中提到的特征和多个特征组合的优点仅为示例性的并且可以替代性地或补充性地实施，而且根据本发明的实施形式不必强制性地实现所述优点。无需改变所附专利权利要求的内容，在原始申请文件和专利申请公开的内容方面有以下几点成立：即其它特征从附图-特别从描述的多个部件的相对布置和有效连接-中获悉。本发明不同实施形式的特征组合或不同专利权利要求的特征组合也有可能偏离专利权利要求选择的参考并特此提出。此外还涉及了在单独的附图中进行了阐述的或在其说明中提及的这些特征。这些特征也可与不同的权利要求所述的特征组合起来。同样，专利权利要求中列出的用于本发明其它实施形式的特征也可以省略。
专利权利要求和说明书中提到的特征的数量应理解成使得恰好为所述数量或比所述数量多，而无需明确使用副词“至少”。因此，例如在提到一元件时，应理解为存在恰好一个元件、存在两个元件或存在多个元件。这些特征可以通过其它特征来补充，或者其就是唯一的特征，相应的结果由其组成。
专利权利要求中包含的参考标记并不限制受专利权利要求保护的对象的范围。其仅用于使专利权利要求更容易理解这一目的。
附图说明
下面将参考附图并借助具体的实施例来对本发明进行更详细的阐述和说明。
图1示出了在(一侧为)馈入馈电网的多个发电设备与(另一侧为) 系统控制单元之间的、根据本发明的网关的互连；
图2示出了根据图1的网关的功能方块图。
具体实施方式
图1左侧示意性示出了用于馈送电能的馈电网1。该馈电网1由三个分区2至4组成，变压器5和6连接在其间。空间分布的发电设备7至11 馈入馈电网1的不同区域2至4。测量装置12和13检测在区域3和4中的馈电网1的电网参数。变压器5和6、发电设备7至11和测量装置12 和13在这里也共同称之为单元5至13。为了清楚起见，图1中未示出连接到馈电网1的电负载，虽然这些电负载在实际情况下是自然存在的。在图1中所示的单元5至13与网关14通信并经由网关14与系统控制单元 15至18通信。此外，也还可以在馈电网1中或在馈电网1上设置相同或相似的单元，但其在这里未被示出，因为其不与网关以及不经由网关14 通信。
在网关14上为每个单元5至13设置了转换器19至27。转换器19至 27将单元5至13的设备数据和测量装置12和13的状态数据从相应单元 5至13的数据模型(所述数据以此数据模型传送至网关14)转换成统一的元数据模型。反过来，转换器19至21、23和24以及26和27将网关的控制命令从元数据模型转换成以下数据模型，控制命令以该数据模型被传输至单元5至13并在那里进行理解。转换器19至27还可以在与各个单元5至13通信时考虑到不同的通信协议。如果多个单元5至13使用相同的数据模型和通信协议，则也可以将单个或多个转换器19至27构造成一样的，或者可以设置唯一的转换器来替代多个所述转换器。被转换成元数据模型的设备数据和状态数据在网关14中进行管理，即特别是立即地或是在处理之后将其暂时存储。在这种情况下，设备数据和状态数据的管理基于馈电网的网络模型28，或者在管理设备数据和状态数据时至少考虑到该网络模型28。
除了单纯进行管理外，网关14还可从提供给其的数据计算出新的数据点。因此可补充数据点，这些数据点是以前没有的，但可以是系统控制单元15至18感兴趣的。为此，例如包括提供的储备功率或受限制地操作的发电设备7至11群集的最大可能馈入功率以及所述群集的其它运行数据。
网关14也可用其自己的方式和方法执行系统控制单元15至18的上级控制命令。因此，例如当发电设备7至11群集在馈电网1中受限制地操作时，其中在最大功率点操作的各发电设备7至11，不必总是以最大功率点操作的相同发电设备7至11。相反，网关14可以独立发送控制命令至各发电设备7至11，旨在周期性地与受限制地操作的发电设备7至11交换馈电网1中以最大功率点操作的发电设备7至11。在这种情况下网关14 可以决定，哪些实际发电设备7至11以最大功率点操作以及哪些发电设备受限制。至关重要的是，要遵从系统控制元件15至18的控制命令。可是这种情况发生的方式和方法，在很大程度上可以听凭网关14决定。
此外，网关14还接收系统控制单元15至18的请求数据，其中这里也设置了转换器29至32，其将以不同数据模型传送的并且如有可能也根据不同的通信协议传送的请求数据转换成网关14的元数据模型。系统控制单元15至18的请求数据在网关14中进行处理。如果请求数据涉及早已存在于网关14中的设备数据或状态数据，则直接在元数据模型中生成对请求数据作出的数据响应。然后所述数据响应由参与的系统控制单元15 至18所属的转换器29至32转换成相应系统控制单元15至18的数据模型，并且根据适合的通信协议传送至相应的系统控制单元15至18。根据请求数据请求过的数据可以直接为设备数据，但是也可以是汇总过的或另外处理过的设备数据。汇总过的或另外处理过的设备数据可以具有新的数据点，所述数据点首先在网关14内根据各设备数据计算出来并从而被新生成。这里提到了例如经过处理的、关于由多台发电设备7至11构成的群集的运行数据，鉴于虚拟发电站形式的系统控制单元15至18的共同控制命令对所述发电设备进行操作。如果网关14中不存在数据响应所需的设备数据，则网关14以元数据模型生成到单元5至13的控制命令。然后，由转换器19至27将控制命令以相应单元5至13的数据模型进行转换并在相应的通信协议中传输。接着，通过转换器19至27接收设备数据或状态数据作为对控制命令的响应并以元数据模型加工成数据响应。随后通过转换器29至32将所述数据响应传送至系统控制单元15至18。
对于系统控制单元15至18的请求数据，其例如针对设置或控制馈电网1的特定网络参数，也能够以元数据模型生成控制命令，该控制命令随后通过转换器19至27传送至相应的单元5至13。在这种情况下，当请求数据涉及设备数据或状态数据的传输时，或者当涉及特定网络参数的说明时，请求数据尚不需要与各单元5至13有关。所述联系更确切地说是由网关14基于网络模型28或是由于通用说明建立的，所述通用说明由单元 5至13在其设备数据或状态数据中进行传送。
在图1中所示的不同的转换器19至27和29至32也可以对应于网关14的不同数据端口。数据模型由转换器19至27和29至32转换成元数据模型，反之亦然，例如可以是IEC61850、SunSpec或其它基于OPC的数据模型。由转换器29至32转换的数据模型能够不同于由转换器19至27 转换的数据模型33至35，但是在这种情况下也可以是相同的数据模型33 至35。所有的数据模型33至35也可以相同。
在这种情况下，似乎没有必要将请求数据从请求的系统控制单元15 至18的数据模型33至35转换成元数据模型36，并随后从元数据模型36 转换成与原始数据模型33至35相同的单元5至13其中一个的数据模型 33至35。原则上也是如此。但对于在按照元数据模型36的数据点方面的方法的完善和/或更新，以及对于进入网关14的请求数据和/或设备数据的标准化处理以及对于由网关14发送的控制命令和/或数据响应的标准化处理确实相当有利。
网关14的元数据模型定义了数据点，所述数据点在系统控制单元15 至18和单元5至13之间交换。网关14具有充当单元5至13与系统控制单元15至18之间数据流媒介的主要功能。这种情况下，数据流的传递不仅通过单纯的路由选择来实现，而且还通过聚合和进一步处理数据直至从网关14内早已存在或待请求的数据点中生成新的数据点来实现。网关14进一步的功能通过以下方式来引入，即网关14可基于从系统控制单元15 至18获得的请求数据自动生成发送至各发电设备7至11的控制命令。生成的控制命令一方面从属于系统控制单元15至18的上级请求数据，因此总体而言必须使其适合上级请求数据。但相应的上级请求数据具体用何种方式和方法来实现可部分或完全在网关14内并且也由网关14自行决定。下面将示例性地借助特定系统控制单元15至18的具体请求数据来对此进行阐述：
在本实施例中，控制单元15至18的请求数据具有的目的在于，在馈电网1内的预定点提供一定量的正向储备功率。用于实现请求数据的方法通过以下方式进行，即首先通过网络模型28将连接在馈电网1的预定点上的可能的发电设备7至11的联合体(Gesamtheit)识别出来。现在根据可能的发电设备7至11的联合体，单个发电设备7至11在其最大可能的馈入功率，即以最大功率点操作，而对可能的发电设备7至11的联合体中的其余发电设备7至11进行受限制地操作，使得可能的发电设备7至11 的联合体上的、系统控制单元15至18预定的正向储备功率总体上得以保持。在这种情况下，以最大功率点操作的发电设备被用于预估当前最大可能的馈入功率–并从而也用于预估提供的正向储备功率–所有受限制地操作的可能的发电设备7至11的联合体的正向储备功率。
在本实施例中，上级请求数据总体而言必须通过网关14的控制命令来转换，旨在保持预定的正向储备功率。在这种情况下，网关14部分或完全独立定义，对可能的发电设备7至11的联合体中的哪些发电设备7 至11进行何种程度的限制以及对作为最大可能馈入功率时参考的哪些发电设备进行并行操作。特别地，也可以周期性地与所有可能发电设备7至11中的其它发电设备7至11交换分别用作参考的发电设备7至11，只要总体提供的正向储备功率得以保持即可。周期性交换用作参考的发电设备也可以由网关14独立决定并通过将相应的控制命令传送至发电设备7至 11来实现。
在网关14内，处理系统控制设备15至18的请求数据可以通过建立事务处理栈来进行，该栈通过每个新的请求从上加载并对分别请求的系统控制单元15至18与所属单元5至13或与来源于此的用于请求数据中所含请求的设备数据和状态数据的连接进行监控。在这种情况下，对请求的处理可按顺序进行和/或并行进行。
网关14也可以执行功能，而无需(新的)请求数据。可重复在发电设备7至11以及在变压器5和6上的控制命令，此外其还会退回到其初始状态。网关14也可通过控制命令自动请求单元5至13的设备数据，用于从中计算出新的数据点。网关14可以指示警报状态，借助由单元5至13 传送的设备数据或从中产生或处理的数据点将所述警报状态识别出来。网关14可以存储请求数据和数据响应用于文档记录。同样为了文档记录，也能在网关14中无需相应的请求就记录下单元5至13的状态数据和设备数据。
图2为示意性方块图，其用于阐述根据图1的网关14的功能。左边示出了不同的数据模型33至35，按照这些数据模型的设备数据、状态数据或请求数据被接收。这些数据都被转换成元数据模型36。然后再对这些数据进行处理37。这里还示出了处理37的子步骤38至44。子步骤38表示直接传输数据。子步骤39表示存储相应的数据事务。子步骤40表示在根据图1的网关14中应用控制算法，以便执行系统控制单元15至18的请求数据中所含的特定指令。子步骤41表示将网关14中的数据聚合成新的数据点。子步骤42表示重复控制命令。子步骤43表示记录数据用于文档记录目的，并且子步骤44表示在出现由网关14检测到的不规律情况时发出警报。将处理37的结果从元数据模型36重新转换成数据模型33至 35，由于处理产生的控制命令或数据响应以所述数据模型被传送至相应的单元5至13或系统控制单元15至18。
在具体的实施例中，电网运营商的控制室作为系统控制单元15至18 将请求数据发送至网关，在请求数据中含有对测量值(例如发电设备7至 11当前总功率)的请求。在这种情况下，系统控制单元15至18使用网关 14的运营商和系统控制单元15至18的运营商事先达成共识的数据模型 33至35，从而使得在网关14上提供相应的转换器29至32。转换器将请求数据从数据模型33至35转换成网关14的元数据模型36。然后，网关 14在考虑到网络模型28的情况下处理经过转换的请求并确定用于回答请求的待处理单元5至13。接着通过相应的转换器19至27将按相关数据模型33至35的控制命令发送至所述单元。此后，返回的设备数据由转换器转换回元数据模型36，并且如有必要将其汇总，处理或用于计算出新的数据点。然后，由网关14生成用于系统控制单元15至18的数据响应，该响应通过相应的转换器29至32输送至发出请求的系统控制单元15至18。
系统控制单元15至18能够以其请求数据激活全部发电设备7至11 或其子组作为虚拟发电站，而系统控制单元15至18不必知道虚拟发电站的准确组成，只要这些组成留在网关14的网络模型28中即可。为此目的，其并非直接与各发电设备7至11通信，而是间接通过网关14来通信。在这里，网关14计算出数据点，这些数据点是系统控制单元15至18感兴趣的，但在各发电设备7至11中通常不存在-而且考虑到网关14–也无需存在。系统控制单元15至18感兴趣的数据点经常只有在一起观察各个可能的发电设备7至11时才产生。根据本发明，在中心位置，即在网关 14内实施全局的观察。由此避免在其它发电设备7至11中提供特定发电设备7至11的运行数据。这样一来，一个或多个系统控制单元15至18 与多台发电设备7至11通信的复杂性就大大降低了。
参考标记列表
1 馈电网
2 区域
3 区域
4 区域
5 变压器
6 变压器
7 发电设备
8 发电设备
9 发电设备
10 发电设备
11 发电设备
12 测量装置
13 测量装置
14 网关
15 系统控制单元
16 系统控制单元
17 系统控制单元
18 系统控制单元
19 转换器
20 转换器
21 转换器
22 转换器
23 转换器
24 转换器
25 转换器
26 转换器
27 转换器
28 网络模型
29 转换器
30 转换器
31 转换器
32 转换器
33 数据模型
34 数据模型
35 数据模型
36 元数据模型
37 处理
38 子步骤
39 子步骤
40 子步骤
41 子步骤
42 子步骤
43 子步骤
44 子步骤。
Claims (18)
1.一种数据服务器，所述数据服务器用于作为网关(14)执行使系统控制单元(15至18)与空间分布的多台发电设备(7至11)通信的方法，所述发电设备(7至11)共同向相连的馈电网(1)馈送电能，所述数据服务器被配置为：
接收所述系统控制单元(15至18)的请求数据和所述发电设备(7至11)的设备数据；
管理所述设备数据并处理所述请求数据；
将控制命令发送至所述发电设备(7至11)和/或将数据响应发送至所述系统控制单元(15至18)，所述数据响应是对所述请求数据进行处理的结果，
其特征在于，所述数据服务器被进一步配置为：
接收各系统控制单元(15至18)的、按照至少两个不同数据模型(33至35)的请求数据和/或各发电设备(7至11)的、按照至少两个不同数据模型(33至35)的设备数据，
将所述请求数据和所述设备数据从其相应的数据模型(33至35)转换成元数据模型(36)；
管理所转换的设备数据并处理所转换的请求数据，由此产生按照元数据模型(36)的、由设备数据组合的、发送至特定系统控制单元(15至18)的数据响应和/或发送至特定发电设备(7至11)的控制命令；
将所述数据响应和/或控制命令从所述元数据模型(36)转换成特定系统控制单元(15至18)和/或发电设备(7至11)的数据模型(33至35)，以及
将所转换的数据响应和/或控制命令从所述网关(14)发送至特定的系统控制单元(15至18)和/或发电设备(7至11)。
2.如权利要求1所述的数据服务器，其特征在于，所述数据服务器被进一步配置为在处理所述请求数据时考虑所述馈电网(1)以及进行馈送的所述发电设备(7至11)的网络模型(28)。
3.如权利要求1或2所述的数据服务器，其特征在于，所述数据服务器被进一步配置为在没有系统控制单元(15至18)的相应请求数据的情况下将控制命令发送至所述发电设备(7至11)，通过所述控制命令来请求所述发电设备(7至11)的设备数据。
4.如权利要求1或2所述的数据服务器，其特征在于，所述数据服务器被进一步配置为接收测量装置(12、13)的状态数据，将所述状态数据从其相应的数据模型(33至35)转换成元数据模型(36)，以及管理所转换的状态数据。
5.如权利要求1或2所述的数据服务器，其特征在于，所述数据服务器被进一步配置为接收天气预报数据，其中在处理所述系统控制单元(15至18)的请求数据时和/或在将所述控制命令发送至所述发电设备(7至11)时考虑到所述天气预报数据。
6.如权利要求1或2所述的数据服务器，其特征在于，所述请求数据包括以下请求数据，其中生成的控制命令按时间顺序发送和/或由重复发送，直到实现在所述请求数据中定义的目标为止。
7.如权利要求1或2所述的数据服务器，其特征在于，所述数据服务器被进一步配置为在处理之前和/或在处理期间检查不同的系统控制单元(15至18)的请求数据的目标冲突，并在出现目标冲突时将所述请求数据一起提供给冲突消除程序。
8.如权利要求1或2所述的数据服务器，其特征在于，所述系统控制单元(15至18)中的至少一个是另一网关(14)，其作为发电设备(7至11)连接至所述网关(14)。
9.如权利要求1或2所述的数据服务器，其特征在于，所述请求数据包含对符合所述馈电网(1)的至少一个点上的至少一个电网参数的请求。
10.如权利要求9所述的数据服务器，其特征在于，所述电网参数是相角和/或电压和/或频率和/或其在所述馈电网(1)上的分配量。
11.如权利要求1或2所述的数据服务器，其特征在于，所述请求数据包含对传输所述发电设备(7至11)的联合体的运行数据的请求，或对传输在所述请求数据中通常定义的所述发电设备(7至11)中的一部分的运行数据的请求。
12.如权利要求1或2所述的数据服务器，其特征在于，所述设备数据包括所述发电设备(7至11)的识别数据和实际运行参数。
13.如权利要求12所述的数据服务器，其特征在于，所述设备数据还包括对相应的所述发电设备(7至11)的通用描述和/或位置信息，所述位置信息指出相应的所述发电设备(7至11)在哪个点上连接到所述馈电网(1)。
14.如权利要求12所述的数据服务器，其特征在于，在光伏系统形式的发电设备(7至11)中，所述设备数据还包括对于光伏系统所属的光伏发电机的地理位置和/或方向的说明。
15.如权利要求13所述的数据服务器，其特征在于，在光伏系统形式的发电设备(7至11)中，所述设备数据还包括对于光伏系统所属的光伏发电机的地理位置和/或方向的说明。
16.如权利要求1或2所述的数据服务器，其特征在于，所述请求数据和/或所述设备数据以及所转换的数据响应和/或控制命令经由受保护的数据连接由所述网关(14)接收和/或发送至特定的系统控制单元(15至18)和/或发电设备(7至11)。
17.如权利要求1或2所述的数据服务器，其特征在于，根据至少两个不同的通信协议和/或通过至少两个分开的数据端口接收不同系统控制单元(15至18)的请求数据和数据响应和/或不同发电设备(7至11)的设备数据和控制命令，或者将其发送至所述系统控制单元(15至18)和/或发电设备(7至11)。
18.如权利要求1或2所述的数据服务器，其特征在于，所述网关(14)独立生成发送至所述发电设备(7至11)的控制命令，以便跟踪存储在所述网关(14)中的目标和/或跟踪在所述系统控制单元(15至18)的请求数据中定义的总体目标。
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