CN111901372A - 一种集中式风电监控系统接入装置 - Google Patents

一种集中式风电监控系统接入装置 Download PDF

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Abstract

一种集中式风电监控系统接入装置，包括：数据接口模块、采集规约模块、数据发送接收模块、数据发布模块、配置管理模块；本发明解决了风电集控现场数据可靠接入的问题，具备多种物理接口兼容性，同时可以支持多种软件通信协议；大数据量采集传输的能力强，单协议支持10万点以上数据量，多协议协同下可实现50万点以上数据量接入，且支持数据实时刷新，最长刷新周期不超过1秒；采用本系统可实现风电场与集中控制中心之间远程监视控制的远距离通信，可辅助实现风电场远程集中监控系统的建设。

Description

一种集中式风电监控系统接入装置
技术领域
本发明属于风力发电领域，具体涉及一种集中式风电监控系统接入装置。
背景技术
目前风力发电作为新能源发电行业的主力军，在新能源发电中占比最大。但风电场具有大量的并网机组，且分布分散，一般现场远离市区，交通不畅等问题突出。如何集中管理，尤其是远程集中监视控制和管理风电场成为当前风电场的迫切需求。
针对以上问题，建立风电场区域集中监控系统成为解决问题主要解决手段。而集中监控系统主要功能是通过远距离通信技术，对现场设备、数据的实时监视和实时控制，对现场设备的工作状况、运行参数等数据需要全量、快速、完备地进行采集，并要求控制指令能及时准确传到给终端设备。在数据采集过程中，难以同时实现多接口兼容、多设备接入，实时刷新和大数据量转发等关键技术。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明解决了风电场实时数据采集的多接口、多协议兼容，满足多设备接入，并解决了远距离数据实时刷新和大数据量传输要求，提高了风电场远程集中监控系统的运行安全性。
本发明提出一种集中式风电监控系统接入装置，包括：
一种集中式风电监控系统接入装置，所述接入装置包括数据接口模块、采集规约模块、数据发送接收模块、数据发布模块、配置管理模块；其特征在于：
数据接口模块与被监控风电场的采集设备相连，被监控风电场采集设备所采集的风电场生产运行数据传输至数据接口模块，并将远端集控中心所下发的控制命令传输至被监控风电场采集设备；所述数据接口模块采用可扩展式板卡结构，支持多路RJ45接口和RS485接口；
所述采集规约模块与数据接口模块相连，采集规约模块通过多种采集协议接收数据接口模块上传的风电场实时生产运行数据，并将风电场实时生产运行数据按照自有打包协议重新打包，将打包后的数据包转发至数据发送接收模块；
所述数据发送接收模块适配自有打包协议，在风电场和远端集控中心均有部署，采用内部私有传输协议，实现风电场与远端集控中心之间的双向数据发送接收；
所述数据发布模块与远端集控中心的数据发送接收模块相连，将接收到的数据进行分发，能够对接实时数据库、大数据平台的数据接入；
所述配置管理模块部署在远端集控中心，统一管理数据接口模块、采集规约模块、数据发送接收模块、数据发布模块，完成数据接口配置、采集协议设置、传输策略配置、数据转发规则配置，并实时监视各模块工作状态，实现对接入装置各模块的诊断和管理。
本发明进一步包括以下优选方案。
所述数据接口模块采用可插拔方式设计，用户根据自身业务需要能够灵活选择，扩展或减少数据接口模块支持的接口种类和数量。
所述采集规约模块带有可扩展协议库，在协议库内所列采集协议均能够直接采用，也可以通过配置管理模块对采集规约模块定制扩展私有协议；采集规约模块采用配置使能运行方式，仅加载运行用户配置并使用的规约协议。
所述采集规约模块包括网络层单元2和协议层单元3，网络层单元2和数据接口模块1相连，负责将RS485/RS232串行通信规约和TCP/IP规约拆包解析，实现不同物理接口通信格式的接入和转换；协议层单元3和网络层单元2相连，负责接收来自网络层单元2所转换后的接入数据，识别并实现MODBUS协议、电力规约IEC标准101、102、103、104规约数据接入。
所述数据发送接收模块，实现风电场到远端集控中心之间的双向数据传输，分为上行传输和下行传输两个通道；上行传输通道实现风电场现场数据点-采集设备-远端集控中心链路的上行报送，下行传输通道实现远端集控中心-采集设备-风电场现场数据点之间的下行指令数据传输。
所述数据发送接收模块包括风电场侧单元4和远端集控侧单元5，所述风电侧单元4设置在风电场一侧，通过局域网与采集规约模块相连，所述远端集控侧单元5设置在远端集控中心端；
风电场侧单元4和远端集控侧单元5具有数据缓存功能，并通过专用网络通信连接；当远程链路即风电侧单元4至远端集控中心之间的通信链路连接中断时，风电场侧单元4缓存由采集规约模块协议层单元3接收并转换后的数据记录至本地磁盘缓存区；待远程链路恢复后，风电场侧单元4与远端集控侧单元5续传历史缓存数据，实现远端数据的补充完善，并实时处理本地磁盘缓存记录，及时清理已完成补传的缓存数据。
所述数据发送接收模块具备流量控制功能，风电场侧单元4和远端集控侧单元5分别建立上行通道和下行通道，当数据发送接收模块检测到下行通道数据发送不畅时，降低上行通道数据发送流量，保证远端集控中心控制指令的优先传输权限。
所述集中式风电监控系统，支持风电场全量数据秒级实时采集；集中式风电监控系统接入装置采用事件触发模式，设定任务的运行状态为等待事件状态；
当数据接口模块接收的采集数据更新后，远端集控中心产生一个事件源触发并立即响应，自动调用事件消息处理进程处理事件，完成后自动退出并回到事件等待状态；
在事件触发的基础上，通过多线程技术实现快速数据刷新；远端集控中心自动计算并设定合理的线程数，同时发送多个数据请求，并通过定时技术，设定最长刷新间隔为1秒，从而实现多个事件触发调度，实现秒级数据刷新。
所述配置管理模块设置在远端集控中心，所述配置管理模块实时检测各功能模块的运行状态，实时检测链路通讯状态，当检测到链路质量小于预设定值时，触发本地报警，并协调降速机制，保证实时性较高的数据点可靠有限传输；
当检测到链路故障即通信链路连接中断时时，触发本地防护功能，系统自动切入本地模式，缓存采集数据在本地磁盘，并将控制指令下发通道临时关闭，确保系统安全。
本申请所达到的有益效果：
(1)解决了风电集中监控系统对现场数据实时接入的问题，具备多种物理接口兼容性，同时可以支持多种软件通信协议；
(2)大数据量采集发送传输的能力，单协议支持10万点以上数据量，多协议协同下可实现50万点以上数据量接入，且支持数据实时刷新，最长刷新周期不超过1秒。
(3)满足电力安全规范的要求；
(4)采用本装置可实现风电场的远程监视控制系统远距离通信的关键技术，可在远程集中监控风电场的集控系统中运用。
附图说明
图1本发明实施例的一种集中式风电监控系统接入装置框图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如附图1所示本发明公开了一种集中式风电监控系统接入装置，所述接入装置包括数据接口模块、采集规约模块、数据发送接收模块、数据发布模块、配置管理模块。
数据接口模块与被监控风电场的采集设备相连，被监控风电场采集设备所采集的风电场生产运行数据传输至数据接口模块，并将远端集控中心所下发的控制命令传输至被监控风电场采集设备；所述数据接口模块采用可扩展式板卡结构，支持多路RJ45接口和RS485接口。
所述数据接口模块采用可插拔方式设计，用户根据自身业务需要能够灵活选择，扩展或减少数据接口模块支持的接口种类和数量。数据接口模块负责硬件设备接入，可接入以太网RJ45和串行通信RS485信号。接口适配风电集控现场工业环境需求。硬件载体采用可扩展式板卡，当硬件接口不够时可进行扩展。RJ45接口最多支持12路独立接口，RS485接口支持最多20路。
所述采集规约模块与数据接口模块相连，采集规约模块通过多种采集协议接收数据接口模块上传的风电场实时生产运行数据，并将风电场实时生产运行数据按照自有协议重新打包，将打包后的数据包转发至数据发送接收模块。
所述采集规约模块带有可扩展协议库，在协议库内所列采集协议均能够直接采用，也可以通过配置管理模块对采集规约模块定制扩展私有协议；采集规约模块采用配置使能运行方式，仅加载运行用户配置并使用的规约协议。参见附图1，采集规约模块包括网络层单元2和协议层单元3，网络层单元2和数据接口模块1相连，负责将RS485/RS232串行通信规约和TCP/IP规约拆包解析，实现不同物理接口通信格式的接入和转换；协议层单元3和网络层单元2相连，负责接收来自网络层单元2所转换后的接入数据，识别并实现MODBUS协议、电力规约IEC标准101、102、103、104规约数据接入。
采集规约模块通过多种采集协议采集风场侧实时生产数据，并将数据按照自有协议重新打包，转发至数据发送接收模块。采集规约模块具有数据缓存功能，当远程链路中断时，本地缓存数据；待链路恢复后，续传历史缓存数据，实现远端数据的补充完善。
所述数据发送接收模块适配私有打包协议，在风电场和远端集控中心均有部署，采用内部私有传输协议，实现风电场与远端集控中心之间的双向数据发送接收。所述数据发布模块与远端集控中心的数据发送接收模块相连，将接收到的数据进行分发，能够对接实时数据库、大数据平台的数据接入。
参见附图1，所述数据发送接收模块，实现风电场到远端集控中心之间的双向数据传输，分为上行传输和下行传输两个通道；上行传输通道实现风电场现场数据点-采集设备-远端集控中心链路的上行报送，下行传输通道实现远端集控中心-采集设备-风电场现场数据点之间的下行指令数据传输。所述数据发送接收模块包括风电场侧单元4和远端集控侧单元5，所述风电侧单元4设置在风电场一侧，通过局域网与采集规约模块相连，所述远端集控侧单元5设置在远端集控中心端；风电场侧单元4和远端集控侧单元5具有数据缓存功能，并通过专用网络通信连接；当远程链路即风电侧单元4至远端集控中心之间的通信链路连接中断时，风电场侧单元4缓存由采集规约模块协议层单元3接收并转换后的数据记录至本地磁盘缓存区；待远程链路恢复后，风电场侧单元4与远端集控侧单元5续传历史缓存数据，实现远端数据的补充完善，并实时处理本地磁盘缓存记录，及时清理已完成补传的缓存数据。
所述数据发送接收模块具备流量控制功能，风电场侧单元4和远端集控侧单元5分别建立上行通道和下行通道，当数据发送接收模块检测到下行通道数据发送不畅时，降低上行通道数据发送流量，保证远端集控中心控制指令的优先传输权限。
所述配置管理模块部署在集中式风电监控系统，统一管理数据接口模块、采集规约模块、数据发送接收模块、数据发布模块，完成数据接口配置、采集协议设置、传输策略配置、数据转发规则配置，并实时监视各模块工作状态，实现对接入装置各模块的诊断和管理。
配置管理模块，通常部署在远端监控中心，统一管理远端装置的各个模块，完成设备配置、采集协议设置、传输策略配置(包括但不限于时间间隔、加密模式、压缩参数、断点续传模式、流量控制)、数据转发规则配置，并实时监视各模块工作状态，对远程装置各模块进行诊断和管理。
配置管理模块具备自动控制数据采集自适应能力，当设备的请求响应耗时超过指定时间(可配置)时，能够自适应的优先保证关键点(可配置)的数据采集，能够主动降低采集频率，以降低对设备的负载，避免造成被采集设备死机等严重故障。
配置管理模块还系统资源自适应能力，当检测到宿主设备的CPU、内存、磁盘IO等资源不足，影响数据采集时，自适应控制优先保证关键点(可配置)的数据传输，能够主动降低采集频率。
装置实时检测模块实时检测链路通讯状态，当检测到链路质量变差时，触发本地报警，并协调降速机制，保证实时性较高的数据点可靠有限传输；当检测到链路故障时，触发本地防护功能，系统自动切入本地模式，并通过通讯握手信号的变化触发远端反应，便于发出报警信息。
装置具备分散式部署能力，各个现场均可部署，最终实现各风电现场的数据在远端中心的汇集。
装置开发具备灵活组网功能，支持多种网络模式，包括MODBUSTCP/RTU，电力规约IEC101、102、103、104。
装置运行模式可配置，支持设为主站或从站，满足各种数据采集组网要求。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种集中式风电监控系统接入装置，所述接入装置包括数据接口模块、采集规约模块、数据发送接收模块、数据发布模块、配置管理模块；其特征在于：
数据接口模块与被监控风电场的采集设备相连，被监控风电场采集设备所采集的风电场生产运行数据传输至数据接口模块，并将远端集控中心所下发的控制命令传输至被监控风电场采集设备；所述数据接口模块采用可扩展式板卡结构，支持多路RJ45接口和RS485接口；
所述采集规约模块与数据接口模块相连，采集规约模块通过多种采集协议接收数据接口模块上传的风电场实时生产运行数据，并将风电场实时生产运行数据按照自有打包协议重新打包，将打包后的数据包转发至数据发送接收模块；
所述数据发送接收模块适配自有打包协议，在风电场和远端集控中心均有部署，采用内部私有传输协议，实现风电场与远端集控中心之间的双向数据发送接收；
所述数据发布模块与远端集控中心的数据发送接收模块相连，将接收到的数据进行分发，能够对接实时数据库、大数据平台的数据接入；
所述配置管理模块部署在远端集控中心，统一管理数据接口模块、采集规约模块、数据发送接收模块、数据发布模块，完成数据接口配置、采集协议设置、传输策略配置、数据转发规则配置，并实时监视各模块工作状态，实现对接入装置各模块的诊断和管理。
2.根据权利要求1所述的集中式风电监控系统接入装置，其特征在于：
所述数据接口模块采用可插拔方式设计，用户根据自身业务需要能够灵活选择，扩展或减少数据接口模块支持的接口种类和数量。
3.根据权利要求1或2所述的集中式风电监控系统接入装置，其特征在于：
所述采集规约模块带有可扩展协议库，在协议库内所列采集协议均能够直接采用，也可以通过配置管理模块对采集规约模块定制扩展私有协议；采集规约模块采用配置使能运行方式，仅加载运行用户配置并使用的规约协议。
4.根据权利要求3所述的集中式风电监测系统接入装置，其特征在于：
所述采集规约模块包括网络层单元(2)和协议层单元(3)，网络层单元(2)和数据接口模块(1)相连，负责将RS485/RS232串行通信规约和TCP/IP规约拆包解析，实现不同物理接口通信格式的接入和转换；协议层单元(3)和网络层单元(2)相连，负责接收来自网络层单元(2)所转换后的接入数据，识别并实现MODBUS协议、电力规约IEC标准101、102、103、104规约数据接入。
5.根据权利要求1所述的集中式风电监控系统接入装置，其特征在于：
所述数据发送接收模块，实现风电场到远端集控中心之间的双向数据传输，分为上行传输和下行传输两个通道；上行传输通道实现风电场现场数据点-采集设备-远端集控中心链路的上行报送，下行传输通道实现远端集控中心-采集设备-风电场现场数据点之间的下行指令数据传输。
6.根据权利要求5所述的集中式风电监控系统接入装置，其特征在于：
所述数据发送接收模块包括风电场侧单元(4)和远端集控侧单元(5)，所述风电侧单元(4)设置在风电场一侧，通过局域网与采集规约模块相连，所述远端集控侧单元(5)设置在远端集控中心端；
风电场侧单元(4)和远端集控侧单元(5)具有数据缓存功能，并通过专用网络通信连接；当远程链路即风电侧单元(4)至远端集控中心之间的通信链路连接中断时，风电场侧单元(4)缓存由采集规约模块协议层单元(3)接收并转换后的数据记录至本地磁盘缓存区；待远程链路恢复后，风电场侧单元(4)与远端集控侧单元(5)续传历史缓存数据，实现远端数据的补充完善，并实时处理本地磁盘缓存记录，及时清理已完成补传的缓存数据。
7.根据权利要求6所述的集中式风电监控系统接入装置，其特征在于：
所述数据发送接收模块具备流量控制功能，风电场侧单元(4)和远端集控侧单元(5)分别建立上行通道和下行通道，当数据发送接收模块检测到下行通道数据发送不畅时，降低上行通道数据发送流量，保证远端集控中心控制指令的优先传输权限。
8.根据权利要求1所述的集中式风电监控系统接入装置，其特征在于：
所述集中式风电监控系统，支持风电场全量数据秒级实时采集；集中式风电监控系统接入装置采用事件触发模式，设定任务的运行状态为等待事件状态；
当数据接口模块接收的采集数据更新后，远端集控中心产生一个事件源触发并立即响应，自动调用事件消息处理进程处理事件，完成后自动退出并回到事件等待状态；
在事件触发的基础上，通过多线程技术实现快速数据刷新；远端集控中心自动计算并设定合理的线程数，同时发送多个数据请求，并通过定时技术，设定最长刷新间隔为1秒，从而实现多个事件触发调度，实现秒级数据刷新。
9.根据权利要求1所述的一种集中式风电监控系统接入装置，其特征在于：
所述配置管理模块设置在远端集控中心，所述配置管理模块实时检测各功能模块的运行状态，实时检测链路通讯状态，当检测到链路质量小于预设定值时，触发本地报警，并协调降速机制，保证实时性较高的数据点可靠有限传输；
当检测到链路故障即通信链路连接中断时时，触发本地防护功能，系统自动切入本地模式，缓存采集数据在本地磁盘，并将控制指令下发通道临时关闭，确保系统安全。
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