CN113839422A - 风电并网性能评价多源数据采集方法、服务器及智能终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的风电并网性能评价多源数据采集方法、服务器及智能终端，服务器与外部数据源通讯连接或通过智能终端与外部数据源通讯连接；服务器用于获取外部数据源带有时间戳的运行数据或通过智能终端获取带有时间戳的运行数据；所述时间戳由外部数据源提供或由智能终端提供；其中，由智能终端提供的时间戳：基于服务器与智能终端对时后确定；因此本发明所采集的多源数据所带的时戳和实际时间一致，实现了场内各风电机组采集数据的时间同步，可以满足对风电站并网性能进行评价的要求；可以实现场内机组故障录波数据的毫秒级对时，可用于风电并网事故如次/超同步震荡等事故分析，定位事故源头，查找事故原因。

Description

风电并网性能评价多源数据采集方法、服务器及智能终端
技术领域
本发明涉及电力系统动态监测领域，具体涉及一种风电并网性能评价多源数据采集方法、服务器及智能终端。
背景技术
随着风电产业的快速发展，在风资源比较丰富的地区，建立了大量的风电系统，由于风电具有抵抗扰、弱惯量及弱频率/电压支撑性，高比例风电系统的安全稳定水平持续下降。因此为风力系统安全稳定制订了一些规则（例如中国国标 GB 38755-2019电力系统安全稳定导则），对风电等新能源发电的惯量响应、一次调频、快速调压等电网友好型主动支撑性能进行了规范，各风电机组供应商都在开发风电机组的惯量响应、一次调频、无功调压等网源友好主动支撑性能。目前可以将获取的风电场内风电机组的实时运行数据，结合风电场内一次AGC/AVC控制器、能量管理平台、PMU的运行数据，在线评估风电场的实时惯量水平、直接影响频率/电压稳定水平的有功/无功容量，以辅助调度进行相关决策。同时，风电场的运行监测存在“站级强，单机弱”的问题，风电并网事故分析主要依靠风电场的系统同步相量测量装置（PMU）,风电机组并网运行产生大量的运行数据并未得到有效收集和全面利用，电网末梢的感知功能尚待挖掘，同时通过建立风电机组级的PMU系统，收集机端侧的故障录波数据，可以进行大规模风电并网事故的分析。但是当前获取的实时运行数据、故障录波数据甚至高频长时采样数据等运行数据，都是从不同的数据源获取的，并且为了收集各数据源的运行数据而建立的通信通道不同，并且当前风电站的机组变流器并不具备网络对时的功能，变流器设备本身的晶振频率有限，在运行过程中变流器的时戳和实际时间存在较大的差异，因此无法实现场内各风电机组采集数据的时间同步。特别对于故障录波数据，如不实现多源数据采集系统的毫秒级对时，就无法准确判断新能源电站场内机组故障出现的先后顺序，无法准确定位故障源头，分析故障原因。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的多源数据时间同步的问题，本发明提供一种服务器；
所述服务器用于获取至少一种外部数据源提供的运行数据；所述外部数据源包括：第一数据源、第二数据源和第三数据源；
所述运行数据均带有时间戳，用于对风电并网性能进行评价；
所述服务器与第一数据源通讯连接，时间戳由第一数据源提供；
所述服务器通过智能终端与第二数据源通讯连接，时间戳由智能终端提供；
所述服务器与第三数据源通讯连接或通过智能终端与第三数据源通讯连接，时间戳由第三数据源提供；
所述服务器还用于与智能终端和第三数据源对时。
优选的，所述服务器配备NTP对时服务或IEEE1588对时，实现服务器与智能终端之间的对时。
优选的，所述第一数据源包括：能量管理平台、AGC/AVC控制器和SVG控制器；所述第二数据源包括风电机组；所述第三数据源包括风电场并网点。
优选的，所述风电场并网点提供的运行数据的时间戳由设置于所述风电场并网点的数据采集装置提供。
优选的，所述服务器采用NTP对时服务与风电场并网点的数据采集装置进行对时。
优选的，所述服务器配有多个以太网卡，所述服务器基于多个以太网卡分别与智能终端、能量管理平台、AGC/AVC控制器、SVG控制器和风电场通讯连接。
优选的，所述能量管理平台、AGC/AVC控制器和SVG控制器的运行数据均包括实时运行数据；
所述风电场并网点的运行数据包括：实时运行数据、并网点故障录波数据和高频采样数据；
所述风电机组的运行数据包括：实时运行数据和风电机组故障录波数据。
基于同一种发明构思，本发明还提供一种风电并网性能评价多源数据采集方法，包括：
服务器用于获取至少一种外部数据源提供的运行数据；
所述运行数据均带有时间戳，用于风电并网性能进行评价；
所述外部数据源包括第一数据源、第二数据源和第三数据源；
所述第一数据源与服务器通讯连接，时间戳由第一数据源提供；
所述第二数据源通过智能终端与服务器通讯连接，时间戳由智能终端提供；
所述第三数据源与服务通讯连接或通过智能终端与服务器通讯连接，时间戳由第三数据源提供；
所述服务器还用于与智能终端和第三数据源对时。
优选的，所述服务器与智能终端对时包括：
服务器基于风电场配备的GPS同步授时装置获取时间，并基于所述GPS同步授时装置的时间对服务器的时间进行校正服务器基于矫正后的时间利用对时服务与各智能终端进行对时；
其中，所述对时服务包括NTP对时服务或IEEE1588。
优选的，所述第一数据源包括：能量管理平台、AGC/AVC控制器和SVG控制器；所述第二数据源包括风电机组；所述第三数据源包括风电场并网点。
优选的，所述服务器与第三数据源对时包括：
所述服务器采用NTP对时服务与风电场并网点的数据采集装置进行对时；
其中，第三数据源的时间戳由设置于风电场并网点的数据采集装置提供。
基于同一种发明构思，本发明还提供一种智能终端，
所述智能终端用于获取第二数据源和第三数据源提供的运行数据；
当所述智能终端获取第二数据源提供的运行数据时，所述智能终端还用于基于自身的时间为所述第二数据源提供的运行数据标记时间戳后发送到服务器；
当所述智能终端获取第三数据源提供的运行数据时，智能终端还用于将所述第三数据源提供的运行数据发送到服务器；
其中，所述第二数据源和第三数据源均属于外部数据源，所述外部数据源还包括第一数据源；
所述运行数据用于对风电并网性能进行评价；所述智能终端自身的时间与服务器对时后确定；
所述第三数据源提供的运行数据具有时间戳，时间戳由第三数据源标记。
优选的，所述智能终端通过以太网卡与服务器通讯连接。
优选的，所述智能终端配备NTP对时服务或IEEE1588对时，实现与智能终端的对时。
优选的，所述第二数据源包括：风电机组；所述智能终端通过高速IO信号线与风电机组的变流器连接；所述第三数据源包括风电场并网点；所述智能终端基于风电场并网点的数据采集装置与所述风电场对时；所述对时采用NTP对时服务或IEEE1588对时服务。
优选的，所述风电场并网点的运行数据包括：实时运行数据、并网点故障录波数据和高频采样数据；
所述风电机组的运行数据包括：实时运行数据和风电机组故障录波数据。
优选的，针对风电机组故障录波数据，所述智能终端的时间为所述运行数据标记时间戳后发送到服务器包括：
当收到第二数据源发送的故障录波触发信号时，将当前时间作为故障录波开始时间并按照预定规则生成第一录波编号；
关联保存故障录波开始时间和第一录波编号；
当接收到故障录波结束信号和故障录波数据文件时，查找与所述故障录波文件中携带的第二录波编号相同的第一录播编号，将所述第一录波编号将对应的录波开始时间作为时间戳写入到故障录波文件中；
将写入时间戳的所述故障录波数据文件发送到服务器；
其中，所述第二录波编号是按照所述预定规则生成的。
优选的，在所述按照预定规则生成第一录波编号之后还包括：向变流器发送触发应答信号，以便变流器确定所述智能终端接收到故障录波的通知。
优选的，所述接收到故障录波结束通知之后还包括：向变流器发送结束应答信号，以便变流器确定智能终端接收到故障录波结束通知和故障录波数据文件。
基于同一种发明构思，本发明还提供一种风电并网性能评价多源数据采集方法，包括：
智能终端获取第二数据源和第三数据源提供的运行数据；
当所述智能终端获取第二数据源提供的运行数据时，所述智能终端基于自身的时间为所述第二数据源提供的运行数据标记时间戳后发送到服务器；
当所述智能终端获取第三数据源提供的运行数据时，智能终端将所述第三数据源提供的运行数据发送到服务器；
其中，所述第二数据源和第三数据源均属于外部数据源，所述外部数据源还包括第一数据源；
所述运行数据用于对风电并网性能进行评价；所述智能终端自身的时间与服务器对时后确定；
所述第三数据源提供的运行数据具有时间戳，时间戳由第三数据源标记。
优选的，所述与服务器对时包括：
智能终端基于服务器的时间利用NTP对时服务或IEEE1588对时服务进行对时。
优选的，所述第二数据源包括：风电机组；所述第三数据源包括：风电场并网点。
优选的，所述风电场并网点的运行数据包括：实时运行数据、并网点故障录波数据和高频采样数据；
所述风电机组的运行数据包括：实时运行数据和风电机组故障录波数据。
优选的，针对风电机组故障录波数据，智能终端基于自身的时间为所述第二数据源提供的运行数据标记时间戳，包括：
当收到第二数据源发送的故障录波触发信号时，将当前时间作为故障录波开始时间并按照预定规则生成第一录波编号；
关联保存故障录波开始时间和第一录波编号；
当接收到故障录波结束信号和故障录波数据文件时，查找与所述故障录波文件中携带的第二录波编号相同的第一录播编号，将所述第一录波编号将对应的录波开始时间作为时间戳写入到故障录波文件中；
将写入时间戳的所述故障录波数据文件发送到服务器；
其中，所述第二录波编号是按照所述预定规则生成的。
优选的，在所述按照预定规则生成第一录波编号之后还包括：向变流器发送触发应答信号，以便变流器确定所述智能终端接收到故障录波的通知。
优选的，在所述接收到故障录波结束通知之后还包括：向变流器发送结束应答信号，以便变流器确定智能终端接收到故障录波结束通知和故障录波数据文件。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提供一种风电并网性能评价多源数据采集方法、服务器及智能终端；所述服务器与外部数据源通讯连接或通过智能终端与外部数据源通讯连接；所述服务器用于获取外部数据源带有时间戳的运行数据或通过智能终端获取带有时间戳的运行数据；所述运行数据用于对风电站并网性能进行评价；所述时间戳由外部数据源提供或由智能终端提供；其中，由智能终端提供的时间戳：基于服务器与智能终端对时后确定；因此本发明所采集的多源数据所带的时戳和实际时间一致，实现了场内各风电机组采集数据的时间同步，可以满足对风电站并网性能进行评价的要求；
2、本发明提供一种风电并网性能评价多源数据采集方法、服务器及智能终端，可以实现场内机组故障录波数据的毫秒级对时，可用于风电并网事故如次/超同步震荡等事故分析，定位事故源头，查找事故原因。
附图说明
图1为本发明的多源数据采集系统架构；
图2为本发明的多源数据采集系统通讯示意图；
图3为本发明的变流器与智能终端接线示意图；
图4为本发明的变流器故障录波数据同步流程；
图5为多源数据采集系统对时方法1的通讯连接图；
图6为本发明多源数据采集系统对时方法2的通讯连接图；
图7为本发明的风电场并网点的数据采集装置在不添加智能终端时的通讯连接图。
具体实施方式
已授权发明专利CN104505855一种风电场并网特性在线评价系统和已公开的专利CN111082455 一种风电场并网性能监测方法和系统，均提出了采用通讯（消息总线）的方式来获取风电机组和场站设备的信息来进行场站和单机的性能评价。并重点给出了根据相关数据进行相关性能评价的方法，从而实现风电场全生命周期并网运行特性的监管并为优化运行提供技术支撑。但是系统的并网特性评价涉及多个数据源的数据采集，对于多源数据的通讯采集，没有考虑数据同步的问题。数据的通讯延时受现场网络带宽、数据量的大小影响较大，无法实现数据同步。
发明提供的一种风电并网性能评价多源数据采集方法、服务器及智能终端，充分利用场站和机组的现有设备和测量装置，通过通讯手段收集场内机组的实时运行数据、机组的故障录波数据和场站并网点的运行数据，可实现对风电站和场内机组的全面并网性能的在线评价。可以实现场内机组故障录波数据的毫秒级对时，可用于风电并网事故如次/超同步震荡等事故分析，定位事故源头，查找事故原因。
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1：
本发明提供的一种服务器及智能终端，用于风电并网性能评价用多源数据采集系统，如图1所示。
服务器采用分布式方式从至少一种外部数据源采集运行数据；外部数据源包括：由能量管理平台、AGC/AVC控制器和SVG控制器等构成的第一数据源；至少包括风电机组的第二数据源；和至少包括风电场的第三数据源。本发明的运行数据均带有时间戳，可以对新能源风电站在线监测和并网性能进行评价，因此服务器在本发明中也可以称为风电在线监测和并网性能评价服务器。服务器至少包括：采集模块和通讯模块；采集模块，用于从第一数据源、第二数据源和第三数据源中获取至少一种数据源提供的运行数据；通讯模块用于与第一数据源、第二数据源和第三数据源通讯连接。
这里AGC 为自动发电量控制（Automatic Generation Control）；AVC为自动电压控制（Automatic Voltage Control）。
本实施例中，风电机组的运行数据由风电机组主控与变流器提供，风电场并网点的运行数据由风电场并网点的数据采集装置采集。风电场并网点的数据采集装置负责采集风电场并网点二次侧的PT（电压）信号和电流（CT）信号,得到风电场并网点的三相电压和三相电流瞬时值，实现采样率为10kbps的同步采样。风电场并网点的数据采集装置采用DSP+ARM的架构，（DSP ：Digital Signal Processing，数字信号处理）；（ARM：Advanced RISCMachine，高级精简指令集机器）。DSP可以对采集的三相电压电流瞬时值进行一些基本的数据处理和运算，如计算电压电流有效值、计算有功功率和无功功率，ARM主要实现数据采集装置与智能终端或者其它设备的数据通讯。对风电场内每台风电机组的变流器各配备一台智能终端，该智能终端采用ARM的架构进行设计，主要负责与风电在线监测和性能评价服务器的数据通讯和对时。本发明的智能终端具有第一获取模块和第二获取模块，第一获取模块用于获取第二数据源的运行数据并基于所述智能终端的时间为所述运行数据标记时间戳后发送到服务器；第二获取模块用于获取带有时间戳的第三数据源的运行数据并发送到服务器。这里的第二数据源和第三数据源即为本发明提到的外部数据源中的第二数据源和第三数据源。
如图1所示，用于采集系统采集的运行数据共有5个数据来源，分别为场内风电机组（包括风电机组主控和变流器）、风电场并网点、场站的能量管理平台、风电场SVG控制器和场内AGC/AVC控制器。除风电场并网点需要增加数据采集装置外，其它均复用现有运行数据，将需要的运行数据通过通讯的方式收集到服务器，极大的降低了系统的硬件成本和施工部署的难度。数据采集系统采集的数据有3类，第一类为在线运行数据，此类数据的采集频率较低，为2 Hz，但实时性要求较高；第二类为变流器在故障或者低穿期间的录波数据，受DSP硬件条件的限制，故障录波数据的采样率约为1k-3k Hz，触发录波后的采样时长约为s级，这类数据主要用来对故障产生的原因进行分析或者分析电压穿越期间风电机组的支撑性；第三类数据为风电场并网点的数据采集装置采集的并网点三相电压瞬时值和并网点三相电流瞬时值，这类数据是用来分析风电场的电能质量的，按照相关的标准要求，采样率不低于10kHz,采样时长为10分钟，单次采集的数据量较大。数据采集系统中的5个数据源均有第一类实时运行数据的采集；场内风电机组变流器在电压穿越或者故障期间会自动触发录波功能，产生第二类故障录波数据；为了在线评估风电场的电能质量，并网点的数据采集装置会经客户端的图形用户界面触发或者自动触发并网点PT和CT的高频采样，产生第三类用于电能质量分析的高频采样数据。同时，风电场并网点的数据采集装置也具有类似于变流器的故障录波功能。
多源数据采集系统各数据源采集的数据类型如下表所示。
实时运行数据 故障录波数据 用于电能质量分析的高频采样数据
风电机组 √ √ ×
风电场并网点 √ √ √
能量管理平台 √ × ×
AGC/AVC控制器 √ × ×
SVG控制器 √ × ×
（1）风电机组运行数据采集
多源数据采集系统采集的风电机组的运行数据包括实时运行数据和风电机组故障录波数据，包括但不限于：
实时运行数据：风电机组有功功率、无功功率、发电机转速、相电压/线电压有效值、相电流有效值、电网频率、电机转矩、主控下发转矩或者有功指令值、无功/功率因数指令值、风速、风向、桨距角、风电机组运行状态等。
风电机组故障录波数据：风电机组的故障主要体现在变流器故障，往往只有变流器故障可以进行录波，因此，通过变流器在故障期间或者电压穿越期间对三相电压电流瞬时值进行录波，得到风电机组的故障录波数据。故障录波数据采集的频率和时长由变流器厂商来决定，数据采集系统只负责通过通讯的手段获取数据并上传至场内在线监测和并网性能评价服务器。
本实施例可以基于主控和变流器对风电机组运行数据进行采集，这里实时运行数据可以从主控采集也可以从变流器采集；故障录波数据从变流器采集。
（2）风电场并网点数据采集
多源数据采集系统在风电场并网点采集3类数据：实时运行数据、并网点故障录波数据和用于电能质量分析的高频采样数据。由于目前风电场的在运场内设备在并网点均不具有高频、长时的数据采集和缓存能力，因此需要在并网点加装一套数据采集设备。
风电场并网点的数据采集装置
该数据采集装置采用DSP+ARM的架构进行设计，可同步完成12通道的10k 数据采集，采集精度0.2%；数据采集设备采用的DSP配有大容量的数据存储单元，可以完成多笔12通道，10k 采样率，时长10 分钟的数据存储；DSP配有数据处理和相关算法，可实现风电场总有功功率、风电场总无功功率、并网点三相线电压有效值、并网点三相相电压有效值、并网点三相电流有效值、并网点频率的在线计算；也可以实现电能质量分析用的高频数据的采样和并网点故障录波数据的采集；在进行并网点故障录波数据的采集时，仍可用10k的采样率进行采样，但是根据对故障录波数据的要求，可以降频到2kHz进行存储。数据采集装置的ARM处理器完成运行数据的通讯和故障录波及高频长时采样数据的通讯传输；数据采集设备支持NTP通讯对时协议，可实现与场内在线监测和并网性能评价服务器的网络对时。
并网点采集数据
实时运行数据：总有功功率、总无功功率、并网点三相线电压有效值、并网点三相线电压有效值、并网点三相电流有效值、并网点电网频率。
并网点故障录波数据：自动触发方式，由设置在风电场并网点处的数据采集装置在电网故障期间或者电压穿越期间对并网点处的三相电压电流瞬时值进行录波采样，采样频率为2k Hz，故障前采样时长为1s，触发后采样时长为10s。
用于电能质量分析的高频长时采样数据：支持自动触发和手动触发方式，采集并网点三相电压、并网点三相电流瞬时值，同步12通道采样，采样频率高达10k，采样时长10分钟。
当服务器通过智能终端与风电场并网点的数据采集装置连接时，三者之间可以通过NTP对时服务进行对时；可以通过IEEE1588对时服务进行对时；
当服务器与风电场并网点的数据采集装置直连时，采用NTP对时服务进行对时。
（3）能量管理平台
风电场能量管理平台可以采集场内风电机组和升压站内设备的实时运行数据，对接风电场的AGC/AVC控制系统，对风电场的有功功率和无功功率进行管理和控制。用于风电在线监测和并网性能评价的数据采集系统需要从能量管理平台获取一些风电机组和风电场的状态和运行信息，用来监测风电场的运行并进行相关的性能指标计算。需要采集的数据包括但不限于：
实时运行数据：风电场理论功率、可用功率、平均风速、能量管理平台接收的指令、能量管理平台发送的指令、风电场总有功功率、风电场总无功功率、各风电机组的运行状态等；
这里指令包括但不限于：有功指令、无功指令和功率因素指令。
（4）AGC/AVC控制器
风电场内的AGC控制器主要作用是根据调度下发的相关指令，按照一定的调节速率对整场的发电出力进行调节，以满足电力系统频率和功率控制的相关要求，属于二次调频控制。场内AVC控制器对场内的无功资源和调压设备进行自动控制，以保证电网的电压稳定和安全经济运行。数据采集系统需要获取AGC/AVC的实时运行信息，对风电场的功率控制性能进行评估。数据采集系统需要获取的实时运行数据包括但不限于：
实时运行数据：调度主站有功指令、调度主站电压指令、调度主站无功指令、AGC下发的有功指令、AVC下发的无功指令等。
（5）SVG控制器
目前多数风电场场内都配有无功补偿设备，其中以SVG动态无功补偿装置居多。SVG控制器对SVG的输出无功功率进行控制。数据采集系统从SVG控制器获取SVG设备的实时运行状态。
实时运行数据：SVG工作模式、SVG无功/电压指令、SVG输出的无功功率等。
通常场内的SVG控制器与AVC控制器已建立通讯连接，从AVC控制器也可获取SVG的运行信息。在某些情况下，SVG控制器也与场站的能量管理平台进行通讯，在这种情况下，SVG的运行信息也可通过能量管理平台来获取。
目前在运风电场内的能量管理平台和AGC/AVC控制器一般都支持104规约和Modbus/TCP通讯协议， 在线监测和并网性能评价服务器同样配有支持104规约和Modbus/TCP通讯的通讯服务程序，能量管理平台和AGC/AVC控制器的数据可通过104规约或者Modbus/TCP协议直接获取。风电机组和风电场并网点的运行数据通过对应的智能终端进行处理和对时后，通过自定义协议或者通用协议上传至场内的在线监测和并网性能评价服务器，常用的通用协议有Modbus/TCP、104规约等。具体的通讯架构如图2所示。
场内配置的在线监测和并网性能评价服务器配有6个以上的以太网卡，根据现场的网络配置情况，分别设置不同的网段IP，实现服务器与各数据源的通讯隔离。该系统为监控系统，除配套的风电场并网点的数据采集装置外，在线监测和并网性能评价服务器只接受数据，不下发控制指令，数据均为单向传输，从而保证风电机组主控、能量管理平台、AGC/AVC控制器的通讯安全。
本发明中服务器包括：评价算法服务程序、历史数据和共享内存数据库；首先服务器将采集的带有时间戳的多源数据（这里的多源数据为多源异构数据）进行融合，融合后分别存入历史数据库和共享内存数据库供评价算法服务程序进行处理，然后再将评价结果发送给客户端进行展示，由于本发明实现了场内多源数据的时间同步，因此可以满足对风电站并网性能进行评价的要求，使评价结果更加合理。
实施例2
本发明还提供一种风电并网性能评价用多源数据采集方法，包括：
服务器获取至少一种外部数据源提供的带时间戳的运行数据；所述运行数据用于对风电站并网性能进行评价；
第一数据源与服务器通讯连接，时间戳由第一数据源提供；
第二数据源通过智能终端与服务器通讯连接，时间戳由服务器与智能终端对时后，智能终端提供；
第三数据源与服务通讯连接或通过智能终端与服务器通讯连接，时间戳由服务器与第三数据源对时后，第三数据源提供；
第一数据源包括：能量管理平台、AGC/AVC控制器和SVG控制器；第二数据源包括风电机组；第三数据源包括风电场并网点。
其中，能量管理平台、AGC/AVC控制器和SVG控制器的运行数据均包括实时运行数据；
风电场并网点的运行数据包括：实时运行数据、并网点故障录波数据和高频采样数据；
风电机组的运行数据包括：实时运行数据和风电机组故障录波数据。
本发明的数据采集系统采集的运行数据除风电机组的数据通过智能终端进行上送，风电场的数据可以通过风电场并网点的数据采集装置直接上送也可以利用智能终端与风电场并网点的数据采集装置通讯连接后，由智能终端上送，其它数据均采用数据源与服务器通过通讯直连的方式来上送，由于通讯数据点较少，通讯延时较小，因此这些数据的时戳由数据源来提供。数据源在上送数据时带有时戳。风电机组的运行数据需要经智能终端上送至服务器，智能终端带有NTP(Network Time Protocol)对时服务，可实现与服务器的软对时，智能终端在一个局域网（LAN）内，对时精度最高可达到1 ms以内，而运行数据的采集频率为2 Hz，因此风电机组的运行数据的时戳由智能终端提供，完成数据采集系统的数据同步。
数据采集系统采用软件对时和硬对时相结合的对时方法，其中在线监测和并网性能评价服务器通过以太网从风电场配备的GPS同步授时装置获取精确的时间，对服务器的时间进行校正。各智能终端配备NTP（Network Time Protocol）对时等软对时服务，与在线监测和并网性能评价服务器通过NTP服务进行软件对时。由于变流器内置的时钟晶振精度有限，很难达到ms级的时间精度，并且很多现场在运变流器的安装位置在塔筒底部，使其难以通过GPS进行对时。数据采集系统的服务器配有104规约、Modbus/TCP、自定义规约等通讯服务程序，可完成与系统内各智能终端和能量管理平台、AGC/AVC控制器的数据通讯。同时可借助智能终端获取变流器故障录波数据文件和并网点采集装置的数据文件。使用IO信号线和NTP服务软对时相结合的方法实现数据采集系统的时间同步，其中智能终端和变流器通过高速IO信号线连接，如图3所示。
变流器故障录波数据和并网点采集装置的数据文件（故障录波数据和高频采样数据）由于这两种数据由于数据量大，通讯延时会长，需要额外的对时方法保证时戳的准确性。而使用变流器故障录波数据进行风电并网事故分析要求变流器故障录波的时间精度达到ms级。为了实现变流器故障录波数据的时间精度要求，本系统采用硬触发的方式来标记变流器故障录波的开始时间。
变流器故障录波数据具体有两种采集方法，
方法1，如图4所示：
变流器开始进行故障录波并同步向智能终端发送故障录波触发信号；
智能终端收到故障录波触发信号，记录当前时间作为故障录波开始时间并按照预定规则生成第一录波编号；
智能终端关联保存故障录波开始时间和第一录波编号，并向变流器发送触发应答信号；
故障录波结束生成故障录波文件；
当录波器未收到智能终端发送的触发应答信号时，结束流程；
当录波器收到智能终端发送的触发应答信号后：按照预定规则生成第二录波编号，并写入故障录波文件中；
变流器向智能终端发送故障录波结束信号，并将故障录波数据文件发送到智能终端；
当智能终端接收到故障录波结束通知和故障录波数据文件时，查找与所述故障录波文件中携带的第二录波编号相同的第一录播编号，将所述第一录波编号将对应的录波开始时间作为时间戳写入到故障录波文件中；并向变流器发送结束应答信号，以便变流器确定智能终端接收到故障录波结束通知和故障录波数据文件；
智能终端将写入时间戳的所述故障录波数据文件发送到服务器；
其中，所述第二录波编号是按照所述预定规则生成的。
上述步骤中的预定规则可以利用计数器，具体过程如下：
在智能终端和录波器上分别设置计数器，初始化时将计数器清零；
智能终端收到故障录波触发信号后，智能终端的计数器加1，同时将计数器数据作为第一录波编号；
当录波器收到智能终端发送的触发应答信后，录波器的计数器加1，同时将计数器数据作为第二录波编号。
上述预定规则只是本实施例列举的一个例子，本发明并不限于采用上述方法进行录波编号，任何可行的编号规则都适用。
进一步的，作为上述步骤可选方式：
智能终端向变流器发送触发应答信号中可以包含第一录波编号；
变流器对收到智能终端发送的触发应答信号进行解析得到第一录波编号；
在录波完成后，将第一录波编号作为第二录波编号，写入故障录波数据文件中。
方法2
考虑到后续可能会有更高的系统对时精度要求，特别是对变流器故障录波数据的对时。参照时间同步方法1，变流器与智能终端采用高速IO进行时戳打印，由于IO的响应速度非常快，DSP的IO翻转速度在几十兆左右，因此从变流器发送标志信号到智能终端打印时戳的延时通常在ns级，延时基本可以忽略不计。因此系统对时精度的瓶颈在于智能终端与场内风电在线监测和性能评价服务器如何进行精确对时。采用方法1中提到的标准NTP对时服务，智能终端与场内服务器的对时精度与网络结构有关，在当前风电场的网络结构下，NTP的对时精度最高可控制在1ms以内，通常可以控制在10ms以内，如图5所示。如果想要进一步提高智能终端与场内服务器的对时精度，可以采用高精度的时间同步方法，如IEEE1588对时，可以实现对时精度在百ns级，如图6所示。除上述方法外还可以采用：
1）并网点的数据采集装置还可以不添加智能终端，直接与服务器进行对时，数据采集装置多使用DSP+ARM的架构，可以实现直接与服务器进行对时，如图7所示；
2）智能终端和变流器之间通过通讯的方式进行对时，采用自定义的对时协议，每隔一定的时间对变流器的时间进行校准。但这种对时方法会占用较多的DSP资源，并且不可避免的会引入较大的对时误差；
3）变流器采用GPS对时，无需与智能终端/服务器进行对时，这种方法只适用用变流器安装在塔筒顶部的机型，对于变流器安装位置在塔筒底部的机型，GPS天线无法伸出塔筒外，无法进行GPS对时。
服务器配有数据库，实现对实时运行数据的秒级存储，同时对变流器的故障录波数据、并网点故障录波数据和并网点用于电能质量分析的高频长时采样数据的文件存储。数据采集系统配备实时运行数据查询接口、变流器故障录波数据查询接口、并网点用于电能质量分析的高频长时采样数据查询接口、并网点故障录波数据查询接口、并网点和并网性能评价结果上传接口，供在线监测和并网性能评价服务程序使用。
当故障录波数据为风电场并网点数据时：
由经过对时的风电场并网点的数据采集装置对并网点的故障进行录波，生成故障录波数据，且由采集装置为所述故障录波数据标记开始时刻的时间戳；
其中，所述风电场并网点的数据采集装置与所述服务器采用NTP对服务时。
本发明可用于风电并网特性及安全稳定水平的在线评估，可用于风电并网特性、惯量水平、调压能力等电网友好性能的实时评估。随着对电网友好型并网技术的广泛关注，对风电并网特性的在线评价和安全稳定水平的实时评估有着非常明确的需求。本发明重点关注场站和风机的运行数据采集，并解决了分布式多源数据采集面临的数据同步问题，是进行并网特性、安全稳定水平实时评估和机组、场站并网故障分析的基础，有非常好的应用前景。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (26)

1.一种服务器,其特征在于：所述服务器用于获取至少一种外部数据源提供的运行数据；所述外部数据源包括：第一数据源、第二数据源和第三数据源；
所述运行数据均带有时间戳，用于对风电并网性能进行评价；
所述服务器与第一数据源通讯连接，时间戳由第一数据源提供；
所述服务器通过智能终端与第二数据源通讯连接，时间戳由智能终端提供；
所述服务器与第三数据源通讯连接或通过智能终端与第三数据源通讯连接，时间戳由第三数据源提供；
所述服务器还用于与智能终端和第三数据源对时。
2.如权利要求1所述的服务器，其特征在于，所述服务器配备NTP对时服务或IEEE1588对时，实现服务器与智能终端之间的对时。
3.如权利要求2所述的服务器，其特征在于，所述第一数据源包括：能量管理平台、AGC/AVC控制器和SVG控制器；所述第二数据源包括风电机组；所述第三数据源包括风电场并网点。
4.如权利要求3所述的服务器，其特征在于，所述风电场并网点提供的运行数据的时间戳由设置于所述风电场并网点的数据采集装置提供。
5.如权利要求4所述的服务器，其特征在于，所述服务器采用NTP对时服务与风电场并网点的数据采集装置进行对时。
6.如权利要求3所述的服务器，其特征在于，所述服务器配有多个以太网卡，所述服务器基于多个以太网卡分别与智能终端、能量管理平台、AGC/AVC控制器、SVG控制器和风电场通讯连接。
7.如权利要求3所述的服务器，其特征在于，所述能量管理平台、AGC/AVC控制器和SVG控制器的运行数据均包括实时运行数据；
所述风电场并网点的运行数据包括：实时运行数据、并网点故障录波数据和高频采样数据；
所述风电机组的运行数据包括：实时运行数据和风电机组故障录波数据。
8.一种风电并网性能评价多源数据采集方法，其特征在于，包括：
服务器用于获取至少一种外部数据源提供的运行数据；
所述运行数据均带有时间戳，用于风电并网性能进行评价；
所述外部数据源包括第一数据源、第二数据源和第三数据源；
所述第一数据源与服务器通讯连接，时间戳由第一数据源提供；
所述第二数据源通过智能终端与服务器通讯连接，时间戳由智能终端提供；
所述第三数据源与服务通讯连接或通过智能终端与服务器通讯连接，时间戳由第三数据源提供；
所述服务器还用于与智能终端和第三数据源对时。
9.如权利要求8所述的采集方法，其特征在于，所述服务器与智能终端对时包括：
服务器基于风电场配备的GPS同步授时装置获取时间，并基于所述GPS同步授时装置的时间对服务器的时间进行校正服务器基于矫正后的时间利用对时服务与各智能终端进行对时；
其中，所述对时服务包括NTP对时服务或IEEE1588。
10.如权利要求8所述的采集方法，其特征在于，所述第一数据源包括：能量管理平台、AGC/AVC控制器和SVG控制器；所述第二数据源包括风电机组；所述第三数据源包括风电场并网点。
11.如权利要求8所述的采集方法，其特征在于，所述服务器与第三数据源对时包括：
所述服务器采用NTP对时服务与风电场并网点的数据采集装置进行对时；
其中，第三数据源的时间戳由设置于风电场并网点的数据采集装置提供。
12.一种智能终端，其特征在于：所述智能终端用于获取第二数据源和第三数据源提供的运行数据；
当所述智能终端获取第二数据源提供的运行数据时，所述智能终端还用于基于自身的时间为所述第二数据源提供的运行数据标记时间戳后发送到服务器；
当所述智能终端获取第三数据源提供的运行数据时，智能终端还用于将所述第三数据源提供的运行数据发送到服务器；
其中，所述第二数据源和第三数据源均属于外部数据源，所述外部数据源还包括第一数据源；
所述运行数据用于对风电并网性能进行评价；所述智能终端自身的时间与服务器对时后确定；
所述第三数据源提供的运行数据具有时间戳，时间戳由第三数据源标记。
13.如权利要求12所述的智能终端，其特征在于，所述智能终端通过以太网卡与服务器通讯连接。
14.如权利要求12所述的智能终端，其特征在于，所述智能终端配备NTP对时服务或IEEE1588对时，实现与智能终端的对时。
15.如权利要求12所述的智能终端，其特征在于，所述第二数据源包括：风电机组；所述智能终端通过高速IO信号线与风电机组的变流器连接；
所述第三数据源包括风电场并网点；所述智能终端基于风电场并网点的数据采集装置与所述风电场对时；所述对时采用NTP对时服务或IEEE1588对时服务。
16.如权利要求15所述的智能终端，其特征在于，所述风电场并网点的运行数据包括：实时运行数据、并网点故障录波数据和高频采样数据；
所述风电机组的运行数据包括：实时运行数据和风电机组故障录波数据。
17.如权利要求16所述的智能终端，其特征在于，针对风电机组故障录波数据，所述智能终端的时间为所述运行数据标记时间戳后发送到服务器包括：
当收到第二数据源发送的故障录波触发信号时，将当前时间作为故障录波开始时间并按照预定规则生成第一录波编号；
关联保存故障录波开始时间和第一录波编号；
当接收到故障录波结束信号和故障录波数据文件时，查找与所述故障录波文件中携带的第二录波编号相同的第一录播编号，将所述第一录波编号将对应的录波开始时间作为时间戳写入到故障录波文件中；
将写入时间戳的所述故障录波数据文件发送到服务器；
其中，所述第二录波编号是按照所述预定规则生成的。
18.如权利要求17所述的智能终端，其特征在于，在所述按照预定规则生成第一录波编号之后还包括：向变流器发送触发应答信号，以便变流器确定所述智能终端接收到故障录波的通知。
19.如权利要求17所述的智能终端，其特征在于，所述接收到故障录波结束通知之后还包括：向变流器发送结束应答信号，以便变流器确定智能终端接收到故障录波结束通知和故障录波数据文件。
20.一种风电并网性能评价多源数据采集方法，其特征在于，包括：
智能终端获取第二数据源和第三数据源提供的运行数据；
当所述智能终端获取第二数据源提供的运行数据时，所述智能终端基于自身的时间为所述第二数据源提供的运行数据标记时间戳后发送到服务器；
当所述智能终端获取第三数据源提供的运行数据时，智能终端将所述第三数据源提供的运行数据发送到服务器；
其中，所述第二数据源和第三数据源均属于外部数据源，所述外部数据源还包括第一数据源；
所述运行数据用于对风电并网性能进行评价；所述智能终端自身的时间与服务器对时后确定；
所述第三数据源提供的运行数据具有时间戳，时间戳由第三数据源标记。
21.如权利要求20所述的采集方法，其特征在于，所述与服务器对时包括：
智能终端基于服务器的时间利用NTP对时服务或IEEE1588对时服务进行对时。
22.如权利要求20所述的采集方法，其特征在于，所述第二数据源包括：风电机组；所述第三数据源包括：风电场并网点。
23.如权利要求22所述的采集方法，其特征在于，所述风电场并网点的运行数据包括：实时运行数据、并网点故障录波数据和高频采样数据；
所述风电机组的运行数据包括：实时运行数据和风电机组故障录波数据。
24.如权利要求23所述的采集方法，其特征在于，针对风电机组故障录波数据，智能终端基于自身的时间为所述第二数据源提供的运行数据标记时间戳，包括：
当收到第二数据源发送的故障录波触发信号时，将当前时间作为故障录波开始时间并按照预定规则生成第一录波编号；
关联保存故障录波开始时间和第一录波编号；
当接收到故障录波结束信号和故障录波数据文件时，查找与所述故障录波文件中携带的第二录波编号相同的第一录播编号，将所述第一录波编号将对应的录波开始时间作为时间戳写入到故障录波文件中；
将写入时间戳的所述故障录波数据文件发送到服务器；
其中，所述第二录波编号是按照所述预定规则生成的。
25.如权利要求24所述的采集方法，其特征在于，在所述按照预定规则生成第一录波编号之后还包括：向变流器发送触发应答信号，以便变流器确定所述智能终端接收到故障录波的通知。
26.如权利要求24所述的采集方法，其特征在于，在所述接收到故障录波结束通知之后还包括：向变流器发送结束应答信号，以便变流器确定智能终端接收到故障录波结束通知和故障录波数据文件。
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