CN113982854A - 风场系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种风场系统。该风场系统包括风机端及场端，风机端包括主控制器及智能终端，场端包括SCADA系统，其中，主控制器分别与智能终端及SCADA系统进行双向通讯，智能终端还与SCADA系统进行单向或双向通讯。本发明实施例的风场系统能够降低主控制器存储高频数据的压力及成本。

Description

风场系统

技术领域

本发明实施例涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风场系统。

背景技术

随着煤炭、石油等能源的逐渐枯竭，人类越来越重视可再生能源的利用。风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。风力发电是指利用风机把风的动能转换为电能。

风机的控制系统是风机的重要组成部分，它承担着风机监控、自动调节、实现最大风能捕获以及保证良好的电网兼容性等重要任务，它主要由监控系统、主控系统、变桨控制系统以及变频系统(变频器)几部分组成。风机的主控系统是风机最核心的控制部分，直接关系到风机的性能和安全。主控系统能够实时采集各类传感器信号和运行数据对风机进行监控和保护，通过调功、调频保证风机电能平稳安全输出，并提供完整的风机数据支持。主控系统包括主控制器，主控制器通常设置于风机的机舱里。现有的主控制器需要进行大量的高频数据的存储，因此，主控制器具有较大的数据存储压力。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种风场系统，能够降低主控制器存储高频数据的压力及成本。

本发明实施例的一个方面提供一种风场系统。所述风场系统包括风机端及场端，所述风机端包括主控制器及智能终端，所述场端包括SCADA系统，其中，所述主控制器分别与所述智能终端及所述SCADA系统进行双向通讯，所述智能终端还与所述SCADA系统进行单向或双向通讯。

本发明实施例的风场系统通过另外增设智能终端，由智能终端来分担主控制器的数据存储及部分对外通讯的功能，从而，能够降低主控制器存储高频数据的压力及成本。

并且，本发明实施例的风场系统中的主控制器与SCADA系统进行双向通讯，从而，主控制器能够对来自SCADA系统的控制指令及时作出响应，并且，可以确保SCADA业主所关注的一些重要或关键数据能够及时得到展示。

附图说明

图1为一种风机的示意图；

图2为本发明一个实施例的风场系统的示意性框图；

图3为本发明一个实施例的风场系统的另一示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本发明相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

在本发明实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。除非另作定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

图1揭示了一种风机100的立体示意图。如图1所示，风机100包括多个叶片101、机舱102、轮毂103及塔架104。塔架104从基础(未图示)向上延伸，机舱102安装在塔架104的顶端，轮毂103安装在机舱102的一端，多个叶片101安装在轮毂103上。

图2揭示了本发明一个实施例的风场系统1的示意性框图。如图2所示，本发明一个实施例的风场系统1包括风机端10及场端20，风机端10包括主控制器11及智能终端12，场端20包括SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，监视控制及数据采集)系统22。其中，主控制器11可以分别与智能终端12及SCADA系统22进行双向通讯，智能终端12还可与SCADA系统22进行单向或双向通讯。

本发明实施例的风场系统1通过另外增设智能终端12，由智能终端12来分担主控制器11的数据存储及部分对外通讯的功能，从而，能够降低主控制器11存储高频数据的压力及成本。

并且，本发明实施例的风场系统1中的主控制器11与SCADA系统22进行双向通讯，从而，主控制器11能够对来自SCADA系统22的控制指令及时作出响应，并且，可以确保SCADA业主所关注的一些重要或关键数据能够及时得到展示。

主控制器11可以位于风机塔架104顶部的机舱102中，智能终端12可以位于风机塔架104的底部。主控制器11可以通过一个或者多个交换机(未图示)与智能终端12相互通讯连接。例如，在风机塔架104的顶部设置塔顶交换机(未图示)，在风机塔架104的底部设置塔底交换机(未图示)，主控制器11可以连接到塔顶交换机，智能终端12连接到塔底交换机，并且，塔顶交换机和塔底交换机相互通讯连接，从而可以实现主控制器11与智能终端12之间的相互通讯连接。

主控制器11可以将风机100的数据信号SD提供给智能终端12，智能终端12可以将这些数据信号SD收集起来并进行存储，可以实现风机高频数据存储至智能终端12达半年以上，为边缘计算、数据分析及应用提供数据基础。本发明实施例的智能终端12可以用来分担主控制器11的数据存储的功能，降低主控制器11存储高频数据的压力及成本。优选地，主控制器11可以将风机100所有的数据信号SD提供给智能终端12。从而，智能终端12可以起到一个备份数据的作用，可以存储重要数据例如25年。

其中，主控制器11传给智能终端12的数据信号SD是以各个系统(例如按照主控、变桨系统、偏航系统、发电机系统、液压系统、齿轮箱系统、主轴系统、变压器系统及塔架系统)为维度来进行划分的，并且，这些数据信号可分为各种类型，例如状态判断量、硬件通道控制量、算法量及通讯量等。这些数据信号的特点通常为例如毫秒级的高频数据。当然，在其他实施例中，数据信号SD也可以包含例如分钟级的低频数据。

当智能终端12与主控制器11发生通讯中断时，在智能终端12与主控制器11的通讯中断之后，主控制器11可以在通讯恢复时在预定时间内将数据信号SD重新传到智能终端12。

主控制器11可以将风机100的第二部分数据信号SD2中的关键数据SD21发送给SCADA系统22。关键数据SD21例如可以包括业主最需要的一些点位，不可以有任何延时或中断的数据，信号类型为算法量，信号的特点为分钟或十分钟等分钟级频率，部分为毫秒级数据。由于主控制器11可以与SCADA系统22直接通信，因此，可以确保SCADA业主所关注的一些重要或关键数据能够及时得到展示。智能终端12可以将第二部分数据信号中的统计数据发送给SCADA系统，且统计数据SD22与关键数据SD21不同。智能终端12收集并存储的数据信号SD可以包括第二部分数据信号SD2中的关键数据SD21和第二部分数据信号SD2中的统计数据SD22。在另一些实施例中，第二部分数据信号SD2中的统计数据SD22中的至少部分数据也可以由数据信号SD计算得来。本发明实施例的智能终端12还可与SCADA系统22进行通讯，可以传输重要数据例如25年。第二部分数据信号SD2中的统计数据SD22包括不影响风场运行指标考核的一些数据，例如可以包括风速/功率等统计分析，功率曲线，十分钟历史数据，终端健康状态，场控数据，群体智能统计分析信息等，信号类型为算法量，信号的特点为分钟或十分钟等分钟级频率。SCADA系统22可以分别接收来自主控制器11的第二部分数据信号SD2中的关键数据SD21及来自智能终端12的第二部分数据信号SD2中的统计数据SD22，并可以基于第二部分数据信号SD2中的关键数据SD21及统计数据SD22生成第二控制信号SC2给主控制器11，从而，主控制器11可以对来自SCADA系统22的控制指令及时作出响应。第二控制信号SC2为指令类信号，例如远程复位、远程启停机等，信号的类型为控制量。

在一个实施例中，智能终端12收集并存储的数据信号SD可以包括第二部分数据信号SD中的关键数据SD21。当主控制器11与SCADA系统22的主通讯发生中断时，在主控制器11与SCADA系统22的主通讯中断之后，智能终端12与SCADA系统22的通讯线路可以用来作为备份线路，智能终端12会将所有第二部分数据信号SD2传递至SCADA系统22，从而确保SCADA系统22的数据完整性。

场端20还包括场控制器21。在一些实施例中，主控制器11还与场控制器21进行双向通讯。

主控制器11可以将风机100的第一部分数据信号SD1发送给场控制器21。第一部分数据信号SD1包括统计类数据信号，例如风速/功率等，信号类型为算法量，信号的特点为分钟或十分钟等分钟级频率。场控制器21可以接收来自电网端的控制指令及来自主控制器11的第一部分数据信号SD1，并基于电网端的控制指令及第一部分数据信号SD1返回第一控制信号SC1给主控制器11。第一控制信号SC1为指令类信号，例如启停机指令等，信号的类型为控制量。

本发明实施例的场控制器21与主控制器11进行双向通讯，从而可以确保主控制器11能够进行实时控制，主控制器11可以对来自场控制器21的控制指令作出及时响应。

在一个实施例中，智能终端12收集并存储的数据信号SD可以包括第一部分数据信号SD1。在另一个实施例中，第一部分数据信号SD1中的至少部分数据信号也可以由数据信号SD计算得到。当然，在其他实施例中，智能终端12收集并存储的数据信号SD也可以不包括第一部分数据信号SD1。

在一些实施例中，风机端10还可以包括传感监测系统13，主控制器11还可以与传感监测系统13进行双向通讯。传感监测系统13例如可以包括CMS(Condition MonitoringSystem)振动监控系统以及其他各种监测设备。传感监测系统13位于风机100的机舱102上。

如图3所示，本发明实施例的风场系统1还包括多台风机100及由环网交换机31构成的风机环网30，多台风机100均通过环网交换机31连接至风机环网30。风场系统1的风机端10的主控制器11、智能终端12及传感监测系统13可以通过交换机(未图示)连接至风机环网30，场端20的场控制器21及SCADA系统22也连接至风机环网30。从而，实现风机端10与场端20之间的通讯连接。

返回参照图2所示，主控制器11可以将风机100的第三部分数据信号SD3发送给传感监测系统13。第三部分数据信号SD3包括系统类数据信号，例如轴承等信号，信号类型为算法量，信号的特点为毫秒级高频数据。传感监测系统13可以接收来自主控制器11的第三部分数据信号SD3，并基于第三部分数据信号SD3生成第三控制信号SC3给主控制器11。第三控制信号SC3为指令类信号，例如停机保护等，信号类型为控制量。

在一个实施例中，智能终端12收集并存储的数据信号SD可以包括第三部分数据信号SD3。在另一个实施例中，第三部分数据信号SD3中的至少部分数据信号也可以由数据信号SD计算得到。当然，在其他实施例中，智能终端12收集并存储的数据信号SD也可以不包括第三部分数据信号SD3。

本发明实施例的传感监测系统13与主控制器11进行双向通讯，返回第三控制信号SC3给主控制器11，从而，主控制器11可以对来自传感监测系统13的控制指令作出及时响应，并且，可以确保将数据及时发送至传感监测系统13。

在本发明的一个实施例中，第一部分数据信号SD1、第二部分数据信号SD2和第三部分数据信号SD3中的至少部分数据信号不同，并且，第一部分数据信号SD1、第二部分数据信号SD2和第三部分数据信号SD3中的至少部分数据信号可以相重叠。

本发明实施例的智能终端12上可以搭载一个或者多个算法APP(应用程序)。智能终端12可以基于数据信号SD中的至少部分数据信号进行边缘计算，去完成一些更为复杂的运算，运算完成之后生成第四控制信号SC4并返回给主控制器11。第四控制信号SC4为指令类信号，例如控制信号及统计信息、变桨指令及偏航指令等，信号类型为控制量或算法量。该实施方式可以让智能终端12去完成一些更为复杂的运算，运算完成之后返回控制信号给主控制器11。从而，可以分担主控制器11的一部分算力，可有效降低主控制器11的计算负荷。

在一些实施例中，主控制器11可以接收分别来自场控制器21的第一控制信号SC1、SCADA系统22的第二控制信号SC2、传感监测系统13的第三控制信号SC3及智能终端12的第四控制信号SC4。

在本发明实施例的风场系统1中，场控制器21的第一控制信号SC1、SCADA系统22的第二控制信号SC2及传感监测系统13的第三控制信号SC3直接返回给主控制器11，从而，可以确保主控制器11进行实时控制，对于来自场控制器21的电网指令、SCADA系统22及传感监测系统13的控制指令能够及时作出响应。

在本发明的实施例中，主控制器11和智能终端12都将作为数据对外发布的接口。

本发明实施例的SCADA系统22及例如CMS振动监控系统等的传感监测系统13直接与主控制器11进行通讯，而不与智能终端12进行通讯，因此，可以降低智能终端12的硬件要求，进而可以降低本发明实施例的风场系统1的总体硬件成本。

本发明实施例的风场系统1通过另外增设智能终端12，由智能终端12来分担主控制器11的数据存储的功能，从而，能够降低主控制器11存储高频数据的压力及成本。

以上对本发明实施例所提供的风场系统进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本发明实施例的风场系统进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，并不用以限制本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也均应落入本发明所附权利要求书的保护范围内。

Claims (16)

1.一种风场系统，其特征在于：其包括风机端及场端，所述风机端包括主控制器及智能终端，所述场端包括SCADA系统，其中，所述主控制器分别与所述智能终端及所述SCADA系统进行双向通讯，所述智能终端还与所述SCADA系统进行单向或双向通讯。

2.如权利要求1所述的风场系统，其特征在于：所述主控制器用于将风机的数据信号提供给所述智能终端，所述智能终端用于收集所述数据信号并进行存储。

3.如权利要求2所述的风场系统，其特征在于：所述主控制器用于将风机的第二部分数据信号中的关键数据发送给所述SCADA系统，所述数据信号包括所述第二部分数据信号中的关键数据，所述智能终端用于将所述第二部分数据信号中的统计数据发送给所述SCADA系统，所述统计数据与所述关键数据不同，所述SCADA系统用于基于所述第二部分数据信号中的所述关键数据和所述统计数据生成第二控制信号给所述主控制器。

4.如权利要求1所述的风场系统，其特征在于，所述场端还包括场控制器，所述主控制器还与所述场控制器进行双向通讯。

5.如权利要求4所述的风场系统，其特征在于：所述主控制器用于将风机的第一部分数据信号发送给所述场控制器，所述场控制器用于接收来自电网端的控制指令并基于所述第一部分数据信号生成第一控制信号给所述主控制器。

6.如权利要求1所述的风场系统，其特征在于：所述风机端还包括传感监测系统，所述主控制器还与所述传感监测系统进行双向通讯。

7.如权利要求6所述的风场系统，其特征在于：所述主控制器用于将风机的第三部分数据信号发送给所述传感监测系统，所述传感监测系统用于基于所述第三部分数据信号生成第三控制信号给所述主控制器。

8.如权利要求2所述的风场系统，其特征在于：所述智能终端用于基于所述数据信号中的至少部分数据信号生成第四控制信号并返回给所述主控制器。

9.如权利要求2所述的风场系统，其特征在于：当所述智能终端与所述主控制器的通讯中断之后，所述主控制器用于在通讯恢复时在预定时间内将所述数据信号重新传到所述智能终端。

10.如权利要求1所述的风场系统，其特征在于：当所述主控制器与所述SCADA的主通讯中断之后，所述智能终端与所述SCADA系统的通讯线路用于作为备份线路。

11.如权利要求1所述的风场系统，其特征在于：所述主控制器位于风机塔筒顶部的机舱中，所述智能终端位于风机塔筒的底部。

12.如权利要求11所述的风场系统，其特征在于：所述主控制器通过交换机与所述智能终端相互通讯连接。

13.如权利要求6所述的风场系统，其特征在于：还包括由环网交换机构成的风机环网，所述风机端的所述主控制器、所述智能终端及所述传感监测系统通过交换机连接至所述风机环网，所述场端连接至所述风机环网。

14.如权利要求6所述的风场系统，其特征在于：所述传感监测系统包括CMS振动监控系统。

15.如权利要求6所述的风场系统，其特征在于：所述传感监测系统位于风机的机舱上。

16.如权利要求1所述的风场系统，其特征在于：所述智能终端上搭载一个或者多个算法应用程序。

Images