CN114233572B - 风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统。该系统包括：塔基控制器、机舱控制器、偏航变频器、变桨变频器、功率变流器、风速风向仪、控制面板、内部光纤通讯总线和数采服务器；所述的塔基控制器和机舱控制器通过内部光纤通讯总线的方式实现塔基控制器和机舱控制器的一体控制，同时机舱控制器作为耦合器实现偏航变频器、变桨变频器、功率变流器和风速风向仪的多接口和协议的数据交互。本发明提供的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，能够支持风电场运维人员在风电场中控与风电机组主控系统一体化联动控制，提高了实时性，增加了控制的安全性。

Description

风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统。
背景技术
近年来，中国风电产业发展迅猛。风电场的中央监控系统，呈现多元化与分散化的趋势。运行管理平台、能量管理平台、自动发电控制系统、自动电压控制系统、消防系统、安防系统、视频监控系统、在线智能化监测系统等，缺乏统一管理，自成一派，也没有信息交互，信息孤岛现象严重，对后续的运维工作带来了很大的困难，大幅度增加了运维人员的工作量。
主控、中央监控系统之间的信息隔离与技术隔离，对日常的管理工作造成了极大的困难，运行期间的业务需求的响应也十分缓慢，付出的经济代价远高于市场成本。主控系统的寿命，远低于整机机械部件的寿命，在全生命周期内难以保证不更换，而控制系统的备件及控制程序的更新换代、相继停产、停止维护，对风电运营商的后期工作带来极大的障碍。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，可支持风电场运维人员在风电场中控与风电机组主控系统一体化联动控制，提高了实时性，增加了控制的安全性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，所述系统包括：塔基控制器、机舱控制器、偏航变频器、变桨变频器、功率变流器、风速风向仪、控制面板、内部光纤通讯总线和数采服务器；所述的塔基控制器和机舱控制器通过内部光纤通讯总线的方式实现塔基控制器和机舱控制器的一体控制，同时机舱控制器作为耦合器实现偏航变频器、变桨变频器、功率变流器和风速风向仪的多接口和协议的数据交互；塔基控制器通过光纤环网实现与数采服务器的以太网数据传输，塔基控制器底层操作系统使用开源Linux-RTOS实时操作系统，数采服务器操作系统使用中标麒麟操作系统；塔基控制器提供控制页面的WebServer服务实现风电场中央监控系统和风电机组主控系统控制页面的一体化联动控制。
在一些实施方式中，风电场中央监控系统和风电机组主控系统的一体化联动控制；塔基控制器和机舱控制器通过内部光纤通讯总线的方式实现塔基控制器和机舱控制器的一体控制，同时塔基控制器通过光纤环网实现与数采服务器的以太网数据传输，提供控制页面的WebServer服务实现中央监控系统和风电机组控制系统的一体化联动控制。
在一些实施方式中，Linux-RTOS实时操作系统及中标麒麟操作系统均自主可控。
在一些实施方式中，塔基控制器依托开源Linux-RTOS实时操作系统，搭载稳定的codesys内核，通过WebServer服务的方式实现人机界面的交互功能；风电机组主控系统控制面板和风电场中央监控系统的内嵌风电机组控制面板均通过塔基控制器WebServer服务实现对单台风电机组的控制。
在一些实施方式中，塔基控制器通过光纤环网实现与数采服务器的以太网数据传输，数据传输采用ModbusTCP、OPCUA和TCP/IP的标准化协议，并实现参数地址规范统一。
在一些实施方式中，风电场中央监控系统的采用单元选用Java、C++和python等跨屏平台编程语言实现主控系统标准协议到风电场中央监控系统的数据采集和存储，以及控制命令的安全下发。
在一些实施方式中，风电场中央监控系统配置稳定开源的实时数据库、时序数据库和关系型数据库进行实时和历史数据的存储。
在一些实施方式中，风电场中央监控系统的前端采用稳定的Vue架构实现实时数据和历史数据的展示，同时实现风电机组塔基控制器控制面板页面Web链接的用户认证内嵌。
在一些实施方式中，风电场中央监控系统和风电机组主控系统一体化联动控制的同时，在控制面板页面还实现了控制逻辑可视、控制逻辑标准化、参数分级可调的功能。
在一些实施方式中，风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，机舱控制器作为耦合器通过光纤通讯实现与塔基控制器实时通讯，同时也实现了偏航变频器、变桨变频器、功率变流器和风速风向仪等多个设备的实时数据交互。
在一些实施方式中，风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，机舱控制器作为耦合器通过光纤通讯实现与塔基控制器实时通讯，同时也实现了CANOpen、CAN2.0、RS485和TCP/I P的多种协议的实时通讯。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
本系统实现了风电场中央监控系统与风电机组主控系统的一体化联动控制，在保证风电场安全稳定运行的前提下，打造一个国产一体化控制系统，实现控制逻辑标准化、通讯协议统一化、控制参数可调的目标。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于包括：塔基控制器、通讯光纤、机舱控制器、偏航变频器、变桨变频器、功率变流器、风速风向仪、控制面板、光纤环网和数采服务器。
所述的塔基控制器和机舱控制器通过内部光纤通讯总线的方式实现塔基和机舱控制器的一体控制，同时机舱控制器作为耦合器实现偏航变频器(CANOpen)、变桨变频器(CANOpen)、功率变流器(CAN2.0)和风速风向仪(RS485)等多接口和协议的数据交互；塔基控制器通过光纤环网实现与数采服务器的以太网数据传输，塔基控制器底层操作系统使用开源Linux-RTOS实时操作系统，数采服务器操作系统使用中标麒麟(NeoKylin)操作系统，都是基于开源Linux系统能够保障良好的系统兼容性；塔基控制器提供控制页面的WebServer服务实现中央监控系统和风电机组主控系统控制页面的一体化联动控制。
进一步地，所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，风电场中控系统和风电机组中控系统的一体化联动控制；塔基控制器和机舱控制器通过内部光纤通讯总线的方式实现塔基和机舱控制器的一体控制，同时塔基控制器通过光纤环网实现与数采服务器的以太网数据传输，提供控制页面的WebServer服务实现中央监控系统和风电机组控制系统的一体化联动控制。
进一步地，所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，塔基控制器和机舱控制器通过内部光纤通讯总线的方式实现塔基和机舱控制器的一体控制，同时机舱控制器作为耦合器实现偏航变频器(CANOpen)、变桨变频器(CANOpen)、功率变流器(CAN2.0)和风速风向仪(RS485)等多接口和协议的数据交互，从而实现风电机组控制器的一体控制。
进一步地，所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，塔基控制器底层操作系统使用开源Linux-RTOS实时操作系统，数采服务器操作系统使用中标麒麟(NeoKylin)操作系统，都是基于开源Linux系统能够保障良好的系统兼容性和整体性；同时，两款操作系统均是自主可控，可降低信息泄露风险，提高电力行业内网的安全适应性。
进一步地，所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，塔基控制器依托开源Linux-RTOS实时操作系统，搭载稳定的codesys内核，通过WebServer服务的方式实现人机界面的交互功能。
所述的风电机组主控系统控制面板和风电场中央监控的内嵌风电机组控制面板均通过塔基控制器WebServer服务实现对单台风电机组的控制。
进一步地，所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于塔基控制器通过光纤环网实现与数采服务器的以太网数据传输，数据传输采用ModbusTCP、OPCUA和TCP/IP的标准化协议，并实现参数地址规范统一。
进一步地，所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于中央监控系统的采用单元选用Java、C++和python等跨屏平台编程语言实现主控系统标准协议到中央监控系统的数据采集和存储，以及控制命令的安全下发。
进一步地，所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于中央监控系统配置稳定开源的实时数据库、时序数据库和关系型数据库进行实时和历史数据的存储。
进一步地，所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于中央监控系统的前端采用稳定的Vue架构实现实时数据和历史数据的展示，同时实现风电机组塔基控制器控制面板页面Web链接的用户认证内嵌。
进一步地，所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于中央监控系统和风电机组主控系统一体化联动控制的同时，在控制面板页面还实现了控制逻辑可视、控制逻辑标准化、参数分级可调的功能。
进一步地，所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，机舱控制器作为耦合器通过光纤通讯实现与塔基控制器实时通讯，同时也实现了偏航变频器、变桨变频器、功率变流器和风速风向仪等多个设备的实时数据交互。
进一步地，所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，机舱控制器作为耦合器通过光纤通讯实现与塔基控制器实时通讯，同时也实现了CANOpen、CAN2.0、RS485和TCP/IP的多种协议的实时通讯。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，包括：塔基控制器、机舱控制器、偏航变频器、变桨变频器、功率变流器、风速风向仪、控制面板、内部光纤通讯总线和数采服务器；
所述的塔基控制器和机舱控制器通过内部光纤通讯总线的方式实现塔基控制器和机舱控制器的一体控制，同时机舱控制器作为耦合器实现偏航变频器、变桨变频器、功率变流器和风速风向仪的多接口和协议的数据交互；
塔基控制器通过光纤环网实现与数采服务器的以太网数据传输，塔基控制器底层操作系统使用开源Linux-RTOS实时操作系统，数采服务器操作系统使用中标麒麟操作系统；
塔基控制器提供控制页面的WebServer服务实现风电场中央监控系统和风电机组主控系统控制页面的一体化联动控制；
风电场中央监控系统和风电机组主控系统的一体化联动控制，包括：
塔基控制器和机舱控制器通过内部光纤通讯总线的方式实现塔基控制器和机舱控制器的一体控制，同时塔基控制器通过光纤环网实现与数采服务器的以太网数据传输，提供控制页面的WebServer服务实现中央监控系统和风电机组控制系统的一体化联动控制；
塔基控制器依托开源Linux-RTOS实时操作系统，搭载稳定的codesys内核，通过WebServer服务的方式实现人机界面的交互功能；
风电机组主控系统控制面板和风电场中央监控系统的内嵌风电机组控制面板均通过塔基控制器WebServer服务实现对单台风电机组的控制。
2.根据权利要求1所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，Linux-RTOS实时操作系统及中标麒麟操作系统均自主可控。
3.根据权利要求1所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，塔基控制器通过光纤环网实现与数采服务器的以太网数据传输，数据传输采用ModbusTCP、OPCUA和TCP/IP的标准化协议，并实现参数地址规范统一。
4.根据权利要求1所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，风电场中央监控系统的采用单元选用Java、C++和python跨屏平台编程语言实现主控系统标准协议到风电场中央监控系统的数据采集和存储，以及控制命令的安全下发。
5.根据权利要求1所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，风电场中央监控系统配置稳定开源的实时数据库、时序数据库和关系型数据库进行实时和历史数据的存储。
6.根据权利要求1所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，风电场中央监控系统的前端采用稳定的Vue架构实现实时数据和历史数据的展示，同时实现风电机组塔基控制器控制面板页面Web链接的用户认证内嵌。
7.根据权利要求1所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，风电场中央监控系统和风电机组主控系统一体化联动控制的同时，在控制面板页面还实现了控制逻辑可视、控制逻辑标准化、参数分级可调的功能。
8.根据权利要求1所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，机舱控制器作为耦合器通过光纤通讯实现与塔基控制器实时通讯，同时也实现了偏航变频器、变桨变频器、功率变流器和风速风向仪的实时数据交互。
9.根据权利要求1所述的风电场中控与风电机组主控一体化联动的控制系统，其特征在于，机舱控制器作为耦合器通过光纤通讯实现与塔基控制器实时通讯，同时也实现了CANOpen、CAN2.0、RS485和TCP/IP的多种协议的实时通讯。
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