CN115842408A - 基于scada的风电场运行状态检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法，该系统包括数据采集模块，用于：通过OPC客户端访问风电场的设备数据，得到第一数据集；其中，风电场的SCADA系统的数据访问接口作为OPC客户端，通过与满足不同通信协议的多个OPC服务器通讯采集设备数据；数据处理模块，用于：对第一数据集进行预设数据处理，得到第二数据集；检测分析模块，用于：根据第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。本发明提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法，在低成本的基础上有效地实现了风电场运行状态检测。

Description

基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法。

背景技术

随着新型电力系统的建设，可再生能源得到了快速广泛的应用。其中，风力发电技术相对较为成熟，成本较低，随着发电成本的降低而不断稳定且快速发展，风电装机量长期保持10％以上增长率，2021年中国风电装机量占比国内发电装机总量的13.8％，风力发电发电量占全国发电总量的8.04％。风力发电也有自身的劣势：风电机组一般分布面积广、数量多，并且远离监控中心，工作环境恶劣，特别是近年来发展迅速的海上风电系统，给风电场的运维工作带来了巨大困难。

对于风电场的运行状态检测，主要通过现场运维人员实际观测、报警系统监测和增加传感器检测实现。现场运维人员实际观测一般依靠经验，由于风电场较大，各个风机直接距离较远，由运维人员实际检查非常不方便，海上风电场的检查更不方便；运行状态的报警系统则通过设定运行状态阈值，当采集到的运行数据超过阈值时进行报警，这种仅能对非常简单和常见的运行状态故障进行检测报警，对于潜在故障或多方面因素引起的故障则无能为力；增加传感器检测一般有摄像头、声发射、应变、热成像、油质、扭矩和脉冲等传感器，这些新增传感器会增大投资成本，现场安装实施不方便，且部分设备需要专门配备运维人员，风电场一般也不愿意新增设备和投资。

目前，各风机生产商提供与风机配套的SCADA(Supervisory Control And DataAcquisition，数据采集与监视控制)系统，以供进行设备数据的统计分析。SCADA系统可以获取风电场数据，但是各风机生产商所提供的SCADA系统之间互不兼容，数据不能交互，难以实现对风电场中不同类型风电机组的统一监控与管理。

因此，如何以较低的成本有效地实现风电场的运行状态检测成为亟需解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法。

本发明提供一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统，包括一个或多个OPC服务器；分别与各风电场设备通信连接；所述OPC服务器还与OPC客户端通信连接；

所述OPC服务器用于采集支持多种协议的风电场的设备数据，并基于OPC协议将所述支持多种协议的风电场的设备数据进行转化后发送给OPC客户端；所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口

优选的，所述OPC服务器包括下述中的一种或多种：用于变电站综合自动化的DISA协议转换的第一OPC服务器、用于与PLC设备通信的第二OPC服务器，以及用于与Modbus协议设备通信的第三OPC服务器。

本发明还提供一种于SCADA的风电场运行状态检测系统，包括：数据采集模块，所述数据采集模块与OPC客户端通信连接，用于：获取OPC客户端接收的风电场的设备数据，作为第一数据集；其中，所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口；

数据处理模块，用于：对所述第一数据集进行预设数据处理，得到第二数据集；

检测分析模块，用于：根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。

优选的，所述系统还包括数据库模块，用于存储所述第一数据集、所述第二数据集及所述运行状态检测结果；其中，所述数据库模块通过所述OPC客户端获取风电场的设备数据，得到所述第一数据集。

优选的，所述预设数据处理包括数据清洗处理、数据标准化处理及数据降维处理中的至少一种；其中：所述数据清洗处理包括缺失值处理及异常值处理；所述数据标准化处理包括归一化处理；所述数据降维处理包括通过主成分分析法进行降维。

优选的，所述单机运行状态检测包括基于聚类的单风机运行状态检测和/或基于过程模型的单风机运行日志流检测。

优选的，所述风电场运行状态检测包括基于聚类的风电场运行状态检测，基于单机检测结果的风电场运行状态检测，基于图数据库的风电场运行状态展示，和/或，基于故障点给出临近设备的处理建议。

本发明还提供一种基于SCADA的风电场运行状态检测方法，包括：

获取OPC客户端接收的风电场的设备数据，作为第一数据集；其中，所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口；

对所述第一数据集进行预设数据预处理，得到第二数据集；

根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。

优选的，所述对所述第一数据集进行预设数据预处理包括下述中的一种或多种处理：

对所述第一数据集中的缺失值进行处理及异常值进行处理；

对所述第一数据集的数据进行归一化处理；

对所述第一数据集的数据利用主成分分析法进行降维处理。

优选额，所述根据所述第二数据集进行单机运行状态检测包括：

根据所述第二数据集进行基于聚类的单风机运行状态检测和/或进行基于过程模型的单风机运行日志流检测。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于SCADA的风电场运行状态检测方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于SCADA的风电场运行状态检测方法的步骤。

本发明提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统包括一个或多个OPC服务器；分别与各风电场设备通信连接；所述OPC服务器还与OPC客户端通信连接；所述OPC服务器用于采集支持多种协议的风电场的设备数据，并基于OPC协议将所述支持多种协议的风电场的设备数据进行转化后发送给OPC客户端；所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口，本发明只需编写支持多通信协议的OPC服务器即可连接多个物理实体设备，有效降低了风电场成本；

本发明提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法，以风电场的SCADA系统的数据访问接口作为OPC客户端，通过OPC客户端采集风电场的设备数据，作为第一数据集；对第一数据集进行预设数据预处理，得到第二数据集；根据第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果，在低成本的基础上有效地实现了风电场运行状态检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统的结构示意图；

图2是本发明提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统的架构图；

图3是本发明提供的一种基于SCADA的风电场运行状态检测方法的流程示意图；

图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

为了保证风力发电安全稳定可靠的运行，提高风电并网以及调频能力，使风力发电能够获得长期可持续的发展，需要采集获取风电场的大量风机信息及变电站信息，建立风电场SCADA系统，风电场SCADA系统可以实现数据的采集及展示，可以在SCADA系统获取的数据的基础上，对风电场数据进一步进行统计分析，可以基于SCADA系统对风机及风电场进行运行状态诊断、故障诊断及运维系统建设，以及开展风机的优化建模、风功率预测、风电场有功控制及无功补偿等风电信息化数字化建设。

对于风机的数据获取方法，第一种是直接和风机的PLC或数据服务器通讯：第二种是通过设备厂家的SCADA系统所提供的接口获取数据。直接和风机的PLC或数据服务器通讯，需要获得设备厂家的通讯协议，一般风机的设备的通信协议有Modbus等；然而市场上只有部分风机厂家提供通讯协议，大部分国外的风机厂家(如GE、Vestas、Gamesa等)对通讯协议保密，但是厂家一般会提供OPC服务器，可以通过设备厂家的SCADA系统所提供的接口获取风机数据。

OPC：OLE for Process Control，用于过程控制的OLE；

OLE：Object Linking and Embedding，对象链接与嵌入。

直接数据采集是指直接利用设备提供的SCADA系统的数据访问接口从现场设备中采集实时数据，SCADA系统的数据访问接口作为OPC Client客户端直接与现场底层设备所提供的OPC Server服务器通讯，这种软件直接与硬件通讯的方式减少了数据通讯的路径，减轻数据维护的工作量，缩短数据通讯的时间。但不是所有的设备都支持OPC服务器，毕竟集成了OPC服务器的设备定价往往是普通设备的几倍甚至是十几倍，如果将风电场现场所有设备都换成支持OPC服务器的设备，风电场成本会急剧升高，因此风电场一般不会采用直接通讯采集数据。

因此如图1所示，本发明提供一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统，包括一个或多个OPC服务器02；分别与各风电场设备通信连接；所述OPC服务器还02与OPC客户端01通信连接；

所述OPC服务器02用于采集支持多种协议的风电场的设备数据，并基于OPC协议将所述支持多种协议的风电场的设备数据进行转化后发送给OPC客户端01；所述OPC客户端01为风电场的SCADA系统的数据访问接口。

各风电场设备一般都会与后台服务器连接，本发明的OPC服务器02通过与其连接的后台服务器通信连接进而获取各风电场的设备数据。

同时，本发明提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统还包括数据采集模块10、数据处理模块20及检测分析模块30，其中：数据采集模块10，所述数据采集模块与OPC客户端通信连接，用于：获取OPC客户端接收的风电场的设备数据作为第一数据集；其中，风电场的SCADA系统的数据访问接口作为所述OPC客户端01，通过与满足不同通信协议的多个OPC服务器02通讯采集所述设备数据；数据处理模块20用于：对所述第一数据集进行预设数据处理，得到第二数据集；检测分析模块30用于：根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。

本实施例提供一种间接数据采集方式，通过在现场设备层上编写一个标准的OPC服务器02，由OPC服务器02与物理设备交换数据，SCADA系统的数据访问接口作为OPC客户端01通过与OPC服务器02通讯间接采集现场设备的数据，对于同类型的设备，只需编写一个OPC服务器02即可连接多个物理实体设备。

本实施例首先在数据采集等硬件层面对数据访问采集进行统一。在工业控制系统中，有大量的标准和协议，每种标准和协议都有各自的硬件设备厂商和发挥各自优势的使用场景，各类设备硬件支持的标准和协议并不相同，经常出现协议标准不兼容，导致系统中数据信息不能有效集成，产生“自动化孤岛”现象。本实施例首先利用OPC技术实现数据信息的访问统一接口，通过编写适合不同标准和协议的OPC服务器02实现与各个设备的通讯，再通过OPC客户端01访问设备数据。其中，OPC客户端01可以与OPC服务器02通信获取设备数据。

因此，数据采集模块10用于通过OPC客户端01访问风电场的设备数据，得到第一数据集。第一数据集即原始的设备数据集。

对于运行状态监测系统的开发，本实施例构建统一的数据处理方法和流程。风电场原始的设备数据多元多维，主要包括电网电压、机组电压、发电机电流、电网频率、功率因数、有功功率、无功功率、发电量等监测量；风速、风向等风力参数；发电机转速、风轮转速、齿轮箱温度、轴承温度、发电机温度、发电机前后轴承温度、控制柜中变频器温度、环境温度、齿轮箱油位、油温、发电机油位、轴承油位、液压系统油位、箱变的电压、电流、温度、油位等机组状态的检测量等。这些数据多种多样，不同类型的数据特征差别较大，且缺失值和异常值较多，难以直接对数据进行分析。正常运行状态下的数据较多，故障运行状态下的数据偏少，难以从中发现故障。因此，在风电场运行状态检测前，首先对风电场数据进行统一的分析处理，将数据统一处理后再进行状态检测识别。数据处理模块20用于对第一数据集进行预设数据处理，得到第二数据集。

对于风电场的运行状态检测，可以包括单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测。检测分析模块30用于：根据第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。

本发明通过基于SCADA系统获取的数据进行风电场运行状态检测，具有天然的优势：1、由于风电场都配备SCADA系统，故而无二次投资成本；2、历史数据量大，故障发展数据保留较为完整，通过对获取的设备数据进行分析可以有效地进行运行状态检测，识别故障；3、现场实施方便，无需另配备专门运维人员，无后续维护费用。

本发明提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，通过设置数据采集模块、数据处理模块及检测分析模块，利用数据采集模块通过OPC客户端01访问风电场的设备数据，得到第一数据集，其中，风电场的SCADA系统的数据访问接口作为OPC客户端01，通过与满足不同通信协议的多个OPC服务器02通讯采集设备数据，利用数据处理模块对第一数据集进行预设数据处理，得到第二数据集，利用检测分析模块根据第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果，在低成本的基础上有效地实现了风电场运行状态检测。

根据本实施例提供的一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统，所述多个OPC服务器02包括用于变电站综合自动化的DISA协议转换的第一OPC服务器、用于与PLC设备通信的第二OPC服务器，以及用于与Modbus协议设备通信的第三OPC服务器。

对于风电场现场的各种设备，根据其通讯协议，预先编写不同的OPC服务器。包括用于变电站综合自动化的DISA协议转换的OPC服务器(OPC Server)，适合各个设备厂家的PLC的OPC Server，现场各种Modbus的OPC Server。

对于变电站的运行数据，一般利用二次系统，即综合自动化系统(综自)采集后通过某种通信规约转换后与SCADA进行通信、存储、处理及展示。一般选用变电站综合自动化系统中应用比较广泛，具有一定代表性的DISA通讯规约，即：扩展CDT(Cycle DistanceTransmission)规约，SCADA系统与变电站综合自动化系统的数据交互需要设计基于DISA的OPC server；SCADA系统通过OPC客户端01获取变电站综合自动化系统的数据。

并且，对于PLC设备，需要预先编写用于与PLC设备通信的OPC服务器；对于Modbus协议设备，需要预先编写用于与Modbus协议设备通信的OPC服务器。可以理解的，根据设备通信协议的不同，还需要预先编写其他的OPC服务器。

另外，需要预先编写OPC客户端01访问风电场各个设备的数据，并进行数据展示存储和管理等。如SCADA系统通过OPC客户端01(SCADA系统数据访问接口)获取数据后，对数据进行展示、编辑、分析和管理等。

本实施例提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，通过多个OPC服务器包括用于变电站综合自动化的DISA协议转换的第一OPC服务器、用于与PLC设备通信的第二OPC服务器，以及用于与Modbus协议设备通信的第三OPC服务器，实现了现场多类型设备的数据获取。

根据本实施例提供的一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统，所述系统还包括数据库模块，用于存储所述第一数据集、所述第二数据集及所述运行状态检测结果；其中，所述数据库模块通过所述OPC客户端01访问风电场的设备数据，获取所述第一数据集。

基于SCADA的风电场运行状态检测系统还包括数据库模块用于数据存储。其中，数据库模块通过OPC客户端01访问风电场的设备数据，获取第一数据集并存储。OPC客户端01可以将获取的设备数据进行格式处理后写入数据库模块。并且，数据库模块还可以与数据处理模块20及检测分析模块30建立通信，用于存储第二数据集及运行状态检测结果。

本实施例提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，通过设置数据库模块存储第一数据集、第二数据集及运行状态检测结果，实现了各种类型数据的有效存储。

根据本实施例提供的一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统，所述预设数据处理包括数据清洗处理、数据标准化处理及数据降维处理中的至少一种；其中：所述数据清洗处理包括缺失值处理及异常值处理；所述数据标准化处理包括归一化处理；所述数据降维处理包括通过主成分分析法进行降维。

(1)数据清洗处理

由于风场数据中缺失值和异常值较多，需要进行数据清洗处理。对于数据缺失，主要有：

删除法：适合缺失值数量较小，并且是随机出现、删除它们对整体数据影响不大的情况。

填充插值法：针对单个缺失值的情况，可以采取临近数据填充或前后平均的方法填充；对于首末、连续或多个缺失值，可以采取临近数据填充或数据插值。填充法处理的优点是样本的总量并没有减少，时间信息保留完整，且处理方法简单。

对于异常值的检测方法，主要有3σ准则和聚类方法判断。

3σ准则是指先假设一组检测数据只含有随机误差，对其进行计算处理得到标准偏差，按一定概率确定一个区间，认为凡是超过这个区间的误差，就不属于随机误差而是粗大误差(异常值)，对属于粗大误差的数据应予以剔除。对于正态分布，超出3倍标准差(即3σ)范围的可能性仅占不到0.3％，因此认为其为异常值。

聚类方法判断是通过典型数据聚类后对数据进行判断，异常值没有落在典型数据群落中。

(2)数据标准化处理

风电场数据类型多样，多维数据具有不同的特性，SCADA系统数据具有多元异构多维等特征，难以从中分析运行状态，需要采用统一的标尺进行处理。比如，可以采用归一化的方法进行标准化处理，将特征标度在0和1之间，可以保留“峰谷”形状信息。

Min-Max归一化处理的公式表示为：

其中，x′表示x的归一化结果，x表示x的原始值，x_max表示x的最大值，x_min表示x的最小值。

(3)数据降维处理

风电场数据类型太多，然而并非所有数据都是风电场运行的主要特征。高维数据的分析处理对计算资源和性能要求很高，数据降维可以发现隐藏在高维数据中的低维结构，从而提高聚类效率，减少内存需求。一般采用主成分分析法，即PCA(PrincipalComponent Analysis)用于降维，它将多变量数据集分解为一组连续的正交成分，用一组维度线性无关的成分表示。

本实施例提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，通过对第一数据集进行数据清洗处理、数据标准化处理及数据降维处理中的至少一种的处理，得到第二数据集，便利了设备数据的统一处理。

根据本实施例提供的一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统，单机运行状态检测包括基于聚类的单风机运行状态检测和/或基于过程模型的单风机运行日志流检测。

(1)基于聚类的单风机运行状态检测

对于风机的各个子系统，整理系统相关的数据，对获取的设备数据的第一数据集或第二数据集，进行聚类(如GMM、K-means等)分析，得到典型的运行状态集，根据聚类结果对运行状态数据进行监测。典型的有风速相关数据与风功率的曲线，与风机厂家提供的风速功率保证曲线对比，以识别是否发生故障。

主要子系统及其相关数据有：

风机整体：电网电压、机组电压、发电机电流、电网频率、功率因数、有功功率、无功功率、发电量等参数。

风机叶轮：风机风速、风向等风力参数，以及温度、湿度等环境气象参数。

齿轮箱主轴：电机转速、风轮转速、振动、齿轮箱温度、轴承温度、发电机温度、发电机前后轴承温度、控制柜中变频器温度、环境温度、齿轮箱油位、油温、发电机油位、轴承油位、液压系统油位、箱变的电压、电流、温度、油位等机组状态参数。

(2)基于过程模型的单风机运行日志流检测

由于日志系统产生了大量的动作记录数据，大部分都是正常的动作数据，少部分是故障动作数据，庞大的日志系统对运维人员判断故障带来了困难。首先基于过程模型(如Petri-Net)将日志转换成过程，然后对正常状态的日志记录对应的过程进行聚类，接下来对故障状态的日志记录对应的过程进行标记，生成日志检测模型，最后利用日志检测模型检测日志流，一旦出现故障过程的日志，进行报警。

另外，对于单机运行状态检测还可以包括风机功率预测。对风速进行预测，利用经验模型、风速功率曲线或者计算流体力学(CFD)方法预测风机功率；或直接利用历史功率数据，对风机功率进行预测。

本实施例提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，通过基于聚类的单风机运行状态检测和/或基于过程模型的单风机运行日志流检测实现了单机运行状态的有效检测。

根据本实施例提供的一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统，所述风电场运行状态检测包括基于聚类的风电场运行状态检测，基于单机检测结果的风电场运行状态检测，基于图数据库的风电场运行状态展示，和/或，基于故障点给出临近设备的处理建议。

(1)基于聚类的风电场运行状态检测

对风电场中各个设备的第一数据集和第二数据集，其中包括各个风机的数据，进行聚类(如GMM、K-means等)分析，得到典型的运行状态集，根据聚类结果对风电场的运行状态数据进行监测，由于风电场的数据量大，可能影响运行状态检测速度和精度。

(2)基于单机检测结果的风电场运行状态检测

收集整理单风机的运行状态(聚类方法或日志系统)，对全风场的运行状态进行判断。

(3)基于图数据库的风电场运行状态展示

首先对风电场的风机、电缆和变电站等转换为图，利用图数据库存储风电场的位置连接关系。

将单风机的运行状态结果通过图数据库查询添加后生成全局电网运行状态地图，完成全局电网运行状态检测并可视化。

(4)基于故障点给出临近设备的处理建议

对于故障风机或其他设备，通过状态图等手段，对附近的风机或其他设备给出标识、分析或建议。如受故障风机尾流影响的风机，调整偏航系统或变桨系统从而调整风机出力；对于受故障风机电气参数影响的风机，进行电气控制，以避免更多的风机拖网、电气谐振等造成更大的损失。

本实施例提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，通过基于聚类的风电场运行状态检测，基于单机检测结果的风电场运行状态检测，基于图数据库的风电场运行状态展示，和/或，基于故障点给出临近设备的处理建议，提高了风电场运行状态检测结果的全面性。

图2是本实施例提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统的架构图。如图2所示，根据SCADA系统的定义，在基于SCADA的风电场运行状态检测系统中，SCADA系统包括通过OPC服务器02采集设备数据(Device&Data)以及数据展示，在数据采集时，SCADA系统接口作为OPC客户端01，通过与各种不同协议的OPC服务器02通信获取对应类型设备的数据。另外，风电场运行状态检测系统可以基于SCADA系统获取的设备数据进行数据存储、数据处理及分析检测处理，具体不再赘述。

风电场的运行状态检测，一直是风电场运维的重要工作，现场数据的标准协议众多，给数据采集和共享集成带来了困难，本实施例利用OPC协议对标准进行了统一，并对风场的多维异构数据进行标准化地分析处理，然后对单风机运行状态进行监测，以及对风电场全场状态进行监测。

本实施例主要有以下优点：1、基于OPC协议的统一数据采集硬件架构；2、对风场多维异构数据提出了统一的数据清洗治理和标准化流程；3、基于聚类对单风机的各个子系统进行了运行状态检测，基于过程模型对单风机日志系统进行运行状态检测；4、利用聚类和图方法进行风电场状态检测和可视化分析等。

需要说明的是，本实施例所给出的多个优选实施方式，在逻辑或结构相互不冲突的前提下，可以自由组合，本发明对此不做限定。

下面对本实施例提供的基于SCADA的风电场运行状态检测方法进行描述，下文描述的基于SCADA的风电场运行状态检测方法与上文描述的基于SCADA的风电场运行状态检测装置可相互对应参照。

实施例2

发明还提供一种基于SCADA的风电场运行状态检测方法。如图3所示，该方法包括：

步骤S1、获取OPC客户端接收的风电场的设备数据，作为第一数据集；其中，所述OPC客户端01为风电场的SCADA系统的数据访问接口，所述OPC客户端01通过与满足不同通信协议的多个OPC服务器02通讯采集所述设备数据；

步骤S2、对所述第一数据集进行预设数据预处理，得到第二数据集；

步骤S3、根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。

这里对所述第一数据集进行预设数据预处理包括下述中的一种或多种处理：

对所述第一数据集中的缺失值进行处理及异常值进行处理；

对所述第一数据集的数据进行归一化处理；

对所述第一数据集的数据利用主成分分析法进行降维处理。

进一步的，所述根据所述第二数据集进行单机运行状态检测包括：

根据所述第二数据集进行基于聚类的单风机运行状态检测和/或进行基于过程模型的单风机运行日志流检测。

本实施例提供的基于SCADA的风电场运行状态检测方法，通过OPC客户端01访问风电场的设备数据，得到第一数据集，其中，风电场的SCADA系统的数据访问接口作为所述OPC客户端01，通过与满足不同通信协议的多个OPC服务器02通讯采集所述设备数据，对所述第一数据集进行预设数据预处理，得到第二数据集，根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果，在低成本的基础上有效地实现了风电场的运行状态检测。

实施例3

本发明还提供一种电子设备，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行基于SCADA的风电场运行状态检测方法，该方法包括：通过OPC客户端01访问风电场的设备数据，得到第一数据集；其中，风电场的SCADA系统的数据访问接口作为所述OPC客户端01，通过与满足不同通信协议的多个OPC服务器02通讯采集所述设备数据；对所述第一数据集进行预设数据预处理，得到第二数据集；根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。

此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的基于SCADA的风电场运行状态检测方法，该方法包括：通过OPC客户端01访问风电场的设备数据，得到第一数据集；其中，风电场的SCADA系统的数据访问接口作为所述OPC客户端01，通过与满足不同通信协议的多个OPC服务器02通讯采集所述设备数据；对所述第一数据集进行预设数据预处理，得到第二数据集；根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的基于SCADA的风电场运行状态检测方法，该方法包括：通过OPC客户端01访问风电场的设备数据，得到第一数据集；其中，风电场的SCADA系统的数据访问接口作为所述OPC客户端01，通过与满足不同通信协议的多个OPC服务器02通讯采集所述设备数据；对所述第一数据集进行预设数据预处理，得到第二数据集；根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统，其特征在于，包括一个或多个OPC服务器；分别与各风电场设备通信连接；所述OPC服务器还与OPC客户端通信连接；

所述OPC服务器用于采集支持多种协议的风电场的设备数据，并基于OPC协议将所述支持多种协议的风电场的设备数据进行转化后发送给OPC客户端；所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口。

2.根据权利要求1所述的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，其特征在于，所述OPC服务器包括下述中的一种或多种：用于变电站综合自动化的DISA协议转换的第一OPC服务器、用于与PLC设备通信的第二OPC服务器，以及用于与Modbus协议设备通信的第三OPC服务器。

3.一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，所述数据采集模块与OPC客户端通信连接，用于：获取OPC客户端接收的风电场的设备数据，作为第一数据集；其中，所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口；

数据处理模块，用于：对所述第一数据集进行预设数据处理，得到第二数据集；

检测分析模块，用于：根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。

4.根据权利要求3所述的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，其特征在于，所述系统还包括数据库模块，用于存储所述第一数据集、所述第二数据集及所述运行状态检测结果；其中，所述数据库模块通过所述OPC客户端获取风电场的设备数据，得到所述第一数据集。

5.根据权利要求3所述的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，其特征在于，所述预设数据处理包括数据清洗处理、数据标准化处理及数据降维处理中的至少一种；其中：

所述数据清洗处理包括缺失值处理及异常值处理；所述数据标准化处理包括归一化处理；所述数据降维处理包括通过主成分分析法进行降维。

6.根据权利要求3所述的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，其特征在于，所述单机运行状态检测包括基于聚类的单风机运行状态检测和/或基于过程模型的单风机运行日志流检测。

7.根据权利要求3所述的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，其特征在于，所述风电场运行状态检测包括基于聚类的风电场运行状态检测，基于单机检测结果的风电场运行状态检测，基于图数据库的风电场运行状态展示，和/或，基于故障点给出临近设备的处理建议。

8.一种基于SCADA的风电场运行状态检测方法，其特征在于，包括：

获取OPC客户端接收的风电场的设备数据，作为第一数据集；其中，所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口；

对所述第一数据集进行预设数据预处理，得到第二数据集；

根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。

9.根据权利要求8所述的基于SCADA的风电场运行状态检测方法，其特征在于，所述对所述第一数据集进行预设数据预处理包括下述中的一种或多种处理：

对所述第一数据集中的缺失值进行处理及异常值进行处理；

对所述第一数据集的数据进行归一化处理；

对所述第一数据集的数据利用主成分分析法进行降维处理。

10.根据权利要求8所述的基于SCADA的风电场运行状态检测方法，其特征在于，所述根据所述第二数据集进行单机运行状态检测包括：

根据所述第二数据集进行基于聚类的单风机运行状态检测和/或进行基于过程模型的单风机运行日志流检测。

11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求8所述基于SCADA的风电场运行状态检测方法的步骤。

12.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8所述基于SCADA的风电场运行状态检测方法的步骤。

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