CN116203910B - 一种基于异构同源的风机状态映射与判断系统 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于异构同源的风机状态映射与判断系统，包括：采集站控层风机状态数据：数据清洗：将所有风机状态代码和故障代码去重，并赋予风机状态数据和故障数据不同的标识用以区分是风机运行状态还是故障状态；状态数据入库存储：将标识好的异构同源原始风机状态和原始风机故障状态、遥信数据入库；原始状态数据映射：将原始风机状态直接映射方法映射到新风机状态，将故障码作为判断因子参与新风机状态映射；根据原始遥信数据以及原始状态码间接判断新的风机状态。本发明方法可以对风力发电机组运行中风机状态的固化逻辑规则进行解耦，使新风机运行状态在集中监控的过程中与原始的状态数据达到一种松耦合状态并易于维护。

Description

一种基于异构同源的风机状态映射与判断系统

技术领域

本发明涉及风电场风机集中监控技术领域，具体涉及到一种基于异构同源的风机状态映射与判断系统。

背景技术

当前，风电场建设速度逐步放缓，风电场的经营管理同时面临弃风限电和风火同价双方面的外部压力。存量资产的高效经营是在面对外部挑战下，实现未来持续盈利的关键点。现实环境要求风电场加强经营管理，必须由原来的被动式运营逐步向主动式智慧运营转变，智慧化运营已经成为各风电资产运营商的一致选择。

为了更好地收集数据、发现和利用数据价值，利用物联网和大数据技术，建设统一的集控管理平台，对所辖风电场进行远程集中监控和集中运营管理，实现新能源场站“集中监控、无人值班、少人值守、区域检修”的高效运营管理模式，实现集中化监视、集约化管理、高效化利用的跨越式发展。

在此背景下，基于多源海量的风机状态数据采集与整合的技术发展，能更好地收集风机状态数据，赋能风电场群集中监控。一种基于电力调度数据网的风电场群生产调度运维系统(201610829988.1),通过调度中心与前置采集系统相连，风电场群前置采集系统通过电力调度数据网与原有风机SCADA服务器相连，原有风机SCADA服务器与风力发电机组主控系统相连，前置采集子系统采集的数据作为集控中心的数据源；然而风力发电企业在建设风力发电场的过程中，针对不同地区的风资源条件、不同的气候条件、不同的气候条件、不自然地理环境往往会选择不同生产厂家、不同类型的风力发电机，而往往不同生产厂家的风力发电机往往有自己专属的SCADA系统，这些厂家专属的SCADA系统对外开放数据都存在差异性，部分风机厂家因风机关键参数需对外保密，对第三方开放数据有所保留，存在着开放数据不全的问题，造成一些重要的点缺失，比如；“风机限功率状态”等；相同风机状态不同风机厂家状态描述不一致，导致风机状态和故障数据很难实现统一。而在现有集控技术中对风力发电机组运行中风机状态和故障数据的逻辑规则通常为紧耦合状态，在逻辑规则中各个状态大类和子类归集逻辑之间是紧密相连的，一旦某一个大类归集的子类状态有新增/删除/修改都会对整个系统造成重大影响，导致状态统计不正确，进而导致风机出现错误的状态。如果，一旦有新的风机厂家数据接入后参与逻辑规则判断，必须要重新进行大量的开发重构工作。

所以，亟待找到一种基于异构同源的风机状态映射与判断方法；将杂乱无规则的原始运行状态数据映射到新的状态，将遥信和故障数据作为判断因子参与新运行状态判断。

发明内容

为解决所述问题，本发明提供了一种基于异构同源的风机状态映射与判断方法，有效避免了现有技术中风力发电机组运行状态的逻辑判断规则固化的缺陷。本发明可以对风力发电机组运行中风机状态的固化逻辑规则进行解耦，使新风机运行状态在集中监控的过程中与原始的状态数据达到一种松耦合状态并易于维护。

要克服现有技术中的不足，本发明提供了一种基于异构同源的风机状态映射与判断系统，包括：风电场群集中监控系统、风电场群前置采集系统、风场风力发电机组SCADA系统；

所述风电场群集中监控系统与风电场群前置采集系统通讯连接，所述风电场群前置采集系统与风场风力发电机组SCADA系统通讯连接，风电场的风力发电机组SCADA与风电场的风力发电机组主控系统通讯连接；

风电场群前置采集系统，用于收取所述风场风力发电机组SCADA系统的风力发电机组运行状态数据，风力发电机组运行状态数据包括所有机组的原始风机状态数据和原始风机故障数据以及遥信数据，风电场群前置采集系统对原始风机状态数据和原始风机故障数据分别进行去重并集，将原始风机状态数据和原始风机故障数据分别归集为M种原始风机状态和Q种风机故障信息，对每种原始风机状态定义一个唯一的状态码和相同的标识I，保存在内存地址中，对每种风机故障信息定义一个唯一的故障码和相同的标识J，保存在内存地址中；定义P种新风机状态，对每种新风机状态定义一个唯一的状态码的相同的标识K，定义每种新风机状态与至少一种原始风机状态或，每种新风机状态与至少一种原始风机状态和至少一个风机故障信息范围的映射关系，保存在内存地址中；

所述映射关系中每种原始风机状态或每种风机故障信息只与一种新风机状态对应；

把所述原始风机状态数据与新风机状态按照映射关系进行映射；将映射生成的新运行状态在所述风电场群集中监控系统中运行和显示。

已知的，风场风力发电机组SCADA系统获取风力发电机组与相应的标识，解析该标识并根据该标识选择风力发电机组所支持的实时通信协议以及文件下载协议，通过相应协议与相应风力发电机组进行通信，实现与风力发电机组的实时通信，或文件下载。通信或下载得到的原始风机状态数据和原始风机故障数据以及遥信数据具有该风力发电机组的唯一标识。

优选的，所述原始风机状态数据经过去重并集，得到原始风机状态，包括并网、增功运行、主控限功率运行、电网限功率运行、电网限功率停机、远程停机、待机、天气停机、警告、就地停机、保护停机、技术待命、通讯中断、电网故障、其他事件、定期维护、计划外维护、故障停机，对每一种原始风机状态定义一个唯一的状态码和相同的标识I；

所述原始风机故障数据经过去重并集，得到原始风机故障信息，包括故障0、故障1、故障2、故障3、故障4、故障5、故障6、故障7，对每种风机故障信息定义一个唯一的故障码和相同的标识J；

所述新风机状态包括正常发电、限功率、用户停机、服务状态、故障停机、技术待命、环境待命、未知状态、电网故障、通讯中断，对每种新风机状态定义一个唯一的状态码的相同的标识K；

所述映射关系的表达式为：新风机状态={至少一个原始风机状态，或至少一个原始风机状态和至少一个风机故障信息范围}；

映射关系包括：正常发电={警告，增功率运行，并网}；限功率={主控限功率运行，电网限功率运行，电网限功率停机}；用户停机={远程停机，就地停机}；服务状态={计划外维护，定期维护}；故障停机={故障停机}；技术待命={技术待命，保护停机}；环境待命={天气停机、待机}；未知状态={其他事件，（！{SPLIT{@风机故障码J;0}∈[1,2,3,4]})}；电网故障={电网故障}；通讯中断={通讯中断}；

！{SPLIT{@风机故障码J;0}∈[1,2,3,4]}表示故障代码不等于0，且故障代码属于：1,2,3,4，即该类故障代码对应的新风机状态为“未知状态”。

进一步的，所述映射关系还包括，若风力发电机组的遥信数据为真，且与遥信数据相关的新风机状态与风力发电机组的所述原始风机状态无映射关系，则将与遥信数据相关的新风机状态与风力发电机组的所述原始风机状态定义为映射关系。

进一步的，所述映射关系还包括，若与新风机状态“限功率”相关的遥信数据为真，且与遥信数据相关的新风机状态“限功率”与风力发电机组的所述原始风机状态“并网”无映射关系，则将与遥信数据相关的新风机状态“限功率”与风力发电机组的所述原始风机状态“并网”定义为映射关系。

遥信数据为风电机组的开关量信号，若基于风机运行的业务知识，获得一个或者多个开关量的变化与新风机状态相关，则遥信数据与新风机状态相关，每种遥信数据唯一与一种新风机状态相关。

本发明的有益效果为：

收取所述风场风力发电机组SCADA系统的风力发电机组运行状态数据并保存，输出运行状态数据至所述风电场群集中监控系统对风机状态数据进行处理入库，所述风电场群集中监控系统将原始的状态数据采用直接映射方法映射到新运行状态并在所述风电场群集中监控系统中运行，可以对风力发电机组运行中风机状态的固化逻辑规则进行解耦，使风机运行状态在集中监控的过程中达到一种松耦合状态并易于维护。

附图说明

图1是本发明的一种基于异构同源的风机状态映射与判断方法部分流程图。

具体实施方式

下面将结合附图以及附表和实施例对本发明做优选地说明。

如图1，一种基于异构同源的风机状态映射与判断系统，包括：

风电场群集中监控系统，风电场群前置采集系统与风场风力发电机组SCADA系统；

所述风电场群集中监控系统与风电场群前置采集系统通讯连接，所述风电场群前置采集系统与风场风力发电机组SCADA系统通讯连接，风电场的风力发电机组SCADA与风电场的风力发电机组主控系统通讯连接；

风电场群前置采集系统，用于收取所述风场风力发电机组SCADA系统的风力发电机组运行状态数据并保存，输出运行状态数据至所述风电场群集中监控系统对风机状态数据进行处理入库，得到原始风机状态数据和原始风机故障数据以及遥信数据，所述风电场群集中监控系统将原始风机状态采用映射关系映射到新风机状态，若风力发电机组的遥信数据为真，且与遥信数据相关的新风机状态与风力发电机组的所述原始风机状态无映射关系，则将相关性的遥信故障数据作为判断因子参与新运行状态判断并在所述风电场群集中监控系统中运行。所述风电机组的运行状态数据包括风电场所有机组的原始运行状态数据、故障状态数据；

已知的，风场风力发电机组SCADA系统获取风力发电机组与相应的标识，解析该标识并根据该标识选择风力发电机组所支持的实时通信协议以及文件下载协议，通过相应协议与相应风力发电机组进行通信，实现与风力发电机组的实时通信，或文件下载。通信或下载得到的原始风机状态数据和原始风机故障数据以及遥信数据具有该风力发电机组的唯一标识。

所述映射关系，包括：

步骤1：风电场群前置采集系统，用于收取所述风场风力发电机组SCADA系统的风力发电机组运行状态数据并保存，通过组织服务总线提供统一的数据服务，所述风电场群集中监控系统软适配对风机状态数据流进行处理；

步骤2：把所述原始风机状态数据添加一个唯一标识，保存在内存地址中，例如：采集原始风机状态数据并经过去重并集，产生并网、增功运行、主控限功率运行、电网限功率运行、电网限功率停机、远程停机、待机、天气停机、警告、就地停机、保护停机、技术待命、通讯中断、电网故障、其他事件、定期维护、计划外维护、故障停机，共计18种原始风机状态，对每一种原始风机状态定义一个状态码，并对每个原始风机状态添加一个标识I，定义之后为并网（I0）、增功运行（I1）、主控限功率运行（I2）、电网限功率运行（I3）、电网限功率停机（I4）、远程停机（I5）、待机（I6）、天气停机（I7）、警告（I8）、就地停机（I9）、保护停机（I10）、技术待命（I11）、通讯中断（I12）、电网故障（I13）、其他事件（I14）、定期维护（I15）、计划外维护（I16）、故障停机（I17）...，用以标识为原始风机状态类。本实施例只是枚举了18种原始风机状态，后面的如果还有原始风机状态归集进来，可以继续定义状态码。

步骤3：把所述原始风机故障数据添加一个唯一标识，保存在内存地址中；例如：采集原始风机故障数据并经过去重并集，产生故障0、故障1、故障2、故障3、故障4...故障7，共7种风机故障信息，同样对每个风机故障信息定义一个故障码，并添加一个标识J,用以标识为原始风机故障类。本实施例只是枚举了7种风机故障信息，后面的如果还有原始风机故障数据归集进来，可以继续定义故障码。

步骤4：把所述新风机状态添加一个唯一标识，保存在内存地址中；例如：所述重构后的新风机状态可以通过后台归集为正常发电、限功率、用户停机、服务状态、故障停机、技术待命、环境待命、未知状态、电网故障、通讯中断共计10种归集后的风机状态。本实施例只是枚举了10种新风机状态数据，后面的如果还有新风机状态数据归集进来，可以继续定义唯一标识。

归集原始风机状态为并网、增功运行、主控限功率运行、电网限功率运行、电网限功率停机、远程停机、待机、天气停机、警告、就地停机、保护停机、技术待命、通讯中断、电网故障、其他事件、定期维护、计划外维护、故障停机；归集后的风机状态为正常发电、限功率、用户停机、服务状态、故障停机、技术待命、环境待命、未知状态；

归集逻辑为：重构后的新风机状态={至少一个原始风机状态或，至少一个原始风机状态和至少一个风机故障信息范围}

正常发电={警告，增功率运行，并网}；限功率={主控限功率运行，电网限功率运行，电网限功率停机}；用户停机={远程停机，就地停机}；服务状态={计划外维护，定期维护}；故障停机={故障停机}；技术待命={技术待命，保护停机}；环境待命={天气停机、待机}；未知状态={其他事件，（！{SPLIT{@风机故障码J|;|0}∈[1,2,3,4]})}；电网故障={电网故障}；通讯中断={通讯中断}，对于对每一种重构后的风机状态定义一个状态码，并对每个重构后的新风机状态添加一个标识K,定义之后为正常发电（K0）、限功率（K1）、用户停机（K2）、服务状态（K3）、故障停机（K4）、技术待命（K5）、环境待命（K6）、未知状态（K7）、电网故障（K8）、通讯中断（K9）用以标识为重构后的新风机状态。具体的重构后的新风机状态与原始风机状态和原始风机故障类的对应映射关系如下表1所示：！{SPLIT{@风机故障码J|;|0}∈[1,2,3,4]}表示故障代码不等于0，且属于故障代码1,2,3,4，这些无效故障代码，即该类故障代码对应的新风机状态为“未知状态”。映射关系中每种原始风机状态或每种风机故障信息只与一种新风机状态对应。

表1

进一步的，一种基于异构同源的风机状态映射与判断方法，还包括：基于遥信数据、原始风机状态数据作为判断因子参与风机状态判断的方法，遥信数据为风电机组的开关量信号，具体为，所述的遥信数据为新风机状态“限功率(K9) ”的相开关量，且在风力发电机组的原始风机状态缺失：电网限功率停机(I15)、电网限功率运行(I16)、主控限功率运行(I17)的前提下，风力发电机组的原始风机状态“并网（I12）”不能与新风机状态“限功率(K9)”依据原有映射关系对应，可使用所述遥信量作为判断因子，限功率={主控限功率运行，电网限功率运行，电网限功率停机，@风机限功率运行遥信量m=1&@风机状态码（I）=并网（12）}利用以下逻辑语法映射到新状态。具体如下表2所示：表达式：@风机限功率运行遥信量m=1&@风机状态码（I）=并网（12）}的含义是：风机限功率运行的相关遥信量为1（true），且风机状态码为12（并网发电）则归集为电网限功率运行状态。

表2

因此，映射关系还包括，若风力发电机组的遥信数据为真，且与遥信数据相关的新风机状态与风力发电机组的所述原始风机状态无映射关系，则将与遥信数据相关的新风机状态与风力发电机组的所述原始风机状态定义为映射关系。遥信数据为风电机组的开关量信号，若基于风机运行的业务知识，获得一个或者多个开关量的变化与新风机状态相关，则遥信数据与新风机状态相关，每种遥信数据唯一与一种新风机状态相关。

以上以用实施例说明的方式对本发明作了表述，本领域的技术人员显而易见的是，本公开不限于以上表述的实施例，在不偏离本发明的范围的状态下，可做出各种变动、改变和替换。

Claims (4)

1.一种基于异构同源的风机状态映射与判断系统，其特征在于，包括：风电场群集中监控系统、风电场群前置采集系统、风场风力发电机组SCADA系统；

所述风电场群集中监控系统与风电场群前置采集系统通讯连接，所述风电场群前置采集系统与风场风力发电机组SCADA系统通讯连接，风电场的风力发电机组SCADA与风电场的风力发电机组主控系统通讯连接；

风电场群前置采集系统，用于收取所述风场风力发电机组SCADA系统的风力发电机组运行状态数据，风力发电机组运行状态数据包括所有机组的原始风机状态数据和原始风机故障数据以及遥信数据，风电场群前置采集系统对原始风机状态数据和原始风机故障数据分别进行去重并集，将原始风机状态数据和原始风机故障数据分别归集为M种原始风机状态和Q种风机故障信息，对每种原始风机状态定义一个唯一的状态码和相同的标识I，保存在内存地址中，对每种风机故障信息定义一个唯一的故障码和相同的标识J，保存在内存地址中；定义P种新风机状态，对每种新风机状态定义一个唯一的状态码的相同的标识K，定义每种新风机状态与至少一种原始风机状态或，每种新风机状态与至少一种原始风机状态和至少一个风机故障信息范围的映射关系，保存在内存地址中；

所述映射关系中每种原始风机状态或每种风机故障信息只与一种新风机状态对应；

把所述原始风机状态数据与新风机状态按照映射关系进行映射；将映射生成的新运行状态在所述风电场群集中监控系统中运行和显示。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述原始风机状态数据经过去重并集，得到原始风机状态，包括并网、增功运行、主控限功率运行、电网限功率运行、电网限功率停机、远程停机、待机、天气停机、警告、就地停机、保护停机、技术待命、通讯中断、电网故障、其他事件、定期维护、计划外维护、故障停机，对每一种原始风机状态定义一个唯一的状态码和相同的标识I；

所述原始风机故障数据经过去重并集，得到原始风机故障信息，包括故障0、故障1、故障2、故障3、故障4、故障5、故障6、故障7，对每种风机故障信息定义一个唯一的故障码和相同的标识J；

所述新风机状态包括正常发电、限功率、用户停机、服务状态、故障停机、技术待命、环境待命、未知状态、电网故障、通讯中断，对每种新风机状态定义 一个唯一的状态码的相同的标识K；

所述映射关系的表达式为：新风机状态={至少一个原始风机状态，或至少一个原始风机状态和至少一个风机故障信息范围}；

映射关系包括：正常发电={警告，增功率运行，并网}；限功率={主控限功率运行，电网限功率运行，电网限功率停机}；用户停机={远程停机，就地停机}；服务状态={计划外维护，定期维护}；故障停机={故障停机}；技术待命={技术待命，保护停机}；环境待命={天气停机、待机}；未知状态={其他事件，（！{SPLIT{@风机故障码J;0}∈[1,2,3,4]})}；电网故障={电网故障}；通讯中断={通讯中断}；

！{SPLIT{@风机故障码J;0}∈[1,2,3,4]}表示故障代码不等于0，且故障代码属于：1,2,3,4，即该类故障代码对应的新风机状态为“未知状态”。

3.根据权利要求1或2任一项所述的系统，其特征在于，所述映射关系还包括，若风力发电机组的遥信数据为真，且与遥信数据相关的新风机状态与风力发电机组的所述原始风机状态无映射关系，则将与遥信数据相关的新风机状态与风力发电机组的所述原始风机状态定义为映射关系。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述映射关系还包括，若与新风机状态“限功率”相关的遥信数据为真，且与遥信数据相关的新风机状态“限功率”与风力发电机组的所述原始风机状态“并网”无映射关系，则将与遥信数据相关的新风机状态“限功率”与风力发电机组的所述原始风机状态“并网”定义为映射关系。

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