CN117335557A - 电力测控装置及发电系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种电力测控装置及发电系统，电力测控装置应用于发电系统，发电系统包括多个功率变换设备和开关设备，开关设备用于控制功率变换设备与电网的通断，功率变换设备的输出端通过并网点连接电网，电力测控装置包括第一芯片和第二芯片。第一芯片的电力测控功能模块获取并网点的电气数据，并基于并网点的电气数据向功率变换设备和开关设备发送第一控制信号；第二芯片的SCADA和EMS功能模块获取多个功率变换设备和开关设备的电气数据，并基于多个功率变换设备、开关设备和并网点的电气数据生成第二控制信号。电力测控功能模块基于第二控制信号向功率变换设备和开关设备发送第三控制信号。采用本申请，可降低发电系统的成本和复杂度。

Description

电力测控装置及发电系统
技术领域
本申请涉及电力自动化监控设备领域，尤其涉及一种电力测控装置及发电系统。
背景技术
随着新能源技术的广泛应用，出现了大量的光伏、光储等大中型发电站、小型分布式发电站、工商业和户用发电站、以及微电网。其中，大中型发电站的发电功率达到20MW，甚至100MW以上，小型分布式发电站的发电功率一般位于1MW至20MW之间，工商业和户用发电站的发电功率位于1MW以内。
为了满足上述发电站功率运行控制和微电网的运行监控和管理运维需求，上述发电站和微电网中通常配置有两种类型的控制装置和系统，即电力测控装置以及具有数据采集功能(SCADA，Supervisory Control and Data Acquisition)和能量管理(EMS，EnergyManagement System)功能的控制系统。其中，电力测控装置可以满足毫秒级或者以下的采集控制需求，其快速性、实时性和可靠性的要求较高。具有SCADA和EMS功能的控制系统可以满足秒级或者分钟级的采集和优化控制需求，其快速性、实时性和可靠性的要求较低。具体来讲，具有SCADA和EMS功能的控制系统主要是对上述发电站和微电网进行长时间维度的数据采集和存储管理，长周期维度进行大算力的AI优化计算，进而对上述发电站和微电网进行参数优化校准或控制，提升上述发电站和微电网的寿命或者发电量。上述发电站和微电网中通过同时配置电力测控装置以及具有SCADA和EMS功能的控制系统，来满足上述发电站和微电网对快速性、实时性和可靠性的不同需求。
上述具有SCADA和EMS功能的控制系统通常搭建在监控室或者集控室中，部署于独立的服务器中，配套大中型数据库系统和监控液晶显示器、工作台等，具有SCADA和EMS功能的控制系统一般体型庞大、功耗大并需要风扇散热的计算机服务器。对于少数大型发电站或者微电网而言，同时配置有两种类型的控制装置和计算机服务器监控系统的成本和复杂度尚可接受，但对于大量中小型发电站或者微电网而言，同时配置有两种类型的控制装置和计算机服务器监控系统的成本过高，工程实施和信息交互复杂，不利于行业发展。另外，对于简易现场，还存在单板卡结构形成装置进行降成本供电与部署；以及特殊场景下分布式应用，高可靠性的冗余双机，以及简易人机HMI显示，和灵活应用部署需求。
综上，如何在满足不同场景采集通信与显示需求，以及高可靠性，和应用部署灵活性的前提下，降低含光、储或柴油发电机等发电站和微电网的总成本及部署复杂度，显得尤为重要。
发明内容
本申请提供了一种电力测控装置及发电系统，可降低发电系统的成本和复杂度。
第一方面，本申请提供了一种电力测控装置，该电力测控装置应用于发电系统，该发电系统包括多个功率变换设备和开关设备，开关设备用于控制多个功率变换设备与电网的通断，多个功率变换设备的输出端用于通过并网点连接电网，电力测控装置包括第一芯片和第二芯片。其中，第一芯片包括电力测控功能模块，电力测控功能模块用于获取并网点的电气状态，并基于并网点的电气状态向多个功率变换设备和开关设备发送第一控制信号。第一芯片还用于通信接口向第二芯片发送并网点的电气数据。第二芯片包括SCADA和EMS功能模块,SCADA和EMS功能模块用于获取多个功率变换设备的电气数据和开关设备的电气数据，并基于多个功率变换设备的电气数据、开关设备的电气数据和并网点的电气数据生成第二控制信号。第二芯片还通过通信接口向第一芯片发送第二控制信号，或者，第二芯片还用于通过通信接口向第一芯片发送多个功率变换设备的电气数据和开关设备的电气数据。电力测控功能模块还用于基于接收到的第二芯片通过通信接口发送的多个功率变换设备的电气数据和开关设备的电气数据，或者基于接收到的第二芯片通过通信接口发送的第二控制信号，向多个功率变换设备和开关设备发送第三控制信号。
在本实施方式中，电力测控装置将SCADA和EMS功能以及电力测控功能分别集成在内部的两个芯片上，相比现有技术中发电系统中体型庞大、系统成本和复杂度过高的双控制系统而言，设备尺寸可以得到大量减小，还可以节约大量的供电电路和辅助电路，因此，电力测控装置可有效降低发电系统的成本和复杂度。
结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，第一芯片和第二芯片间数据传输包括：实时通信和非实时通信，实时通信的数据传输频率大于非实时通信的数据传输频率。
在本实施方式中，两个芯片之间的通信分为实时通信和非实时通信，有利于满足实时通信数据和非实时通信数据两类数据不同的传输要求。
结合第一方面或者第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，电力测控装置包括至少一个控制板卡，第一芯片和第二芯片安装于同一控制板卡上；或者第一芯片和第二芯片安装于不同的控制板卡上。
在本实施方式中，电力测控装置通过将第一芯片和第二芯片分别放置在两块独立外围电路板卡上，可实现两块板卡上各自功能的独立布置或组合，有利于提高项目实施灵活性和降低成本。此外，通过将第一芯片和第二芯片放置在同一块独立外围电路板卡上，使得第一芯片和第二芯片可以共用一些芯片、接口和电路，从而有效降低电力测控装置的成本，以及减小电力测控装置的体积。
结合第一方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，控制板卡上设置有电源供电接口，电源供电接口用于在连接电源。
在本实施方式中，控制板卡上设置有独立的外部电源供电接口，支持实现单控制板卡免总线背板板卡独立供电运行，可有效降低电力测控装置的成本，以及减小电力测控装置的尺寸。
结合第一方面第二种可能的实施方式或者第一方面第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，控制板卡上设置有电源板卡供电接口，电源板卡供电接口用于在连接电源板卡的情况下，通过电源板卡向控制板卡供电。
在本实施方式中，电力测控装置中的板卡除了可以由位于电力测控装置外部的外部电源供电之外，还可以由电力测控装置内部的电源板卡供电，板卡的供电方式多样，灵活性高。
结合第一方面第二种可能的实施方式至第一方面第四种可能的实施方式中的任一种，在第五种可能的实施方式中，控制板卡上设置有通信接口，控制板卡用于通过通信接口与第一设备之间进行数据传输，第一设备为发电系统中除电力测控装置之外的其他设备。
在本实施方式中，电力测控装置通过在控制板卡上设置通信接口的方式，实现控制板卡之间的通信，由于控制板卡之间的通信主要是基于通信网络(如以太网)而不是传统的总线、共享内存等板卡间交互技术，因此有利于板卡的分部式部署，不受限于物理距离布局。
结合第一方面第二种可能的实施方式至第一方面第五种可能的实施方式中的任一种，在第六种可能的实施方式中，控制板卡还设置有人机显示接口，第二芯片用于通过人机显示接口在显示设备上显示多个功率变换设备、开关设备和并网点的电气数据。
在本实施方式中，电力测控装置通过在控制板卡上设置人机显示接口(如HDMI接口)的方式，使得电力测控装置可以通过人机显示接口直接在外接显示器(如笔记本显示器)上进行显示，无需在发电系统中配备专门的显示器，有利于降低发电系统的成本。
结合第一方面至第一方面第六种可能的实施方式中的任一种，在第七种可能的实施方式中，第一芯片和第二芯片之间的通信网络，与电力测控装置和发电系统中除电力测控装置之外的其他设备之间的通信网络相同。
在本实施方式中，当需要对发电系统进行主从分布式扩展时，由于电力测控装置中内部芯片之间的通信网络与电力测控装置对外的通信网络相同，因此可以避免由于内外部物理通信链路和协议的差异而在进行分布式扩展时带来较大软硬件开发工作量的问题，便于发电系统的主从分布式扩展，从而可有效提高分布式扩展效率。
结合第一方面第五种可能的实施方式，在第八种可能的实施方式中，通信接口包括以太网接口。
结合第一方面至第一方面第八种可能的实施方式中的任一种，在第九种可能的实施方式中，第二控制信号包括SCADA和EMS功能模块对多个功率变换设备和开关设备进行逻辑控制或人工智能(Artificial Intelligence，AI)控制生成的控制信号，其中，逻辑控制包括功率变换设备的预设启机策略控制、预设停机策略控制、预设有功功率分解下发策略控制、预设无功功率分解下发策略控制、预设频率电压稳定策略控制、并网点跳/合闸控制、或针对单台功率变换设备的功率调整控制，AI控制包括功率变换设备的发电功率预测控制、发电量预测控制或设备寿命预测控制。
结合第一方面至第一方面第九种可能的实施方式中的任一种，在第十种可能的实施方式中，功率变换设备为光伏逆变器。SCADA和EMS功能模块用于获取多个光伏逆变器的电气数据、开关设备的电气数据和发电系统的电气数据，并基于多个光伏逆变器的电气数据、开关设备的电气数据、并网点的电气数据和发电系统的电气数据生成第二控制信号。在本实施方式中，电力测控装置适用于光伏发电系统。
结合第一方面第十种可能的实施方式，在第十一种可能的实施方式中，实时通信的数据包括并网点的电气数据，非实时通信的数据包括发电系统的电气数据和光伏逆变器的电气数据。
结合第一方面第十种可能的实施方式或者第一方面第十一种可能的实施方式，在第十二种可能的实施方式中，并网点的电气数据包括并网点的电流、电压或功率，发电系统的电气数据包括系统容量或并网点测量互感器的一次额定值和二次额定值，光伏逆变器的电气数据包括光伏逆变器的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。
结合第一方面至第一方面第九种可能的实施方式中的任一种，在第十三种可能的实施方式中，功率变换设备为储能变流器，发电系统还包括储能电池，储能电池连接储能变流器的输入端。SCADA和EMS功能模块用于获取多个储能变流器的电气数据、开关设备的电气数据和储能电池的电气数据，并基于多个储能变流器的电气数据、开关设备的电气数据、并网点的电气数据和储能电池的电气数据生成第二控制信号。在本实施方式中，电力测控装置适用于储能发电系统。
结合第一方面第十三种可能的实施方式，在第十四种可能的实施方式，储能电池的电气状态包括储能电池的电流、电压、充放电功率、充放电状态、电池温度、电池剩余电量、电池健康状态、电池累计充电电量或电池累计放电电量，并网点的电气数据包括并网点的电流、电压或功率，储能变流器的电气数据包括储能变流器的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。实时通信的数据包括储能电池的充放电功率或充放电状态、并网点的电流、电压或功率，非实时通信的数据包括储能电池的电流、电压、电池温度、电池剩余电量、电池健康状态、电池累计充电电量或电池累计放电电量。
结合第一方面至第一方面第九种可能的实施方式中的任一种，在第十五种可能的实施方式中，功率变换设备为发电机组，多个发电机组的输出端还用于连接负荷设备。SCADA和EMS功能模块用于获取多个发电机组的电气数据、开关设备的电气数据和负荷设备的电气数据，并基于多个发电机组的电气数据、开关设备的电气数据、并网点的电气数据和负荷设备的电气数据生成第二控制信号。在本实施方式中，电力测控装置适用于风力发电系统、柴油发电系统、水电发电系统和火力发电系统等发电机组所在的发电系统。
结合第一方面第十五种可能的实施方式，在第十六种可能的实施方式中，发电机组的电气状态包括发电机组的输出电流、输出电压、发电功率、发电状态、可用功率、或最大功率，负荷设备的电气状态包括负荷设备的设备状态、当前功率、最大功率或最小功率，并网点的电气数据包括并网点的电流、电压或功率，发电机组的电气数据包括发电机组的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。实时通信的数据包括发电机组的发电功率或发电状态、负荷设备的设备状态或当前功率、并网点的电流、电压或功率，非实时通信的数据包括发电机组的输出电流、输出电压、可用功率、最大功率和累计发电电量，以及负荷设备的最大功率、最小功率或累计使用电量、发电机组的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。
第二方面，本申请提供了一种电力测控装置，该电力测控装置应用于发电系统，该发电系统包括多个功率变换设备和开关设备，开关设备用于控制多个功率变换设备与电网的通断，多个功率变换设备的输出端用于通过并网点连接电网。电力测控装置包括第一芯片，第一芯片包括多个核和总线，多个核包括SCADA功能模块、EMS功能模块和电力测控功能模块。其中，多个核之间用于通过总线进行数据传输。电力测控功能模块用于获取并网点的电气数据，并基于并网点的电气数据向多个功率变换设备和开关设备发送第一控制信号。电力测控功能模块还用于通过总线向SCADA功能模块发送并网点的电气数据。SCADA功能模块用于获取多个功率变换设备的电气数据和开关设备的电气数据。EMS功能模块用于基于SCADA功能模块获取的多个功率变换设备的电气数据、开关设备的电气数据和并网点的电气数据生成第二控制信号。EMS功能模块还用于通过总线向电力测控功能模块发送第二控制信号，或者，EMS功能模块还用于通过总线向电力测控功能模块发送多个功率变换设备的电气数据和开关设备的电气数据。电力测控功能模块还用于基于接收到的EMS功能模块通过总线发送的多个功率变换设备的电气数据和开关设备的电气数据，或者基于接收到的EMS功能模块通过总线发送的第二控制信号，向多个功率变换设备和开关设备发送第三控制信号。
在本实施方式中，电力测控装置将SCADA和EMS功能以及电力测控功能分别集成在同一芯片的不同核上，相比现有技术中发电系统中体型庞大、系统成本和复杂度过高的双控制系统而言，设备尺寸可以得到大量减小，还可以节约大量的供电电路和辅助电路，因此，电力测控装置可有效降低发电系统的成本和复杂度。
结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，多核间数据传输包括：实时通信和非实时通信，实时通信的数据传输频率大于非实时通信的数据传输频率。
在本实施方式中，多核之间的通信分为实时通信和非实时通信，有利于满足实时通信数据和非实时通信数据两类数据不同的传输要求。
结合第二方面或第二方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，电力测控装置包括至少一个控制板卡，至少一个控制板卡包括第一控制板卡，第一芯片安装于第一控制板卡上。
在本实施方式中，电力测控装置通过将第一芯片放置在独立外围电路板卡上，可实现板卡上功能的独立布置或组合，有利于提高项目实施灵活性和降低成本。
结合第二方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，第一控制板卡上设置有电源供电接口，电源供电接口用于连接电源。
在本实施方式中，控制板卡上设置有独立的外部电源供电接口，支持实现单控制板卡免总线背板板卡独立供电运行，可有效降低电力测控装置的成本，以及减小电力测控装置的尺寸。
结合第二方面第二种可能的实施方式或者第二方面第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，电力测控装置还包括电源板卡，第一控制板卡上设置有电源板卡供电接口，电源板卡供电接口用于在连接电源板卡的情况下，通过电源板卡向第一控制板卡供电。
在本实施方式中，电力测控装置中的板卡除了可以由位于电力测控装置外部的外部电源供电之外，还可以由电力测控装置内部的电源板卡供电，板卡的供电方式多样，灵活性高。
结合第二方面第二种可能的实施方式至第二方面第四种可能的实施方式中的任一种，在第五种可能的实施方式中，控制板卡上设置有通信接口，控制板卡用于通过通信接口与第一设备之间进行数据传输，第一设备为发电系统中除电力测控装置之外的其他设备。
在本实施方式中，电力测控装置通过在控制板卡上设置通信接口的方式，实现控制板卡之间的通信，由于控制板卡之间的通信主要是基于通信网络(如以太网)而不是传统的总线、共享内存等板卡间交互技术，因此有利于板卡的分部式部署，不受限于物理距离布局。
结合第二方面第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，通信接口包括以太网接口。
结合第二方面第二种可能的实施方式至第二方面第六种可能的实施方式中的任一种，在第七种可能的实施方式中，第一控制板卡还设置有人机显示接口，第一芯片用于通过人机显示接口在显示设备上显示多个功率变换设备、开关设备和并网点的电气数据。
在本实施方式中，电力测控装置通过在控制板卡上设置人机显示接口(如HDMI接口)的方式，使得电力测控装置可以通过人机显示接口直接在外接显示器(如笔记本显示器)上进行显示，无需在发电系统中配备专门的显示器，有利于降低发电系统的成本。
结合第二方面至第二方面第七种可能的实施方式中的任一种，在第八种可能的实施方式中，第二控制信号包括EMS功能模块对多个功率变换设备和开关设备进行逻辑控制或人工智能(Artificial Intelligence，AI)控制生成的控制信号，其中，逻辑控制包括功率变换设备的预设启机策略控制、预设停机策略控制、预设有功功率分解下发策略控制、预设无功功率分解下发策略控制、预设频率电压稳定策略控制、并网点跳/合闸控制、或针对单台功率变换设备的功率调整控制，AI控制包括功率变换设备的发电功率预测控制、发电量预测控制或设备寿命预测控制。
结合第二方面至第二方面第八种可能的实施方式中的任一种，在第九种可能的实施方式中，功率变换设备为光伏逆变器。SCADA功能模块用于获取多个光伏逆变器的电气数据、开关设备的电气数据、并网点的电气数据和发电系统的电气数据。EMS功能模块用于基于SCADA功能模块获取的多个光伏逆变器的电气数据、开关设备的电气数据、并网点的电气数据和发电系统的电气数据生成第二控制信号。在本实施方式中，电力测控装置适用于光伏发电系统。
结合第二方面第九种可能的实施方式，在第十种可能的实施方式中，实时通信的数据包括并网点的电气数据，非实时通信的数据包括发电系统的电气数据和光伏逆变器的电气数据。
结合第二方面第九种可能的实施方式或者第二方面第十种可能的实施方式，在第十一种可能的实施方式中，并网点的电气数据包括并网点的电流、电压或功率，发电系统的电气数据包括系统容量或并网点测量互感器的一次额定值和二次额定值，光伏逆变器的电气数据包括光伏逆变器的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。
结合第二方面至第二方面第八种可能的实施方式中的任一种，在第十二种可能的实施方式中，功率变换设备为储能变流器，发电系统还包括储能电池，储能电池连接储能变流器的输入端SCADA功能模块用于获取多个储能变流器的电气数据、开关设备的电气数据、并网点的电气数据和储能电池的电气数据。EMS功能模块用于基于SCADA功能模块获取的多个储能变流器的电气数据、开关设备的电气数据、并网点的电气数据和储能电池的电气数据生成第二控制信号。在本实施方式中，电力测控装置适用于储能发电系统。
结合第二方面第十二种可能的实施方式，在第十三种可能的实施方式中，储能电池的电气状态包括储能电池的电流、电压、充放电功率、充放电状态、电池温度、电池剩余电量、电池健康状态、电池累计充电电量或电池累计放电电量，并网点的电气数据包括并网点的电流、电压或功率，储能变流器的电气数据包括储能变流器的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。实时通信的数据包括储能电池的充放电功率或充放电状态、并网点的电流、电压或功率，非实时通信的数据包括储能电池的电流、电压、电池温度、电池剩余电量、电池健康状态、电池累计充电电量或电池累计放电电量。
结合第二方面至第二方面第八种可能的实施方式中的任一种，在第十四种可能的实施方式中，功率变换设备为发电机组，多个发电机组的输出端还用于连接负荷设备。SCADA和EMS功能模块用于获取多个发电机组的电气数据、开关设备的电气数据、并网点的电气数据和负荷设备的电气数据。EMS功能模块用于基于SCADA功能模块获取的多个发电机组的电气数据、开关设备的电气数据、并网点的电气数据和负荷设备的电气数据生成第二控制信号。在本实施方式中，电力测控装置适用于风力发电系统、柴油发电系统、水电发电系统和火力发电系统等发电机组所在的发电系统。
结合第二方面第十四种可能的实施方式，在第十五种可能的实施方式中，发电机组的电气状态包括发电机组的输出电流、输出电压、发电功率、发电状态、可用功率、或最大功率，负荷设备的电气状态包括负荷设备的设备状态、当前功率、最大功率或最小功率，并网点的电气数据包括并网点的电流、电压或功率，发电机组的电气数据包括发电机组的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。实时通信的数据包括发电机组的发电功率或发电状态、负荷设备的设备状态或当前功率、并网点的电流、电压或功率，非实时通信的数据包括发电机组的输出电流、输出电压、可用功率、最大功率和累计发电电量，以及负荷设备的最大功率、最小功率或累计使用电量、发电机组的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。
第三方面，本申请提供了一种发电系统，该发电系统包括电力测控装置、开关设备和多个功率变换设备，开关设备用于控制多个功率变换设备与电网的通断，多个功率变换设备的输出端用于通过并网点连接电网，电力测控装置包括第一芯片和第二芯片。其中，第一芯片包括电力测控功能模块，电力测控功能模块用于获取并网点的电气数据，并基于并网点的电气数据向多个功率变换设备和开关设备发送第一控制信号。第一芯片还通过通信接口向第二芯片发送并网点的电气数据。第二芯片包括数据采集功能(SCADA，SupervisoryControl and Data Acquisition)和能量管理(EMS，Energy Management System)功能模块,SCADA和EMS功能模块用于获取多个功率变换设备的电气数据和开关设备的电气数据，并基于多个功率变换设备的电气数据、开关设备的电气数据和并网点的电气数据生成第二控制信号。第二芯片还通过通信接口向第一芯片发送第二控制信号，或者，第二芯片还用于通过通信接口向第一芯片发送多个功率变换设备的电气数据和开关设备的电气数据。电力测控功能模块还用于基于接收到的第二芯片通过通信接口发送的多个功率变换设备的电气数据和开关设备的电气数据，或者基于接收到的第二芯片通过通信接口发送的第二控制信号，向多个功率变换设备和开关设备发送第三控制信号。
在本实施方式中，电力测控装置将SCADA和EMS功能以及电力测控功能分别集成在内部的两个芯片上，相比现有技术中发电系统中体型庞大、系统成本和复杂度过高的双控制系统而言，设备尺寸可以得到大量减小，还可以节约大量的供电电路和辅助电路，因此，电力测控装置可有效降低发电系统的成本和复杂度。
结合第三方面，在第一种可能的实施方式中，第一芯片和第二芯片间数据传输包括：实时通信和非实时通信，实时通信的数据传输频率大于非实时通信的数据传输频率。
在本实施方式中，两个芯片之间的通信分为实时通信和非实时通信，有利于满足实时通信数据和非实时通信数据两类数据不同的传输要求。
结合第三方面或者第三方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，电力测控装置包括至少一个控制板卡，第一芯片和第二芯片安装于同一控制板卡上；或者第一芯片和第二芯片安装于不同的控制板卡上。
在本实施方式中，电力测控装置通过将第一芯片和第二芯片分别放置在两块独立外围电路板卡上，可实现两块板卡上各自功能的独立布置或组合，有利于提高项目实施灵活性和降低成本。此外，通过将第一芯片和第二芯片放置在同一块独立外围电路板卡上，使得第一芯片和第二芯片可以共用一些芯片、接口和电路，从而有效降低电力测控装置的成本，以及减小电力测控装置的体积。
结合第三方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，控制板卡上设置有电源供电接口，电源供电接口用于在连接电源。
在本实施方式中，控制板卡上设置有独立的外部电源供电接口，支持实现单控制板卡免总线背板板卡独立供电运行，可有效降低电力测控装置的成本，以及减小电力测控装置的尺寸。
结合第三方面第二种可能的实施方式或者第三方面第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，控制板卡上设置有电源板卡供电接口，电源板卡供电接口用于在连接电源板卡的情况下，通过电源板卡向控制板卡供电。
在本实施方式中，电力测控装置中的板卡除了可以由位于电力测控装置外部的外部电源供电之外，还可以由电力测控装置内部的电源板卡供电，板卡的供电方式多样，灵活性高。
结合第三方面第二种可能的实施方式至第三方面第四种可能的实施方式中的任一种，在第五种可能的实施方式中，控制板卡上设置有通信接口，控制板卡用于通过通信接口与第一设备之间进行数据传输，第一设备为发电系统中除电力测控装置之外的其他设备。
在本实施方式中，电力测控装置通过在控制板卡上设置通信接口的方式，实现控制板卡之间的通信，由于控制板卡之间的通信主要是基于通信网络(如以太网)而不是传统的总线、共享内存等板卡间交互技术，因此有利于板卡的分部式部署，不受限于物理距离布局。
结合第三方面第二种可能的实施方式至第三方面第五种可能的实施方式中的任一种，在第六种可能的实施方式中，控制板卡还设置有人机显示接口，第二芯片用于通过人机显示接口在显示设备上显示多个功率变换设备、开关设备和并网点的电气数据。
在本实施方式中，电力测控装置通过在控制板卡上设置人机显示接口(如HDMI接口)的方式，使得电力测控装置可以通过人机显示接口直接在外接显示器(如笔记本显示器)上进行显示，无需在发电系统中配备专门的显示器，有利于降低发电系统的成本。
结合第三方面第二种可能的实施方式至第三方面第六种可能的实施方式中的任一种，在第七种可能的实施方式中，控制板卡上设置有故障告警输出接口，发电系统还包括电力测控装置的冗余装置，冗余装置上设置有信号输入接口。其中，故障告警输出接口用于在电力测控装置故障或者失电的情况下，向冗余装置输出第一告警信号。冗余装置用于在信号输入接口接收到第一告警信号的情况下，基于获取到的并网点的电气数据向多个功率变换设备和开关设备发送第一控制信号，或基于接收到的第二控制信号，向多个功率变换设备和开关设备发送第三控制信号；或基于获取到的多个功率变换设备的电气数据、开关设备的电气数据和并网点的电气数据发送第二控制信号。
在本实施方式中，基于控制板卡上设置的故障告警输出接口和信号输入接口，使得单控制板卡也能支持冗余，满足小尺寸安装和低成本、高性能的冗余需求。此外，两个控制板卡均是通过故障告警输出接口和信号输入接口交互输出与输入，可实现高可靠性的故障检测和高速切换，比基于纯数据通信方式的可靠性和切换性能要高。
结合第三方面至第三方面第七种可能的实施方式中的任一种，在第八种可能的实施方式中，第一芯片和第二芯片之间的通信网络，与电力测控装置和发电系统中除电力测控装置之外的其他设备之间的通信网络相同。
在本实施方式中，当需要对发电系统进行主从分布式扩展时，由于电力测控装置中内部芯片之间的通信网络与电力测控装置对外的通信网络相同，因此可以避免由于内外部物理通信链路和协议的差异而在进行分布式扩展时带来较大软硬件开发工作量的问题，便于发电系统的主从分布式扩展，从而可有效提高分布式扩展效率。
结合第三方面第五种可能的实施方式，在第九种可能的实施方式中，通信接口包括以太网接口。
结合第三方面至第三方面第九种可能的实施方式中的任一种，在第十种可能的实施方式中，第二控制信号包括SCADA和EMS功能模块对多个功率变换设备和开关设备进行逻辑控制或人工智能(Artificial Intelligence，AI)控制生成的控制信号，其中，逻辑控制包括功率变换设备的预设启机策略控制、预设停机策略控制、预设有功功率分解下发策略控制、预设无功功率分解下发策略控制、预设频率电压稳定策略控制、并网点跳/合闸控制、或针对单台功率变换设备的功率调整控制，AI控制包括功率变换设备的发电功率预测控制、发电量预测控制或设备寿命预测控制。
结合第三方面至第三方面第十种可能的实施方式中的任一种，在第十一种可能的实施方式中，功率变换设备为光伏逆变器。SCADA和EMS功能模块用于获取多个光伏逆变器的电气数据、开关设备的电气数据和发电系统的电气数据，并基于多个光伏逆变器的电气数据、开关设备的电气数据、并网点的电气数据和发电系统的电气数据生成第二控制信号。在本实施方式中，电力测控装置适用于光伏发电系统。
结合第三方面第十一种可能的实施方式，在第十二种可能的实施方式中，实时通信的数据包括并网点的电气数据，非实时通信的数据包括发电系统的电气数据和光伏逆变器的电气数据。
结合第三方面第十一种可能的实施方式或者第一方面第十二种可能的实施方式，在第十三种可能的实施方式中，并网点的电气数据包括并网点的电流、电压或功率，发电系统的电气数据包括系统容量或并网点测量互感器的一次额定值和二次额定值，光伏逆变器的电气数据包括光伏逆变器的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。
结合第三方面至第三方面第十种可能的实施方式中的任一种，在第十四种可能的实施方式中，功率变换设备为储能变流器，发电系统还包括储能电池，储能电池连接储能变流器的输入端。SCADA和EMS功能模块用于获取多个储能变流器的电气数据、开关设备的电气数据和储能电池的电气数据，并基于多个储能变流器的电气数据、开关设备的电气数据、并网点的电气数据和储能电池的电气数据生成第二控制信号。在本实施方式中，电力测控装置适用于储能发电系统。
结合第三方面第十四种可能的实施方式，在第十五种可能的实施方式，储能电池的电气状态包括储能电池的电流、电压、充放电功率、充放电状态、电池温度、电池剩余电量、电池健康状态、电池累计充电电量或电池累计放电电量，并网点的电气数据包括并网点的电流、电压或功率，储能变流器的电气数据包括储能变流器的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。实时通信的数据包括储能电池的充放电功率或充放电状态、并网点的电流、电压或功率，非实时通信的数据包括储能电池的电流、电压、电池温度、电池剩余电量、电池健康状态、电池累计充电电量或电池累计放电电量。
结合第三方面至第三方面第十种可能的实施方式中的任一种，在第十六种可能的实施方式中，功率变换设备为发电机组，多个发电机组的输出端还用于连接负荷设备。SCADA和EMS功能模块用于获取多个发电机组的电气数据、开关设备的电气数据和负荷设备的电气数据，并基于多个发电机组的电气数据、开关设备的电气数据、并网点的电气数据和负荷设备的电气数据生成第二控制信号。在本实施方式中，电力测控装置适用于风力发电系统、柴油发电系统、水电发电系统和火力发电系统等发电机组所在的发电系统。
结合第三方面第十六种可能的实施方式，在第十七种可能的实施方式中，发电机组的电气状态包括发电机组的输出电流、输出电压、发电功率、发电状态、可用功率、或最大功率，负荷设备的电气状态包括负荷设备的设备状态、当前功率、最大功率或最小功率，并网点的电气数据包括并网点的电流、电压或功率，发电机组的电气数据包括发电机组的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。实时通信的数据包括发电机组的发电功率或发电状态、负荷设备的设备状态或当前功率、并网点的电流、电压或功率，非实时通信的数据包括发电机组的输出电流、输出电压、可用功率、最大功率和累计发电电量，以及负荷设备的最大功率、最小功率或累计使用电量、发电机组的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。
附图说明
图1是本申请提供的发电系统的应用场景示意图；
图2是本申请提供的发电系统的结构示意图；
图3是本申请提供的电力测控装置的一结构示意图；
图4是本申请提供的电力测控装置的另一结构示意图；
图5是本申请提供的控制板卡分布式部署的结构示意图；
图6是本申请提供的单控制板卡的结构示意图；
图7是本申请提供的单控制板卡的一冗余结构示意图；
图8是本申请提供的单控制板卡的另一冗余结构示意图；
图9是本申请提供的双控制板卡的冗余结构示意图；
图10是本申请提供的电力测控装置的另一结构示意图；
图11是本申请提供的电力测控装置的另一结构示意图；
图12是本申请提供的第二芯片的结构示意图；
图13是本申请提供的电力测控装置的另一结构示意图；
图14是本申请提供的电力测控装置的另一结构示意图；
图15是本申请提供的电力测控装置的又一结构示意图。
具体实施方式
本申请提供的发电系统可适用于新能源智能微网领域、输配电领域、新能源领域(如光伏电站并网领域、风力发电站并网领域)、光伏发电领域、光储发电领域、储能发电领域、风力发电领域等多种应用领域。本申请提供的发电系统可以为光伏发电系统、储能发电系统、风力发电系统、柴油发电系统、水电发电系统和火力发电系统等，可适用于不同的应用场景，比如，光伏供电场景(包括大型光伏电站场景、中小型分布式光伏电站场景和户用光伏系统场景等)、光储供电场景(包括大型光储电站场景、中小型分布式光储电站场景和户用光储发电系统场景等)、储能供电场景、风力供电场景、柴油供电场景、水电供电场景和火力供电场景等。下面以光伏供电场景为例进行说明。
参见图1，图1是本申请提供的发电系统的应用场景示意图。在光伏供电场景下，本申请提供的发电系统可以为图1所示的光伏发电系统，发电系统包括功率变换设备和开关设备，本申请提供的功率变换设备和开关设备可以分别为图1所示的光伏逆变器和并网开关。如图1所示，光伏发电系统包括光伏逆变器11、……、光伏逆变器1n、并网开关和电力测控装置，其中，n为大于1的整数。上述n个光伏逆变器中的每个光伏逆变器的输入端均连接有光伏组串，上述n个光伏逆变器的输出端并联至母线BUS后，依次通过并网开关和并网点G后连接交流电网或者本地负荷。电力测控装置包括第一芯片和第二芯片，其中，第一芯片包括电力测控功能模块，电力测控功能模块用于获取并网点的电气数据，并基于并网点的电气数据向上述n个光伏逆变器和并网开关发送第一控制信号。第一芯片还用于通过通信接口向第二芯片发送并网点的电气数据。第二芯片包括SCADA和EMS功能模块，SCADA和EMS功能模块用于获取上述n个光伏逆变器中每个光伏逆变器的电气数据和开关设备的电气数据，并基于每个光伏逆变器的电气数据、开关设备的电气数据和并网点的电气数据生成第二控制信号。第二芯片还用于通过通信接口向第一芯片发送第二控制信号，或者，第二芯片还用于通过通信接口向第一芯片发送n个光伏逆变器中每个光伏逆变器的电气数据和开关设备的电气数据。电力测控功能模块还用于基于接收到的第二芯片通过通信接口发送的n个光伏逆变器中每个光伏逆变器的电气数据和开关设备的电气数据，或者基于接收到的第二芯片通过通信接口发送的第二控制信号，向n个光伏逆变器中每个光伏逆变器和开关设备发送第三控制信号。
可以理解的是，电力测控装置将SCADA和EMS功能以及电力测控功能分别集成在内部的两个芯片上，相比现有技术中发电系统中体型庞大、系统成本和复杂度过高的双控制系统而言，设备尺寸可以得到大量减小，还可以节约大量的供电电路和辅助电路，因此，电力测控装置可有效降低光伏发电系统的成本和复杂度。上述只是对本申请提供的发电系统的应用场景进行示例，而非穷举，本申请不对应用场景进行限制。
下面结合图2至图13对本申请提供的发电系统和电力测控装置的工作原理进行示例说明。
参见图2，图2是本申请提供的发电系统的结构示意图。如图2所示，发电系统1包括功率变换设备11、……、功率变换设备1n、电力测控装置2和开关设备3，n为大于1的整数。上述n个功率变换设备的输出端经过开关设备3后通过并网点G连接电网。其中，功率变换设备包括光伏逆变器、储能变流器(Power Conversion System，PCS)、或者发电机组等，发电机组包括风力发电机组、柴油发电机组、水电发电机组、火力发电机组等。在功率变换设备为光伏逆变器或者PCS时，上述n个功率变换设备的输入端连接直流电源。具体的，当功率变换设备为光伏逆变器时，直流电源包括光伏组串；当功率变换设备为PCS时，直流电源包括储能电池簇。开关设备3包括电力线路的断路器、刀闸等开断设备，用于控制上述n个功率变换设备与电网之间的通断。可选的，开关设备3还可以连接在上述n个功率变换设备的输出端与内部汇集线之间，用于控制上述n个功率变换器与内部汇集线之间的通断，以实现对上述n个功率变换器与电网之间的通断控制。电力测控装置2为可以将发电系统中的电力节点，如并网点、送出线路点、母线母联开关等，的交流电气量或者直流电气量经数据采集、转换、计算、转变为数字信号，或者可以直接采集数字式电流互感器数字信号和电压互感器数字信号，实现发电系统一次设备、二次设备信息采集处理和信息传输的电子设备，且可在其内自动化系统中收发遥测、遥信、遥控、遥调信号以实现对受控对象的控制。具体来讲，电力测控装置2为各电力节点和发电、输电、配电、用电一次设备基于电流、电压和开关状态等提供电力实时采集与控制功能(即电力测控功能)，典型应用如变压器、母线、线路测控装置、继电保护装置、接地选线装置、故障录波器、调频装置、并网同期装置、电压并列装置等，通常应用在220V/380V、10kV、35kV、110kV或以上电压等级发、输、配、用电力系统中。其中，一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备，二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护，以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。电网包括交流电网和直流电网。
请一并参见图3，图3是本申请提供的电力测控装置的一结构示意图。如图3所示，电力测控装置2包括第一芯片21和第二芯片22。其中，第一芯片21与第二芯片22之间通过通信接口进行通信。第一芯片21包括电力测控功能模块，该电力测控功能模块用于获取并网点G的电气数据，并基于并网点G的电气数据向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第一控制信号。其中，并网点G的电气数据为并网点G的电气状态，并网点G的电气状态包括并网点G的电流、电压或功率等。当电网为交流电网时，并网点G的电气状态还包括并网点G的频率。
具体来讲，电力测控功能模块用于针对单相或三相电力系统中的一个或多个电力节点，如并网点、送出线路点、发电设备出口、母线母联开关等，通过交/直流模拟或数字采样模块或电路，以及数字信号输入DI/数字信号输出DO模块(或者电路)、或者模拟信号输入AI/模拟信号输出AO模块(或者电路)，以及计算处理芯片及辅助电路，进行不小于1000Hz频率的采样。电力测控功能模块在将采样获得的相关模拟量转化为数字量后，进行电流/电压的幅值、功率、频率、相角计算，并以上述采集值或计算值，也即以电力节点的电气数据，以及设备中保存的定值或参数这些数据为基础，向发电系统1中的功率变换设备(如光伏逆变器/PCS等)和开关设备3发送第一控制信号，第一控制信号用于对发电系统1中的功率变换设备和开关设备3进行数字信号输出DO或通信控制与记录。这里的数字信号输出DO或通信控制与记录包括但不限于限功率控制，恒功率控制，恒电压控制，功率振荡抑制，虚拟惯量控制，并离网同期合闸，微电网频率电压稳定控制，电流、电压或频率、功率的欠量或过量报警或保护，故障录波，故障解列等。
可选的，电力测控功能模块还用于基于接收到的第二芯片22通过通信接口发送的第二控制信号，向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第三控制信号。其中，第二控制信号包括SCADA和EMS功能模块对上述n个功率变换设备和开关设备3进行逻辑控制或人工智能(Artificial Intelligence，AI)控制生成的控制信号，即逻辑控制信号或AI控制信号。这里的，逻辑控制与AI控制的描述请参见后续实施例的描述，此处不再展开。第三控制信号与第二控制信号可以相同，也可以不同。示例性的，第二控制信号可以为限功率控制信号，第三控制信号可以为限功率控制信号所包含的更具体的控制信号，如限电压控制信号或限电流控制信号。
可选的，电力测控功能模块还用于接收到的第二芯片22通过通信接口发送的上述n个功率变换设备的电气数据和开关设备3的电气数据，向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第三控制信号。示例性的，第三控制信号包括电力测控功能模块对上述n个功率变换设备和开关设备3进行逻辑控制或AI控制生成的控制信号。
可选的，第一芯片21还可以包括快速功率控制模块、准同期合闸模块、并网/离网控制模块、频率和电压稳定控制模块中的至少一个模块。其中，快速功率控制模块用于进行有功、无功快速分配并转发。准同期合闸模块用于检测电站侧与电网侧的电压水平，当两侧电压的幅值差、频率差、相位差满足合闸条件后，实现同期合闸。并网/离网控制模块用于计划性或非计划性并网转离网控制。频率和电压稳定控制模块用于在频率波动超过稳定限值时采取负荷控制措施，维持频率稳定；在电压波动超过稳定限值时，采取无功设备投切等措施，维持电压稳定。
第二芯片22包括SCADA和EMS功能模块，该SCADA和EMS功能模块用于获取上述n个功率变换设备的电气数据和开关设备3的电气数据，以及接收第一芯片21发送的并网点G的电气数据，并基于上述n个功率变换设备的电气数据、开关设备3的电气数据和并网点G的电气数据生成第二控制信号。具体来讲，SCADA和EMS功能模块用于基于上述n个功率变换设备的电气数据、开关设备3的电气数据和并网点G的电气数据，对上述n个功率变换设备和开关设备3进行逻辑控制或者AI控制，并基于逻辑控制或者AI控制生成第二控制信号，即逻辑控制对应的逻辑控制信号或者AI控制对应的AI控制信号。其中，功率变换设备的电气数据包括预设电气参数和电气状态，功率变换设备的预设电气参数包括功率变换设备的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件等。功率变换设备的电气状态包括功率变换设备的电流、电压或功率等。当电网为交流电网时，功率变换设备的预设电气参数还可以包括功率变换设备的额定频率，功率变换设备的电气状态还可以包括功率变换设备的频率。开关设备3的电气数据包括开关设备3的通断状态、开关设备3两侧的电压等。逻辑控制可以是预设的，该逻辑控制包括功率变换设备的预设启机策略控制、预设停机策略控制、预设有功功率分解下发策略控制、预设无功功率分解下发策略控制、预设频率电压稳定策略控制、并网点跳/合闸控制、或针对单台功率变换设备的功率调整控制等。逻辑控制可以在人机逻辑开发配置画面上展示，以便工作人员阅读、修改和调试。AI控制包括功率变换设备的发电功率预测控制、发电量预测控制、或设备寿命预测控制等。
当发电系统1的类型不同时，SCADA和EMS功能模块的功能会存在差异，具体如下：
在一种实施例中，发电系统1为光伏发电系统，功率变换设备为光伏逆变器，SCADA和EMS功能模块用于获取上述n个光伏逆变器的电气数据、开关设备3的电气数据和光伏发电系统的电气数据，并基于上述n个光伏逆变器的电气数据、开关设备3的电气数据、并网点G的电气数据和光伏发电系统的电气数据生成第二控制信号。其中，光伏发电系统的电气数据可以为光伏发电系统的预设电气参数，光伏发电系统的预设参数包括系统容量，以及并网点测量互感器的一次额定值和二次额定值。这里，并网点测量互感器对应图2所示的电压互感器或者电流互感器。光伏逆变器的电气数据包括预设电气参数和电气状态，光伏逆变器的预设电气参数包括光伏逆变器的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。这里，配置文件包括通信配置文件、定义好的点表或通信协议等内容。光伏逆变器的电气状态包括光伏逆变器的电压、电流或功率等。
在一种实施例中，发电系统1为储能发电系统，功率变换设备为PCS，储能发电系统还包括储能电池，储能电池连接PCS的输入端。SCADA和EMS模块用于获取上述n个PCS的电气数据、开关设备3的电气数据和储能电池的电气数据，并基于上述n个PCS的电气数据、开关设备3的电气数据、并网点G的电气数据和储能电池的电气数据生成第二控制信号。其中，储能电池的电气数据可以为储能电池的电气状态，储能电池的电气状态包括储能电池的电流、电压、充放电功率、充放电状态、电池温度、电池剩余电量、电池健康状态、电池累计充电电量或电池累计放电电量。PCS的电气数据包括预设电气参数和电气状态，PCS的预设电气参数包括PCS的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。PCS的电气状态包括PCS的电压、电流或功率等。
在一种实施例中，发电系统1为由发电机组构成的系统，功率变换设备为发电机组。该发电机组的输出端除了通过并网点G连接电网之外，发电机组的输出端还连接负荷设备。SCADA和EMS模块用于获取上述n个发电机组的电气数据、开关设备3的电气数据和负荷设备的电气数据，并基于上述n个发电机组的电气数据、开关设备3的电气数据、并网点G的电气数据和负荷设备的电气数据生成第二控制信号。其中，发电机组的电气数据可以为发电机组的电气状态，发电机组的电气状态包括发电机组的输出电流、输出电压、发电功率、发电状态、可用功率、或最大功率。负荷设备的电气数据可以为负荷设备的电气状态，负荷设备的电气状态包括负荷设备的设备状态、当前功率、最大功率或最小功率。发电机组的电气数据包括预设电气参数和电气状态，发电机组的预设电气参数包括发电机组的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件，发电机组的电气状态包括发电机组的电压、电流或功率等。
具体来讲，SCADA和EMS功能模块包括SCADA功能模块和EMS功能模块。其中，SCADA功能模块用于通过以太网Ethernet、RS-485、CAN、PLC、RS-232、Wifi、5G、4G、蓝牙、绿牙和Profibus技术中的一种或多组通信技术，与发电系统中的光伏逆变器、PCS及电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)、油/气发电机组、风力发电机组等发电设备，以及发电系统中的电力线路的断路器、刀闸等开断设备，以及发电系统中包含的其它电容器或电抗器等无功设备，进行直接或间接的数据通信交互，或者通过电力测控装置的开入DI/AI或开出DO/AO进行检测与控制，并实现系统中关键设备信号状态采集、存储和人机显示接口的功能。其中，关键设备信号状态包括发电系统中功率变换设备的电气数据和开关设备的电气数据等。人机显示接口功能包括但不限于：通过实时数据驱动的系统主接线图、模拟图、趋势图、报表显示、故障显示和告警画面显示的数据，通过本机提供的人机显示接口在外部的显示器上直接显示，或者基于本机提供的通信接口(如以太网接口)进行间接显示与人机操作。此外，SCADA功能模块在接收到第一芯片21发送的并网点G的电气数据后，对并网点G的电气数据实现存储和人机显示接口功能。
EMS功能模块用于基于SCADA功能模块获取到的数据，对发电系统中的发电设备(包括功率变换设备)和开关设备进行逻辑控制或AI控制。示例性的，EMS功能模块用于实现针对发电系统中各发电设备的启机、停机、有功功率分解下发、无功功率分解下发、频率稳定控制、电压稳定控制、或者光伏储能协调经济调度控制功能。EMS功能模块还可包括对发电系统各子部件过往，当前和未来发电功率、发电电量、电化学储能或化石能源储能能量、以及设备寿命的状态估计、系统经济性分析与图形化(如曲线、饼图或者柱状图)数据显示、收益管理等功能。
可选的，第二芯片22还可以包括AI人工智能功能模块，AI人工智能功能模块用于基于发电系统的当前和历史数据驱动，通过神经网络深度学习进行数学建模和求解的人工智能预测和控制，包括但不限于光/储发电功率预测、负荷功率预测、电力市场电价预测、储能电池剩余电量/储能电池健康状态预测、储能电池系统安全及性能状态的诊断与评估、光储充系统设备状态全生命周期诊断、基于上述相关预测的优化或人工智能控制、基于诊断结果的优化或人工智能控制、基于周期或全生命周期的经济性的优化或人工智能控制。
可选的，第二芯片22还可以包括智慧运维辅助服务功能模块，智慧运维辅助服务功能模块用于辅助进行系统运行维护、及线下检修策略推送、数据及运维管服务、公有云/私有云接口服务、电力生产计划/检修计划操作票服务等辅助服务。
此外，由于第二芯片22的功率较大，为了实现大功率芯片无风扇散热，第二芯片22上可以通过导热硅胶贴有散热器，并在散热器的上边和左右两边的结构件上设置散热孔。进而，使得电力测控装置2即使具有SCADA和EMS功能也可无需额外增加风扇进行散热。
第二芯片22与第一芯片21之间的数据传输包括实时通信和非实时通信，实时通信的通信频率大于非实时通信的通信频率，实时通信和非实时通信采用不同的通信协议。
具体来讲，电力测控装置2可以基于第二芯片22与第一芯片21之间交互同步数据的数据类型、颗粒度和通信频率要求至少分为两类，如实时通信数据和非实时通信数据。其中，实时通信数据为通信频率高(即同步时间短)、实时性要求高、数据颗粒度较小的布尔量、整型、浮点型、以及简易Struct结构数据，包括但不限于并网点的电气状态，如并网点的电流幅值、电压幅值、频率和功率。非实时通信数据主要为通信频率低于实时通信数据的通信频率(即同步时间长于实时通信数据的同步时间)、实时性要求相对较弱、其数据形式除了布尔量、整型、浮点型、以及简易Struct结构数据之外，还包含大数据结构Struct、大块内存或者文件、流数据等类型，包括但不限于第二芯片22和第一芯片21的配置文件、参数定值(包括但不限于通讯点表配置文件，COMTRADE录波配置文件，GOOSE输入输出配置文件)等。示例性的，当功率变换设备为光伏逆变器时，实时通信数据包括并网点G的电气状态，非实时数据包括光伏发电系统的电气数据和光伏逆变器的预设电气参数。当功率变换设备为PCS时，实时通信数据包括并网点G的电气状态、储能电池的充放电功率或充放电状态，非实时通信的数据包括储能电池的电流、电压、电池温度、电池剩余电量、电池健康状态、电池累计充电电量或电池累计放电电量、以及PCS的预设电气参数。当功率变换设备为发电机组中的发电机时，实时通信的数据包括并网点G的电气状态、发电机组的发电功率或发电状态、以及负荷设备的设备状态或当前功率，非实时通信的数据包括发电机组的预设电气参数、发电机组的输出电流、输出电压、可用功率、最大功率或累计发电电量，以及负荷设备的最大功率、最小功率或累计使用电量。
电力测控装置2基于第二芯片22与第一芯片21之间交互同步数据的分类，可以将第二芯片22与第一芯片21之间的通信划分为实时通信和非实时通信，实时通信的通信频率大于非实时通信的通信频率，且实时通信和非实时通信采用不同的通信协议。示例性的，实时通信为数据传输时间间隔小于10ms(或1s)，且持续传输数据的通信。非实时通信为数据传输时间间隔大于等于10ms(或1s)，且非持续传输数据的通信。电力测控装置2还包括主用通信电路，该主用通信电路连接第一芯片21的通信接口和第二芯片22的通信接口，用于支持第二芯片22与第一芯片21之间的通信。这里，芯片的通信接口可以理解为芯片的通信端。可选的，电力测控装置2还包括备用通信电路，该备用通信电路连接第一芯片21的通信接口和第二芯片22的通信接口，也可用于支持第二芯片22与第一芯片21之间的通信，且备用通信电路与主用通信电路不同。示例性的，实时通信采用的通信协议可以为GOOSE或UDP通信协议，非实时通信采用的通信协议可以为TCP通信协议。对应的，主用通信电路可以为百兆、千兆或千兆以上以太网4对8线电路，备用通信电路可以为CAN、IIC、SPI、RS-485或者私有的其它总线电路，或者共享内存电路。此外，第二芯片22与第一芯片21之间的实时通信和非实时通信共用同一物理通信介质。示例性的，当主用通信电路为百兆、千兆或千兆以上以太网4对8线电路时，第二芯片22与第一芯片21之间的实时通信和非实时通信的物理通信介质均为双绞线和光纤。
可以理解的，第二芯片22与第一芯片21之间的通信电路多样，灵活性高。此外，第二芯片22和第一芯片21之间的通信分为实时通信和非实时通信，有利于满足实时通信数据和非实时通信数据两类数据不同的传输要求。再者，第二芯片22与第一芯片21之间基于通信独立运行，可以达到与传统EMS服务器+控制器方案同等的可靠性，当上述两个芯片中有一个芯片运行故障或者异常时，并不影响另一正常芯片的工作，可提高电力测控装置2的工作稳定性。再者，第二芯片22与第一芯片21之间的通信主要是基于以太网而不是传统的总线、共享内存等CPU间交互技术，有利于芯片的分部式部署，不受限于物理距离布局。最后，第一芯片21与第二芯片22之间的实时通信和非实时通信共用同一物理通信介质，相比对于实时通信和非实时通信分别部署两种不同通信介质的方案，共用同一驱动，可降低硬件成本，降低开发工作量，并提高通信效率。
示例性的，两个芯片之间的实时通讯场景如下：第一芯片21中的电力测控功能模块获取并网点G的电气数据，如并网点G的实时电流和实时电压，并基于采集到的并网点G的实时电压和实时电流计算得到并网点G的实时功率，从而基于GOOSE或UDP通信协议向第二芯片22发送并网点G的实时功率。第二芯片22中的EMS功能模块基于并网点G的实时功率和目标功率确定出上述n个功率变换设备的目标工作参数，如目标输出电压，并基于GOOSE或UDP通信协议向第一芯片21发送功率变换设备的目标输出电压。第一芯片21基于GOOSE或UDP通信协议向发电系统1中的各个功率变换设备发送目标输出电压。之后，各个功率变换设备基于目标输出电压控制各自的输出电压，以使并网点G的功率达到目标功率。进而，实现第二芯片22与第一芯片21之间的实时通信，以及实现电力测控装置2对各个功率变换设备的快速控制。又如，第二芯片22在开始工作后，每隔5ms向第一芯片21发送自身的小心跳。
示例性的，两个芯片之间的非实时通信场景如下：在电力测控装置启动后，第一芯片21与第二芯片22之间首次交互各种配置文件；一段时间后，在第一芯片21和第二芯片22中的任一芯片的相关配置更新时，将触发非实时更新同步；另外，一些如电量统计信息，也会在一定周期内刷新；还有一些装置的操作和动作记录信息，也将在一定周期内同步更新。
此外，第二芯片22和第一芯片21之间的通信网络，与电力测控装置2和发电系统1中除电力测控装置2之外的其他设备之间的通信网络相同。示例性，第二芯片22和第一芯片21之间的通信网络为以太网，电力测控装置2与发电系统1中除电力测控装置2之外的其他设备(如功率变换设备)之间的通信网络也为以太网。进而，当需要对发电系统1进行主从分布式扩展时，由于电力测控装置2中内部芯片之间的通信网络与电力测控装置2对外的通信网络相同，因此可以避免由于内外部物理通信链路和协议的差异而在进行分布式扩展时带来较大软硬件开发工作量的问题，便于发电系统1的主从分布式扩展，从而可有效提高分布式扩展效率。
在本申请实施例中，电力测控装置2将SCADA和EMS功能以及电力测控功能分别集成在内部的第二芯片22和第一芯片21上，相比现有技术中发电系统中体型庞大、系统成本和复杂度过高的双控制系统而言，设备尺寸可以得到大量减小，还可以节约大量的供电电路和辅助电路，因此，电力测控装置2可有效降低发电系统1的成本和复杂度。
电力测控装置2包括至少一个控制板卡，示例性的，至少一个控制板卡包括第一控制板卡和第二控制板卡，第一芯片21和第二芯片22分别安装在第一控制板卡和第二控制板卡上，具体请参见图4所示的电力测控装置。如图4所示，与图3所示的电力测控装置2相比，图4所示的电力测控装置2中的第一芯片21和第二芯片22分别设置在第一控制板卡和第二控制板卡上。具体来讲，图4所示的电力测控装置2还包括第一控制板卡和第二控制板卡，第二芯片22设置于第一控制板卡上，第一芯片21设置于第二控制板卡上。这里的板卡是印制电路板(简称PCB板)的一种，制作时带有插芯，可以插入计算机的主电路板的插槽中。这里的板卡也可以理解为插件。
第一控制板卡和第二控制板卡上还均可以设置有复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable logic device，CPLD)/现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)芯片、网络交换芯片和辅助电路。第一控制板卡上还可以设置有模数转换芯片。其中，CPLD/FPGA芯片用于支持以太网风暴过滤。网络交换芯片是一种用于网络交换的集成电路芯片，是网络交换机的核心组成部分，可以实现数据包的转发和路由选择等功能。网络交换芯片的原理是通过将数据包从一个端口转发到另一个端口，从而实现网络设备之间的通信。辅助电路用于解决芯片的供电、信号输入输出通道、缓存等需求。可选的，第一控制板卡和第二控制板卡上还可设置有通信芯片，示例性的，通信芯片包括Wifi/4G/5G芯片。
电力测控装置2还包括总线背板板卡，该总线背板板卡上设置有第一控制板卡与第二控制板卡之间的通信电路，该通信电路包括基于FE或GE以太网的一路或多路布线电路，以及可选备用的其它CAN、IIC、SPI或私有的其它总线通信电路。此外，总线背板板卡上还可以设置有电源，其它插件间信号走线，以及至少4个指示灯。示例性的，总线背板板卡上的指示灯可以用于指示总线背板板卡的运行状态、通信状态等。可以理解的，电力测控装置1中除总线背板板卡之外的其他板卡均是通过总线背板板卡相连，可以根据实际应用需求自由独立更换，增加组合方便性且降低电力测控装置2整体应用成本。
第一控制板卡与第二控制板卡之间的通信可以基于总线背板板卡上的通信电路实现，第一控制板卡与第二控制板卡之间的通信数据可以分为实时通信数据和非实时通信数据，对应的，第一控制板卡与第二控制板卡之间的通信可以划分为实时通信和非实时通信。这里，关于第一控制板卡与第二控制板卡之间的通信数据类型、通信协议和通信电路的具体描述，请参见图3所示的电力测控装置2中第二芯片22与第一芯片21之间通信部分的对应描述，此处不再赘述。可以理解的，第一控制板卡与第二控制板卡之间基于通信独立运行，可以达到与传统EMS服务器+控制器方案同等的可靠性，当上述两个控制板卡中有一个控制板卡运行故障或者异常时，并不影响另一正常控制板卡的工作，可提高电力测控装置2的工作稳定性。此外，上述两个控制板卡之间的通信分为实时通信和非实时通信，有利于满足实时通信数据和非实时通信数据两类数据不同的传输要求。
第一控制板卡与第二控制板卡之间的通信除了可以基于总线背板板卡上隐形的通信电路(如百兆或者千兆以太网布线)，还可以基于显性外露的通信接口实现。
具体的，第一控制板卡上还设置有通信接口，第一控制板卡用于通过通信接口与第二控制板卡进行数据传输，以及通过通信接口与第一设备进行数据传输，第一设备为发电系统1中除电力测控装置2之外的其他设备。换句话说，第一控制板卡上的通信接口可以支持第一控制板卡与第二控制板卡之间的通信，以及支持第一控制板卡与第一设备之间的通信。对应的，第二控制板卡上还设置有通信接口，第二控制板卡用于通过通信接口与第一控制板卡进行数据传输，以及通过通信接口与第一设备进行数据传输。换句话说，第二控制板卡上的通信接口可以支持第二控制板卡与第一控制板卡之间的通信，以及支持第二控制板卡与第一设备之间的通信。示例性的，第一控制板卡和第二控制板卡上的通信接口均为以太网接口，该以太网接口提供一种包含GOOSE/UDP和TCP两种或者以上以太网通信协议的可多链路实例化的通信软总线。此外，上述两个控制板卡之间的通信网络与电力测控装置2对外的通信网络相同，便于发电系统1的主从分布式扩展，从而可有效提供分布式扩展效率。这里，第一控制板卡和第二控制板卡上的通信接口的数量可以是一个，也可以是多个，本申请对此不做限制。
可以理解的，上述两个控制板卡之间的通信主要是基于通信网络(如以太网)而不是传统的总线、共享内存等板卡间交互技术，有利于板卡的分部式部署，不受限于物理距离布局。
示例性的，请参见图5，图5是本申请提供的控制板卡分布式部署的结构示意图。如图5所示，第一控制板卡和第二控制板卡可以均位于系统级控制器中，也可以分别位于系统级控制器和简易分布式终端或者分布式测控终端中。下面以第一控制板卡和第二控制板卡位于不同设备为例进行介绍，第二控制板卡位于系统级控制器中，多个第一控制板卡分别位于多个简易分布式终端和多个分布式测控终端中。其中，简易分布式终端和分布式测控终端均为电力测控装置，简易分布式终端中仅包含第一控制板卡，分布式测控终端中除了包含第一控制板卡之外，还包括交流电采样板卡和其他板卡。在系统级控制器与简易分布式终端和分布式测控终端之间的距离较近(如50米以内)时，位于系统级控制器中的第二控制板卡与位于简易分布式终端中的第一控制板卡以及位于分布式测控设备中的第一控制板卡之间的通信，可以基于各控制板卡上设置的通信接口实现。在系统级控制器与简易分布式终端和分布式测控终端之间的距离较远(如大于50米)时，位于系统级控制器中的第二控制板卡与位于简易分布式终端中的第一控制板卡以及位于分布式测控设备中的第一控制板卡之间的通信，可以基于各控制板卡上设置的通信接口，并通过交换机实现。进而，本申请中的第一控制板卡和第二控制板卡无需区别是位于同一机箱内还是分别位于不同机箱内，便于实现分布式部署，无需区别就地还是远方部署，发电系统1扩展信号处理方便归一化，有利于发电系统1实现高级高速复杂系统功能。
请再参见图4，如图4所示，第一控制板卡和第二控制板卡上还均设置有电源供电接口，该电源供电接口用于在连接外部电源的情况下，通过外部电源向电源供电接口所在的控制板卡供电。可以理解的，第一控制板卡和第二控制板卡上均设置有独立的电源供电接口，支持实现单控制板卡免总线背板板卡独立供电运行，可有效降低电力测控装置2的成本，以及减小电力测控装置2的尺寸。
可选的，第一控制板卡和第二控制板卡上还可以均设置有电源板卡供电接口，该电源板卡供电接口用于在连接电源板卡的情况下，通过电源板卡向电源板卡供电接口所在的控制板卡供电。其中，当总线背板板卡上设置有电源时，电源板卡为总线背板板卡，该总线背板板卡上还设置有多个电源输出接口，该电源输出接口用于向除总线背板板卡之外的其他板卡供电；当总线背板板卡上未设置有电源时，电力测控装置2还包括电源板卡，该电源板卡用于为整个电力测控装置2提供电源，该电源板卡上设置有两个输入端口，两个输入端口分别支持交流输入和直流输入。此外，该电源板卡上还设置有多个电源输出接口，该电源输出接口用于向除电源板卡之外的其他板卡供电。可以理解的，电力测控装置2中的板卡除了可以由位于电力测控装置2外部的外部电源供电之外，还可以由电力测控装置2内部的电源板卡供电，板卡的供电方式多样，灵活性高。
第一控制板卡和第二控制板卡上均设置有故障告警输出接口和信号输入接口，发电系统1还包括电力测控装置2的冗余装置，电力测控装置2的冗余装置的电路结构和功能与电力测控装置2相同，电力测控装置2的冗余装置上设置有信号输入接口。第一控制板卡和第二控制板卡的任一控制板卡的故障告警输出接口用于在电力测控装置2故障或者失电的情况下，向发电系统1中电力测控装置2的冗余装置，输出第一告警信号。电力测控装置2的冗余装置在其信号输入接口接收到该第一告警信号的情况下，基于获取到的并网点G的电气数据向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第一控制信号，或基于接收到的第二控制信号向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第三控制信号；或基于获取到的上述n个功率变换设备的电气数据、开关设备3的电气数据和并网点G的电气数据，对上述n个功率变换设备和开关设备3进行逻辑控制或AI控制。这里，电力测控装置2为主机，电力测控装置2的冗余装置为备机。对应的，第一控制板卡和第二控制板卡的任一控制板卡上的信号输入接口用于接收电力测控装置2的冗余装置故障或者失电时发送的第二告警信号。电力测控装置2在其信号输入接口接收到该第二告警信号的情况下，基于获取到的并网点G的电气数据向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第一控制信号，或基于接收到的第二控制信号向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第三控制信号；或基于获取到的上述n个功率变换设备的电气数据、开关设备3的电气数据和并网点G的电气数据，对上述n个功率变换设备和开关设备3进行逻辑控制或AI控制。这里，电力测控装置2为备机，电力测控装置2的冗余装置为主机。可以理解的，通过在控制板卡上设备故障告警输出接口和信号收入接口的方式，使得电力测控装置在故障或失电时电力测控装置的冗余装置能够及时接替电力测控的工作，从而提高发电系统1的稳定性。示例性的，本申请提供的故障告警输出接口可以为常闭DO，第一告警信号和第二告警信号可以为电压信号或者电流信号，信号输入接口为DI。这里，本申请对第一控制板卡和第二控制板卡上的故障告警输出接口的数量和信号输入接口的数量不做限制。可以理解的，上述两个控制板卡上均设置有故障告警输出接口和信号输入接口，使得独立板卡也能保持较好的故障检测和信号采集功能。
此外，基于上述两个控制板卡上设置的故障告警输出接口和信号输入接口，单控制板卡也能支持冗余，满足小尺寸安装和低成本、高性能的冗余需求。下面以先介绍上述两个控制板卡的结构示意图，后介绍上述两个控制板卡的冗余结构示意图的顺序，进行说明。
示例性的，请参见图6，图6是本申请提供的单控制板卡的结构示意图。如图6所示，第二控制板卡上设置有第二芯片22、故障告警输出接口、信号输入接口、通信接口和电源供电接口。第一控制板卡上设置有第一芯片21、故障告警输出接口、信号输入接口、通信接口、电源供电接口和模数转换芯片。可选的，第一控制板卡和第二控制板卡上均可以设置有电源板卡供电接口。这里，第一控制板卡和第二控制板卡中的任一控制板卡均可以构成单独的控制器。上述两个控制板卡上设置的各种接口和各种芯片的作用，请参见上述实施例中对应部分的描述，此处不再赘述。
示例性的，请参见图7，图7是本申请提供的单控制板卡的一冗余结构示意图。如图7所示，两个第二控制板卡分别位于第一控制板卡主机和第一控制板卡备机。第二控制板卡主机中的第二控制板卡上设置有信号输入接口、故障告警输出接口和至少三个网络通信接口，其中，至少三个网络通信接口对应图7中的至少三个快速以太网(Fast Ethernet，FE)口。示例性的，三个FE口分别用于支持第二控制板卡主机与第二控制板卡备机之间的通信、支持第二控制板卡主机与北向其他设备或系统之间的通信、以及支持第二控制板卡主机与南向数采或其他设备之间的通信。
第二控制板卡备机中的第二控制板卡上设置有信号输入接口、故障告警输出接口和至少三个网络通信接口，其中，至少三个网络通信接口对应图7中的至少三个快速以太网(Fast Ethernet，FE)口。示例性的，三个FE口分别用于支持第二控制板卡备机与第二控制板卡主机之间的通信、支持第二控制板卡备机与北向其他设备或系统之间的通信、以及支持第二控制板卡备机与南向数采或其他设备之间的通信。
第二控制板卡备机中的信号输入接口与第二控制板卡主机中的故障告警输出接口相连，第二控制板卡备机中的故障告警输出接口与第二控制板卡主机中的信号输入接口相连。
第二控制板卡主机工作后，开始获取各个南向数采或其他设备的电气数据，并基于各个南向数采或其他设备的电气数据，对各个南向数采或其他设备进行逻辑控制或AI控制。第二控制板卡备机工作后，开始获取各个南向数采或其他设备的电气数据。第二控制板卡主机在故障或者失电的情况下，通过自身的故障告警输出接口向第二控制板卡备机的信号输入接口输出第一告警信号。第二控制板卡备机在其信号输入接口接收到第一告警信号的情况下，基于获取到的各个南向数采或其他设备的电气数据，对各个南向数采或其他设备进行逻辑控制或AI控制，以接替第一控制板卡主机的工作。这里，第二控制板卡主机和第二控制板卡备机的主备机身份可以切换。此处不再对第二控制板卡备机在故障或者失电时，第二控制板卡主机接替第二控制板卡备机的具体实现方式进行展示说明。进而可知，单第二控制板卡也能支持冗余，满足小尺寸安装和低成本、高性能的冗余需求。
示例性的，请参见图8，图8是本申请提供的单控制板卡的另一冗余结构示意图。如图8所示，两个第一控制板卡分别位于第一控制板卡主机和第一控制板卡备机。第一控制板卡主机中的第一控制板卡上设置有信号输入接口、故障告警输出接口和至少两个通信接口，其中，至少两个通信接口对应图8中的至少两个FE口。示例性的，两个FE口分别用于支持第一控制板卡主机与第一控制板卡备机之间的通信、支持第一控制板卡主机与北向包含第二控制板卡的主机或备机之间的通信。
第一控制板卡备机中的第一控制板卡上设置有信号输入接口、故障告警输出接口和至少两个通信接口，其中，至少两个通信接口对应图8中的至少两个FE口。示例性的，两个FE口分别用于支持第一控制板卡备机与第一控制板卡主机之间的通信、支持第一控制板卡备机与北向包含第二控制板卡的主机或备机之间的通信。
第一控制板卡备机中的信号输入接口与第一控制板卡主机中的故障告警输出接口相连，第一控制板卡备机中的故障告警输出接口与第一控制板卡主机中的信号输入接口相连。
第一控制板卡主机工作后，开始采集电力节点(如并网点)的电气数据，并基于电力节点的电气数据，向上述一次PT、一次CT、断路器、刀闸或其他设备发送第一控制信号，以控制上述一次PT、一次CT、断路器、刀闸或其他设备的工作状态。其中，一次PT指的是连接电压互感器一次侧的设备，一次CT指的是连接电流互感器一次侧的设备。第一控制板卡备机工作后，开始采集电力节点的电气数据。
第一控制板卡主机在故障或者失电的情况下，通过自身的故障告警输出接口向第一控制板卡备机的信号输入接口输出第一告警信号。第一控制板卡备机在其信号输入接口接收到第一告警信号的情况下，基于采集到的电力节点的电气数据，向上述一次PT、一次CT、断路器、刀闸或其他设备发送第一控制信号，以控制上述一次PT、一次CT、断路器、刀闸或其他设备的工作状态，以接替第一控制板卡主机的工作。这里，第二控制板卡主机和第二控制板卡备机的主备机身份可以切换。此处不再对第一控制板卡备机在故障或者失电时接替第一控制板卡备机的具体实现方式进行展示说明。进而可知，单第一控制板卡也能支持冗余，满足小尺寸安装和低成本、高性能的冗余需求。
示例性的，请参见图9，图9是本申请提供的双控制板卡的冗余结构示意图。如图9所示，控制器主机和控制器备机中均包括第一控制板卡、第二控制板卡和总线背板板卡。控制器主机中的第一控制板卡上设置有信号输入接口、故障告警输出接口和至少三个通信接口，其中，至少三个通信接口对应图9中的至少三个FE口。示例性的，第一控制板卡上的三个FE口分别用于支持控制器主机中的第一控制板卡与控制器备机中的第一控制板卡之间的通信、支持控制器主机中的第一控制板卡与北向其他设备或系统之间的通信、支持控制器主机中的第一控制板卡与南向数采或其他设备之间的通信、以及支持控制器主机中的第一控制板卡与第二控制板卡之间的通信。控制器主机中的第二控制板卡上设置有信号输入接口、故障告警输出接口和至少一个通信接口，其中，至少一个通信接口对应图9中的至少一个FE口。示例性的，第二控制板卡上的一个FE口用于控制器主机中的第二控制板卡与第一控制板卡之间的通信。控制器主机中的总线背板板卡中设置有一种包含GOOSE/UDP和TCP两种或者以上以太网通信协议的可多链路实例化的通信软总线，用于支持控制器主机中第一控制板卡与第二控制板卡之间的通信。
控制器备机中的第一控制板卡上设置有信号输入接口、故障告警输出接口和至少三个通信接口，其中，至少三个通信接口对应图9中的至少三个FE口。示例性的，三个FE口分别用于支持控制器备机中的第一控制板卡与控制器主机中的第一控制板卡之间的通信、支持控制器备机中的第一控制板卡与北向其他设备或系统之间的通信、支持控制器备机中第一控制板卡与南向数采或其他设备之间的通信、以及支持控制器备机中的第一控制板卡与第二控制板卡之间的通信。控制器备机中的第二控制板卡上设置有信号输入接口、故障告警输出接口和至少一个通信接口，其中，至少一个通信接口对应图9中的至少一个FE口。示例性的，第二控制板卡上的一个FE口用于控制器备机中的第二控制板卡与第一控制板卡之间的通信。控制器备机中的总线背板板卡中设置有一种包含GOOSE/UDP和TCP两种或者以上以太网通信协议的可多链路实例化的通信软总线，用于支持控制器备机中第一控制板卡与第二控制板卡之间的通信。
控制器备机中第一控制板卡上的信号输入接口与控制器主机中第一控制板卡上的故障告警输出接口相连，控制器备机中第一控制板卡上的故障告警输出接口与控制器主机中第一控制板卡上的信号输入接口相连。
控制器主机在工作后，控制器主机中的第一控制板卡开始采集电力节点的电气数据，并基于电力节点的电气数据，向南向数采或其他设备发送第一控制信号，以控制上述南向数采或其他设备的工作状态。控制器主机中的第二控制板卡开始获取各个南向数采或其他设备的电气数据，并基于各个南向数采或其他设备的电气数据，对各个南向数采或其他设备进行逻辑控制或AI控制。控制器备机在工作后，控制器备机中的第一控制板卡开始采集电力节点的电气数据，控制器备机中的第二控制板卡开始获取各个南向数采或其他设备的电气数据。
控制器主机在其第一控制板卡故障或者失电的情况下，通过自身的故障告警输出接口向控制器备机中第一控制板卡的信号输入接口输出第一告警信号。控制器备机中第一控制板卡在其信号输入接口接收到第一告警信号的情况下，基于采集到的电力节点的电气数据，向南向数采或其他设备发送第一控制信号，以控制上述南向数采或其他设备的工作状态，从而接替控制器主机中第一控制板卡的工作。这里，控制器主机中第一控制板卡和控制器备机中第一控制板卡的主备机身份可以切换。此处不再对控制器备机中第一控制板卡在故障或者失电时控制器主机中第一控制板卡接替控制器备机中第一控制板卡的具体实现方式进行展开说明。
控制器备机中第二控制板卡上的信号输入接口与控制器主机中第二控制板卡上的故障告警输出接口相连，控制器备机中第二控制板卡上的故障告警输出接口与控制器主机中第二控制板卡上的信号输入接口相连。控制器主机在其第二控制板卡故障或者失电的情况下，通过自身的故障告警输出接口向控制器备机中第二控制板卡的信号输入接口输出第一告警信号。控制器备机中第二控制板卡在接收到第一告警信号的情况下，基于获取到的各个南向数采或其他设备的电气数据，对各个南向数采或其他设备进行逻辑控制或AI控制，以接替控制器主机中第二控制板卡的工作。这里，控制器主机中第二控制板卡和控制器备机中第二控制板卡的主备机身份可以切换。此处不再对控制器备机中第二控制板卡在故障或者失电时控制器主机中第二控制板卡接替控制器备机中第二控制板卡的具体实现方式进行展开说明。可以理解的是，传统方案EMS冗余和控制器冗余，分别实现两端的冗余，成本十分高昂，通信控制方案复杂。而在本申请实施例中，发电系统基于两个控制器装置模块，即可实现传统方案上下两级各两套方案才能实现的冗余，大大精简了冗余成本，也降低了冗余方案复杂度，同时也降低了冗余方案所需的安装成本。
综上可知，图7所示的实施例为双第二控制板卡冗余方案，图8所示的实施例为双第一控制板卡冗余方案，图9所示的实施例为整机冗余方案，本申请提供的冗余方案多样，灵活性高。此外，本申请中的控制板卡均是通过故障告警输出接口和信号输入接口交互输出与输入，可实现高可靠性的故障检测和高速切换，比基于纯数据通信方式的可靠性和切换性能要高。
此外，图4所示的第一控制板卡和第二控制板卡中的至少一个控制板卡上还设置有人机显示接口。为了便于介绍，下面以第一控制板卡上设置有人机显示接口、第一控制板卡上的通信芯片为Wifi芯片,以及第一控制板卡和第二控制板卡上的通信接口为以太网接口为例，结合图10所示的电力测控装置的结构示意图，对电力测控装置2对外提供的人机显示接口功能进行介绍。
如图10所示，第一控制板卡、第二控制板卡和总线背板板卡上均设置有指示灯。对于发电系统1容量小，客户对于运行显示无要求，电力测控装置2仅提供指示灯显示，通过装置的指示灯即可完成设备状态判别。
第二控制板卡上还设置有Wifi芯片或者以太网接口。第二控制板卡通过以太网接口提供WebService人机显示接口Http协议，支持在外部笔记本电脑或计算机工作站上基于常用Internet浏览器软件进行画面和人机操作接口服务。第二控制板卡还通过选配Wifi芯片，支持基于无线通信的手机或平板设备的App应用画面或人机接口服务。客户对运行显示要求不高时，电力测控装置2可以基于Wifi芯片与手机或者平板APP建立无线通信连接，或者基于以太网接口与笔记本电脑或者台式机建立通信连接，仅需在项目初始开局时通过手机或平板App，笔记本或台式机WebUI服务，通过普通浏览器完成项目投运与定制参数配置，投运后笔记本等可以撤出，有需要再连接操作，没有任何额外人机显示成本。
第二控制板卡上还设置有人机显示接口，该人机显示接口类型可以是VGA、DVI、HDMI、DP和Type C接口中的一种或者多种组合，插件软件提供相应接口的显示数据协议。客户对发电系统1有特殊液晶显示或其他显示要求时，发电系统1可配置液晶显示器或者其他显示器。电力测控装置2可通过人机显示接口直接在显示器上对获取到的数据(如并网点G的电气数据、上述n个功率变换设备的电气数据和开关设备的电气数据)进行显示。
在大中型发电系统中，客户有专用EMS或SCADA服务需求时，可通过第二控制板卡上的以太网接口进行以太网通信数据传输，在发电系统中选配的EMS监控与显示设备上独立进行通信显示。
在电力测控装置2中没有第二控制板卡时，第一控制板卡上也可配置以太网接口。第二控制板卡通过以太网接口提供WebService人机显示接口Http协议，支持在外部笔记本电脑或计算机工作站上基于常用Internet浏览器软件进行画面和人机操作接口服务。
在实际应用中，电力测控装置2提供的指示灯显示方式、手机和平板APP显示方式、以及WebUI显示方式的故障率相对传统液晶显示方式要低得多，可靠性高。电力测控装置2提供的手机和平板APP显示方式、WebUI显示方式、以及通过选配的EMS监控与显示设备的显示方式基本不受距离限制，使用方便。电力测控装置2提供的人机显示接口的显示方式适合选配液晶显示器进行灵活扩展，满足高端显示需求。
可以理解的，电力测控装置2基于控制器现有硬件接口，可提供多种形式的显示和配置操作人机服务，如WebUI、Wifi+App等，从而满足客户不同维度、不同距离和不同成本需求的显示方案，进而提高电力测控装置2的显示灵活性，降低显示成本。
请再参见图4，如图4所示，电力测控装置2还可以包括交流电采样板卡和扩展输入输出接口板卡，其中，交流电采样板卡上设置有至少3个二次电压互感器、至少3个二次电流互感器、以及电流/电压接入端子。扩展输入输出端口板卡上提供DI或DO端口，AI/AO端口之一或两种以上的组合扩展端子。
在本申请实施例中，电力测控装置2将SCADA和EMS功能以及电力测控功能分别集成在内部的第二芯片22和第一芯片21上，相比现有技术中发电系统中体型庞大、系统成本和复杂度过高的双控制系统而言，设备尺寸可以得到大量减小，还可以节约大量的供电电路和辅助电路，因此，电力测控装置2可有效降低发电系统的成本和复杂度。此外，通过将第二芯片22和第一芯片21分别放置在两块独立外围电路板卡上，可实现两块板卡上各自功能的独立布置或组合，有利于提高项目实施灵活性和降低成本。
在本申请中，除了可以将第一芯片21和第二芯片22分别设置在电力测控装置2的两个控制板卡上之外，还可以将第一芯片21和第二芯片22均设置在电力测控装置2的同一控制板卡上。
参见图11，图11是本申请提供的电力测控装置的另一结构示意图。如图11所示，第二芯片22和第一芯片21均设置在第一控制板卡上。这里，关于第二芯片22和第一芯片21的描述请参见图3所示的电力测控装置2中对应部分的描述，此处不再赘述。可选的，第一控制板卡上还设置有CPLD/FPGA芯片、网络交换芯片、模数转换芯片、通信芯片和辅助电路。这里，关于CPLD/FPGA芯片、网络交换芯片、模数转换芯片、辅助电路和通信芯片的描述请参见图4所示的电力测控装置2中对应部分的描述，此处不再赘述。
第一控制板卡上还设置有通信接口，第一控制板卡用于通过通信接口与第一设备进行数据传输，第一设备为发电系统1中除电力测控装置2之外的其他设备。换句话说，该通信接口用于支持第一控制板卡与第一设备之间的通信。示例性的，第一控制板卡上的通信接口均为以太网接口，该以太网接口提供一种包含GOOSE/UDP和TCP两种或者以上以太网通信协议的可多链路实例化的通信软总线。此外，电力测控装置2对外的通信网络与上述两个芯片之间的通信网络(如以太网)相同，便于发电系统1的主从分布式扩展，从而可有效提供分布式扩展效率。这里，第一控制板卡上通信接口的数量可以是一个，也可以是多个，本申请对此不做限制。
第一控制板卡上还设置有人机显示接口，第一芯片21用于通过该人机显示接口在显示设备上进行人机显示。这里，关于人机显示接口，以及第一控制板卡通过非人机显示接口进行人机显示的描述，请参见图10对应部分的描述，此处不再赘述。
第一控制板卡上还设置有电源供电接口，该电源供电接口用于在连接外部电源的情况下，通过外部电源向第一控制板卡供电。可选的，第一控制板卡上还可以设置有电源板卡供电接口，该电源板卡供电接口用于在连接电源板卡的情况下，通过电源板卡向第一控制板卡供电。这里，关于电源供电接口和电源板卡供电接口的具体描述，请参见图4所示的电力测控装置2中对应部分的描述，此处不再赘述。
第一控制板卡上还设置有故障告警输出接口和信号输入接口，发电系统1还包括电力测控装置2的冗余装置，该冗余装置上设置有信号输入接口。第一控制板卡上的故障告警输出接口用于在电力测控装置2故障或者失电的情况下，向发电系统1中电力测控装置2的冗余备用装置输出第一告警信号。电力测控装置2的冗余装置在其信号输入接口接收到该第一告警信号的情况下，基于获取到的并网点G的电气数据向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第一控制信号，或基于接收到的第二控制信号向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第三控制信号；或基于获取到的上述n个功率变换设备的电气数据、开关设备3的电气数据和并网点G的电气数据，对上述n个功率变换设备和开关设备3进行逻辑控制或AI控制。这里，电力测控装置2为主机，电力测控装置2的冗余装置为备机。对应的，第一控制板卡上的信号输入接口用于接收电力测控装置2的冗余装置故障或者失电时发送的第二告警信号。电力测控装置2在其信号输入接口接收到该第二告警信号的情况下，基于获取到的并网点G的电气数据向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第一控制信号，或基于接收到的第二控制信号向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第三控制信号；或基于获取到的上述n个功率变换设备的电气数据、开关设备3的电气数据和并网点G的电气数据，对上述n个功率变换设备和开关设备3进行逻辑控制或AI控制。这里，电力测控装置2为备机，电力测控装置2的冗余装置为主机。可以理解的，通过在控制板卡上设备故障告警输出接口和信号收入接口的方式，使得电力测控装置在故障或失电时电力测控装置的冗余装置能够及时接替电力测控的工作，从而提高发电系统1的稳定性。示例性的，本申请提供的故障告警输出接口可以为常闭DO，第一告警信号和第二告警信号可以为电压信号或者电流信号，信号输入接口为DI。这里，本申请对第一控制板卡上的故障告警输出接口的数量和信号输入接口的数量不做限制。可以理解的，第一控制板卡上设置有故障告警输出接口和信号输入接口，使得独立板卡也能保持较好的故障检测和信号采集功能。
此外，基于第一控制板卡上设置的故障告警输出接口和信号输入接口，图11所示的电力测控装置2适用于图9所示的冗余方案，从而也可以支持冗余，满足小尺寸安装和低成本、高性能的冗余需求。
需要说明的是，图11所示的电力测控装置2中第二芯片22包括AI人工智能功能模块，该AI人工智能功能模块还可以单独位于电力测控装置2中不同于第二芯片22和第一芯片21的第三芯片。第三芯片可以与第二芯片22和第一芯片21共同位于第一控制板卡上，也可以位于电力测控装置2中不同于第一控制板卡的第二控制板卡上。
在本申请实施例中，电力测控装置2将SCADA和EMS功能以及电力测控功能分别集成在内部的第二芯片22和第一芯片21上，相比现有技术中发电系统中体型庞大、系统成本和复杂度过高的双控制系统而言，设备尺寸可以得到大量减小，还可以节约大量的供电电路和辅助电路，因此，电力测控装置2可有效降低发电系统的成本和复杂度。此外，通过将第二芯片22和第一芯片21放置在同一块独立外围电路板卡上，使得第二芯片22和第一芯片21可以共用一些芯片、接口和电路，从而有效降低电力测控装置2的成本，以及减小电力测控装置2的体积。
此外，本申请提供的第二芯片22上所包含的SCADA功能模块、EMS功能模块和AI人工智能功能模块等功能模块(即服务特性组件)通过微服务技术及消息总线技术，实现独立部署。具体请参见图12，图12是本申请提供的第二芯片的结构示意图。如图12所示，第二芯片22的处理器CPU包括SCADA功能模块、EMS功能模块、AI人工智能功能模块、总线和多核(对应图11中的Core0至Core5)。第二芯片22的处理器CPU所包含的SCADA功能模块、EMS功能模块和AI人工智能功能模块等功能模块通过微服务技术及消息总线技术，实现可独立部署，并可灵活与多核资源绑定，实现处理器资源的合理分配与利用。其中，消息总线技术可采用基于共享内存实现的多核之间的通信，也可以采用基于socket方式的通信技术。示例性的，SCADA功能模块采用GOOSE和TCP的以太网通信方式与第一芯片21通信，也采用同样通信方式与外部设备通信，并为北向其他设备或系统提供通信数据。EMS功能模块基于逻辑控制技术或模型预测控制(model predictive control，MPC)技术以SCADA功能模块获取的数据作为输入，做出发电系统的控制决策，并通过总线将指令送出。AI人工智能功能模块以SCADA功能模块获取的数据作为输入，基于大数据分析、深度学习技术或求解器技术实现人工智能服务，包括负荷预测、发电预测、储能估计或系统状态的估计，相关结果输出至EMS功能模块，进行更高级、更精细的功能实现。
可以理解的，第二芯片22中SCADA功能模块、EMS功能模块和AI人工智能功能模块基于微服务架构部署，可节约和充分利用CPU和内存等资源，还可提高所需功能模块的资源支持，减小无关模块交叉影响。此外，相关模块独立开发部署，与其他模块耦合性低，可提高开发测试效率。
需要说明的是，上述电力测控装置2中均是以将SCADA和EMS功能以及电力测控功能分别集成在内部的第二芯片22和第一芯片21上为例，也即以多CPU为例，进行介绍的，本申请中的电力测控装置2同样适用于单CPU多核的方案。
参见图13，图13是本申请提供的电力测控装置的另一结构示意图。如图13所示，电力测控装置2包括第一芯片21，第一芯片21包括多个核和总线，多个核间通过总线进行数据传输，多个核包括SCADA功能模块、EMS功能模块和电力测控功能模块。示例性的，第一芯片21包括第一核和第二核，第一核包括SCADA功能模块和EMS功能模块，第二核包括电力测控功能模块。可选的，第一芯片21包括第一核、第二核和第三核，其中，第一核包括SCADA功能模块，第二核包括EMS功能模块，第三核包括电力测控功能模块。
其中，电力测控功能模块用于获取并网点G的电气数据，并基于并网点G的电气数据向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第一控制信号；电力测控功能模块还用于通过总线向SCADA功能模块发送并网点G的电气数据。SCADA功能模块用于获取上述n个功率变换设备的电气数据和开关设备3的电气数据，以及接收电力测控功能模块发送的并网点G的电气数据，并通过总线向EMS功能模块发送上述n个功率变换设备的电气数据、开关设备3的电气数据和并网点G的电气数据。EMS功能模块用于基于SCADA功能模块获得的上述n个功率变换设备的电气数据、开关设备3的电气数据和并网点G的电气数据生成第二控制信号，并通过总线向电力测控功能模块发送第二控制信号。具体来讲，EMS功能模块用于基于上述n个功率变换设备的电气数据、开关设备3的电气数据和并网点G的电气数据，对上述n个功率变换设备和开关设备3进行逻辑控制或者AI控制，并通过总线向电力测控功能模块发送基于逻辑控制或者AI控制生成的第二控制信号，即逻辑控制对应的逻辑控制信号或者AI控制对应的AI控制信号。或者，EMS功能模块还用于通过总线向电力测控功能模块发送多个功率变换设备的电气数据和开关设备的电气数据。电力测控功能模块还用于基于接收到的EMS功能模块通过总线发送的上述n个功率变换设备的电气数据和开关设备3的电气数据，或者基于接收到的EMS功能模块通过总线发送的第二控制信号，向上述n个功率变换设备和开关设备3发送第三控制信号。总线可以为CAN、IIC、SPI、RS-485或者私有的其它总线电路。
可选的，第一核还包括第二核还可以包括AI人工智能功能模块或智慧运维辅助服务功能模块。快速功率控制模块、准同期合闸模块、并网/离网控制模块、频率和电压稳定控制模块中的至少一个模块。
这里，第一核和第二核中包含的各个功能模块的具体描述，请参见图3所示的电力测控装置2中对应部分的描述，此处不再赘述。
多个核间的数据传输包括实时通信和非实时通信，实时通信的通信频率大于非实时通信的通信频率。示例性的，实时通信为数据传输时间间隔小于10ms(或1s)，且持续传输数据的通信。非实时通信为数据传输时间间隔大于等于10ms(或1s)，且非持续传输数据的通信。
电力测控装置2可以基于多核间之间交互同步数据的数据类型、颗粒度和通信频率要求至少分为两类，如实时通信数据和非实时通信数据。这里，关于实时通信数据、非实时通信数据、多核间实时通信应用场景和多核间非实时通信应用场景的具体描述，请参见图3所示的电力测控装置2中对应部分的描述，此处不再赘述。
在本申请实施例中，电力测控装置2将SCADA和EMS功能以及电力测控功能分别集成在同一芯片的不同核上，相比现有技术中发电系统中体型庞大、系统成本和复杂度过高的双控制系统而言，设备尺寸可以得到大量减小，还可以节约大量的供电电路和辅助电路，因此，电力测控装置2可有效降低发电系统1的成本和复杂度。
电力测控装置2包括至少一个控制板卡，示例性的，至少一个控制板卡包括第一控制板卡，第一芯片21安装在第一控制板卡上，具体请参见图14所示的电力测控装置。如图14所示，第一控制板卡上还可以设置有CPLD/FPGA芯片、网络交换芯片、辅助电路、模数转换芯片、通信芯片、故障告警输出接口、信号输入接口、通信接口和电源供电接口。可选的，第一控制板卡上还可设置有通信芯片和电源板卡供电接口。这里，关于CPLD/FPGA芯片、网络交换芯片、模数转换芯片、辅助电路、通信芯片、故障告警输出接口、信号输入接口和电源供电接口的描述，请参见图4所示的电力测控装置2中对应部分的描述，此处不再赘述。
其中，第一控制板卡用于通过通信接口与第一设备进行数据传输，第一设备为发电系统1中除电力测控装置2之外的其他设备。示例性的，通信接口为以太网接口，该以太网接口提供一种包含GOOSE/UDP和TCP两种或者以上以太网通信协议的可多链路实例化的通信软总线。这里，第一控制板卡上的通信接口的数量可以是一个，也可以是多个，本申请对此不做限制。
第一控制板卡上还设置有人机显示接口，第一芯片21用于通过该人机显示接口在显示设备上进行人机显示。这里，关于人机显示接口，以及第一控制板卡通过非人机显示接口进行人机显示的描述，请参见图10对应部分的描述，此处不再赘述。
电力测控装置2还可以包括电源板卡、交流电采样板卡和扩展输入输出接口板卡，这里，关于电源板卡、交流电采样板卡和扩展输入输出接口板卡的描述，请参见图4所示的电力测控装置2中对应部分的描述，此处不再赘述。
在本申请实施例中，电力测控装置2将SCADA和EMS功能以及电力测控功能分别集成在同一芯片的不同核上，相比现有技术中发电系统中体型庞大、系统成本和复杂度过高的双控制系统而言，设备尺寸可以得到大量减小，还可以节约大量的供电电路和辅助电路，因此，电力测控装置2可有效降低发电系统1的成本和复杂度。
此外，本申请提供的电力测控装置2通常安装在电力配电柜或者电力标准屏柜内，电力测控装置2的机箱结构中无风扇、防护等级不低于IP20，运行温度范围不小于-25℃至55℃，同时满足行业电力测控装置的安规和电磁兼容性(ElectromagneticCompatibility，EMC)要求。此外，电力测控装置2的机箱和面插件结构件提供上述各板卡安装、散热、指示显示，并且，与外部安装的容器空间可以是平插或竖插结构。示例性的，请参见图15，图15是本申请提供的电力测控装置的又一结构示意图。如图15所示，图15中的(a)为电力测控装置2的设备正面示意图，图15中的(b)为电力测控装置2的设备背面示意图。由图15中的(b)可知，电力测控装置包括MCB、SCB、ACB、IOB和PWR，其中，SCB对应图4所示的电力测控装置2中的第一控制板卡，MCB对应图4所示的电力测控装置2中的第二控制板卡，ACB对应图4所示的电力测控装置2中的交流电采样板卡，IOB对应图4所示的电力测控装置2中的扩展输入输出端口板卡，PWR对应图4所示的电力测控装置2中的电源板卡。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种电力测控装置，其特征在于，所述电力测控装置应用于发电系统，所述发电系统包括多个功率变换设备和开关设备，所述开关设备用于控制所述多个功率变换设备与电网的通断，所述多个功率变换设备的输出端用于通过并网点连接所述电网，所述电力测控装置包括第一芯片和第二芯片，其中：
所述第一芯片包括电力测控功能模块，所述电力测控功能模块用于获取所述并网点的电气数据，并基于所述并网点的电气数据向所述多个功率变换设备和所述开关设备发送第一控制信号；
所述第一芯片还用于通过通信接口向所述第二芯片发送所述并网点的电气数据；
所述第二芯片包括数据采集功能(SCADA，Supervisory Control and DataAcquisition)和能量管理(EMS，Energy Management System)功能模块,所述SCADA和EMS功能模块用于获取所述多个功率变换设备的电气数据和所述开关设备的电气数据，并基于所述多个功率变换设备的电气数据、所述开关设备的电气数据和所述并网点的电气数据生成第二控制信号；所述第二芯片还用于通过所述通信接口向所述第一芯片发送所述第二控制信号，或者，所述第二芯片还用于通过所述通信接口向所述第一芯片发送所述多个功率变换设备的电气数据和所述开关设备的电气数据；
所述电力测控功能模块还用于基于接收到的所述第二芯片通过所述通信接口发送的所述多个功率变换设备的电气数据、所述开关设备的电气数据或所述第二控制信号，向所述多个功率变换设备和所述开关设备发送第三控制信号。
2.根据权利要求1所述的电力测控装置，其特征在于，所述第一芯片和所述第二芯片间的数据传输包括：实时通信和非实时通信，所述实时通信的数据传输频率大于所述非实时通信的数据传输频率。
3.根据权利要求1或2所述的电力测控装置，其特征在于，所述电力测控装置包括至少一个控制板卡，所述第一芯片和所述第二芯片安装于同一控制板卡上；或者所述第一芯片和所述第二芯片安装于不同的控制板卡上。
4.根据权利要求3所述的电力测控装置，其特征在于，所述控制板卡上设置有电源供电接口，所述电源供电接口用于连接电源。
5.根据权利要求3或4所述的电力测控装置，其特征在于，所述电力测控装置还包括电源板卡，所述控制板卡上设置有电源板卡供电接口，所述电源板卡供电接口用于在连接所述电源板卡的情况下，通过所述电源板卡向所述控制板卡供电。
6.根据权利要求3-5任一项所述的电力测控装置，其特征在于，所述控制板卡上设置有所述通信接口，所述控制板卡用于通过所述通信接口与第一设备之间进行数据传输，所述第一设备为所述发电系统中除所述电力测控装置之外的其他设备。
7.根据权利要求3-6任一项所述的电力测控装置，其特征在于，所述控制板卡上还设置有人机显示接口，所述第二芯片用于通过所述人机显示接口在显示设备上显示所述多个功率变换设备、所述开关设备和所述并网点的电气数据。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电力测控装置，其特征在于，所述第一芯片和所述第二芯片之间的通信网络，与所述电力测控装置和所述发电系统中除所述电力测控装置之外的其他设备之间的通信网络相同。
9.根据权利要求6所述的电力测控装置，其特征在于，所述通信接口包括以太网接口。
10.根据权利要求1-9任一项所述的电力测控装置，其特征在于，所述第二控制信号包括所述SCADA和EMS功能模块对所述多个功率变换设备和所述开关设备进行逻辑控制或人工智能(Artificial Intelligence，AI)控制生成的控制信号，其中，所述逻辑控制包括功率变换设备的预设启机策略控制、预设停机策略控制、预设有功功率分解下发策略控制、预设无功功率分解下发策略控制、预设频率电压稳定策略控制、并网点跳/合闸控制、或针对单台功率变换设备的功率调整控制，所述AI控制包括功率变换设备的发电功率预测控制、发电量预测控制或设备寿命预测控制。
11.根据权利要求1-10任一项所述的电力测控装置，其特征在于，所述功率变换设备为光伏逆变器；
所述SCADA和EMS功能模块用于获取所述多个光伏逆变器的电气数据、所述开关设备的电气数据和所述发电系统的电气数据，并基于所述多个光伏逆变器的电气数据、所述开关设备的电气数据、所述并网点的电气数据和所述发电系统的电气数据生成所述第二控制信号。
12.根据权利要求11所述的电力测控装置，其特征在于，所述实时通信的数据包括所述并网点的电气数据，所述非实时通信的数据包括所述发电系统的电气数据和所述光伏逆变器的电气数据。
13.根据权利要求11或12所述的电力测控装置，其特征在于，所述并网点的电气数据包括所述并网点的电流、电压或功率，所述发电系统的电气数据包括系统容量或并网点测量互感器的一次额定值和二次额定值，所述光伏逆变器的电气数据包括所述光伏逆变器的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。
14.根据权利要求1-10任一项所述的电力测控装置，其特征在于，所述功率变换设备为储能变流器，所述发电系统还包括储能电池，所述储能电池连接所述储能变流器的输入端；
所述SCADA和EMS功能模块用于获取所述多个储能变流器的电气数据、所述开关设备的电气数据和所述储能电池的电气数据，并基于所述多个储能变流器的电气数据、所述开关设备的电气数据、所述并网点的电气数据和所述储能电池的电气数据生成所述第二控制信号。
15.根据权利要求14所述的电力测控装置，其特征在于，所述储能电池的电气数据包括所述储能电池的电流、电压、充放电功率、充放电状态、电池温度、电池剩余电量、电池健康状态、电池累计充电电量或电池累计放电电量，所述并网点的电气数据包括所述并网点的电流、电压或功率，所述储能变流器的电气数据包括所述储能变流器的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件；
所述实时通信的数据包括所述储能电池的充放电功率或充放电状态、所述并网点的电流、电压或功率，所述非实时通信的数据包括所述储能电池的电流、电压、电池温度、电池剩余电量、电池健康状态、电池累计充电电量或电池累计放电电量、所述储能变流器的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。
16.根据权利要求1-10任一项所述的电力测控装置，其特征在于，所述功率变换设备为发电机组，所述多个发电机组的输出端还用于连接负荷设备；
所述SCADA和EMS功能模块用于获取所述多个发电机组的电气数据、所述开关设备的电气数据和所述负荷设备的电气数据，并基于所述多个发电机组的电气数据、所述开关设备的电气数据、所述并网点的电气数据和所述负荷设备的电气数据生成所述第二控制信号。
17.根据权利要求16所述的电力测控装置，其特征在于，所述发电机组的电气数据包括所述发电机组的输出电流、输出电压、发电功率、发电状态、可用功率或最大功率，所述负荷设备的电气数据包括所述负荷设备的设备状态、当前功率、最大功率或最小功率，所述并网点的电气数据包括所述并网点的电流、电压或功率，所述发电机组的电气数据包括所述发电机组的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件；
所述实时通信的数据包括所述发电机组的发电功率或发电状态、所述负荷设备的设备状态或当前功率、所述并网点的电流、电压或功率，所述非实时通信的数据包括所述发电机组的输出电流、输出电压、可用功率、最大功率或累计发电电量、所述负荷设备的最大功率、最小功率或累计使用电量、所述发电机组的额定电压、额定电流、额定功率或配置文件。
18.一种电力测控装置，其特征在于，所述电力测控装置应用于发电系统，所述发电系统包括多个功率变换设备和开关设备，所述开关设备用于控制所述多个功率变换设备与电网的通断，所述多个功率变换设备的输出端用于通过并网点连接所述电网，所述电力测控装置包括第一芯片，所述第一芯片包括多个核和总线，所述多个核包括SCADA功能模块、EMS功能模块和电力测控功能模块，其中：
所述电力测控功能模块用于获取所述并网点的电气数据，并基于所述并网点的电气数据向所述多个功率变换设备和所述开关设备发送第一控制信号；
所述电力测控功能模块还用于通过所述总线向所述SCADA功能模块发送所述并网点的电气数据；
所述SCADA功能模块用于获取所述多个功率变换设备的电气数据和所述开关设备的电气数据；
所述EMS功能模块用于基于所述SCADA功能模块获得的所述多个功率变换设备的电气数据、所述开关设备的电气数据和所述并网点的电气数据生成第二控制信号；所述EMS功能模块还用于通过所述总线向所述电力测控功能模块发送所述第二控制信号，或者，所述EMS功能模块还用于通过所述总线向所述电力测控功能模块发送所述多个功率变换设备的电气数据和所述开关设备的电气数据；
所述电力测控功能模块还用于基于接收到的所述EMS功能模块通过所述总线发送的所述多个功率变换设备的电气数据、所述开关设备的电气数据或所述第二控制信号，向所述多个功率变换设备和所述开关设备发送第三控制信号。
19.根据权利要求18所述的电力测控装置，其特征在于，所述多核间数据传输包括：实时通信和非实时通信，所述实时通信的数据传输频率大于所述非实时通信的数据传输频率。
20.一种发电系统，其特征在于，所述发电系统包括电力测控装置、开关设备和多个功率变换设备，所述开关设备用于控制所述多个功率变换设备与电网的通断，所述多个功率变换设备的输出端用于通过并网点连接所述电网，所述电力测控装置包括第一芯片和第二芯片，其中：
所述第一芯片包括电力测控功能模块，所述电力测控功能模块用于获取所述并网点的电气数据，并基于所述并网点的电气数据向所述多个功率变换设备和所述开关设备发送第一控制信号；
所述第一芯片还用于通过通信接口向所述第二芯片发送所述并网点的电气数据；
所述第二芯片包括数据采集功能(SCADA，Supervisory Control and DataAcquisition)和能量管理(EMS，Energy Management System)功能模块,所述SCADA和EMS功能模块用于获取所述多个功率变换设备的电气数据和所述开关设备的电气数据，并基于所述多个功率变换设备的电气数据、所述开关设备的电气数据和所述并网点的电气数据生成第二控制信号；所述第二芯片还用于通过所述通信接口向所述第一芯片发送所述第二控制信号，或者，所述第二芯片还用于通过所述通信接口向所述第一芯片发送所述多个功率变换设备的电气数据和所述开关设备的电气数据；
所述电力测控功能模块还用于基于接收到的所述第二芯片通过所述通信接口发送的所述多个功率变换设备的电气数据、所述开关设备的电气数据或所述第二控制信号，向所述多个功率变换设备和所述开关设备发送第三控制信号。
21.根据权利要求20所述的发电系统，其特征在于，所述电力测控装置包括至少一个控制板卡，所述第一芯片和所述第二芯片安装于同一控制板卡上；或者所述第一芯片和所述第二芯片安装于不同的控制板卡上。
22.根据权利要求21所述的电力测控装置，其特征在于，所述控制板卡上设置有故障告警输出接口，所述发电系统还包括所述电力测控装置的冗余装置，所述冗余装置上设置有信号输入接口，其中：
所述故障告警输出接口用于在所述电力测控装置故障或者失电的情况下，向所述冗余装置输出第一告警信号；
所述冗余装置用于在所述信号输入接口接收到所述第一告警信号的情况下，基于获取到的所述并网点的电气数据向所述多个功率变换设备和所述开关设备发送第一控制信号，或基于接收到的第二控制信号向所述多个功率变换设备和所述开关设备发送第三控制信号；或基于获取到的所述多个功率变换设备的电气数据、所述开关设备的电气数据和所述并网点的电气数据发送所述第二控制信号。
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CN118017564A (zh) * 2024-04-09 2024-05-10 深圳触觉智能科技有限公司 一种基于开源鸿蒙系统的储能方法

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