风电场控制方法和系统、场群控制器和风力发电机组与流程

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电场控制方法和系统、场群控制器和风力发电机组。

背景技术：

风电场的场群控制器能够实时采集各风力发电机组的运行数据，并根据相关算法对各风力发电机组实施干预操作，比如：参数修改，动作执行指令等。以参数修改为例，现有技术中的方法为简单判断控制参数的最大最小范围，直接将参数下发的风机控制器中执行，该方式存在一定的隐患，无法完全避免风力发电机组执行场群控制器下发的异常指令，影响了风力发电机组的正常运行。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种风电场控制方法和系统、场群控制器和风力发电机组，优化了场群控制器和风机控制器之间的控制指令下发策略，能够识别出场群控制下发的异常指令，从而最大程度地降低风力发电机组对异常指令的执行程度，保证风力发电机组的正常运行。

第一方面，本发明实施例提供一种风电场控制方法，用于风力发电机组，包括：

接收当前周期风电场的场群控制器下发的控制指令，控制指令包括决策器编码、指令编码和控制参数；

根据当前周期的决策器编码和指令编码，判断当前周期的控制指令是否正确下发到风力发电机组；

若当前周期的控制指令正确下发到风力发电机组，则判断当前周期的控制参数是否在预设合理范围内；

若当前周期的控制参数在预设合理范围内，则根据当前周期的控制参数执行风力发电机组的控制操作。

在第一方面的一种可能的实施方式中，还包括：若当前周期的控制参数不在预设合理范围内，则判断上一周期是否有接收到场群控制器下发的控制指令；若上一周期有接收到场群控制器下发的控制指令，则根据上一周期确定的控制参数执行风力发电机组的控制操作；若上一周期未接收到场群控制器下发的控制指令，则根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作。

在第一方面的一种可能的实施方式中，控制指令还包括指令执行信息，根据当前周期的控制参数执行风力发电机组的控制操作，包括：判断当前周期的指令执行信息是否为使能开启；若当前周期的指令执行信息为使能开启，则根据当前周期的控制参数执行风力发电机组的控制操作；若当前周期的指令执行信息为使能不开启，则根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作。

在第一方面的一种可能的实施方式中，根据当前周期的决策器编码和指令编码，判断当前周期的控制指令是否正确下发到风力发电机组，包括：若与上一周期相比，当前周期的指令编码发生变化且不为第一默认值，当前周期的决策器编码不为第二默认值，则确定当前周期的控制指令正确下发到风力发电机组。

在第一方面的一种可能的实施方式中，在根据当前周期的决策器编码和指令编码，判断当前周期的控制指令是否正确下发到风力发电机组的步骤之后，还包括：若与上一周期相比，当前周期的指令编码发生变化且不为第一默认值，当前周期的决策器编码发生变化，且变化为第二默认值，则确定决策器算法要撤回当前控制参数，根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作。

在第一方面的一种可能的实施方式中，在根据当前周期的决策器编码和指令编码，判断当前周期的控制指令是否正确下发到风力发电机组的步骤之后，还包括：若与上一周期相比，当前周期的指令编码未发生变化且当前周期的决策器编码不为第二默认值，则确定当前周期下发的控制指令异常，判断上一周期是否有接收到场群控制器下发的控制指令；若上一周期未接收到场群控制器下发的控制指令，则根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作；若上一周期有接收到场群控制器下发的控制指令，则根据上一周期确定的控制参数执行风力发电机组的控制操作。

在第一方面的一种可能的实施方式中，在根据当前周期的决策器编码和指令编码，判断当前周期的控制指令是否正确下发到风力发电机组的步骤之后，还包括：若与上一周期相比，当前周期的指令编码未发生变化且为第一默认值，当前周期的决策器编码未发生变化且为第二默认值，则确定场群控制器未下发控制指令给风力发电机组，根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作；若与上一周期相比，当前周期的指令编码和决策器编码未发生变化，且当前周期的指令编码不为第一默认值和/或当前周期的决策器编码不为第二默认值，则确定当前周期下发的控制指令异常，判断上一周期是否有接收到场群控制器下发的控制指令；若上一周期未接收到场群控制器下发的控制指令，则根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作；若上一周期有接收到场群控制器下发的控制指令，则根据上一周期确定的控制参数执行风力发电机组的控制操作。

在第一方面的一种可能的实施方式中，还包括：检测风力发电机组与场群控制器之间的通讯连接；若风力发电机组与场群控制器之间的通讯连接中断，则根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作。

在第一方面的一种可能的实施方式中，还包括：向场群控制器返回当前周期的指令执行状态信息；并接收场群控制器在下一周期下发的控制指令，下一周期下发的控制指令基于当前周期返回的指令执行状态信息确定；和/或：向场群控制器返回接收到的指令编码。

第二方面，本发明实施例提供一种风电场控制方法，用于场群控制器，包括：接收风电场中的多台风力发电机组上传的运行数据；根据运行数据向各风力发电机组分别下发控制指令，控制指令包括决策器编码、指令编码和控制参数。

第三方面，本发明实施例提供一种风力发电机组，包括：控制指令接收模块，用于接收当前周期风电场的场群控制器下发的控制指令，控制指令包括决策器编码、指令编码和控制参数；第一判断处理模块，用于根据当前周期的决策器编码和指令编码，判断当前周期的控制指令是否正确下发到风力发电机组；第二判断处理模块，用于若当前周期的控制指令正确下发到风力发电机组，则判断当前周期的控制参数是否在预设合理范围内；运行控制模块，用于若当前周期的控制参数在预设合理范围内，则根据当前周期的控制参数执行风力发电机组的控制操作。

第四方面，本发明实施例提供一种场群控制器，包括：运行数据接收模块，用于接收风电场中的多台风力发电机组上传的运行数据；控制指令下发模块，用于根据运行数据向各风力发电机组分别下发控制指令，控制指令包括决策器编码、指令编码和控制参数。

第五方面，本发明实施例提供一种风电场控制系统，包括：一台或者多台如权利要求12的风力发电机组；如权利要求13的场群控制器，风力发电机组与场群控制器通信连接。

第六方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上所述的风电场控制方法。

在本发明实施例中，场群控制器下发的控制指令包括决策器编码、指令编码和控制参数，接收到当前周期风电场的场群控制器下发的控制指令后，风力发电机组可以先根据当前周期的决策器编码和指令编码，判断当前周期的控制指令是否正确下发到风力发电机组，其中决策器编码能够表征控制参数采用的算法，指令编码能够表征控制指令的实效性。

与现有技术中的仅简单判断控制参数的最大最小范围相比，本发明实施例增加了对当前周期的控制指令是否正确下发到风力发电机组的判断步骤，只有当确定当前周期的控制指令正确下发到风力发电机组后，才继续判断当前周期的控制参数是否在预设合理范围内，从而能够及时识别出场群控制下发的异常指令，从而最大程度地降低风力发电机组对异常指令的执行程度，保证风力发电机组的正常运行。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1为本发明一实施例提供的风电场控制方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的风电场控制方法的流程示意图；

图3为本发明又一实施例提供的风电场控制方法的流程示意图；

图4为本发明再一实施例提供的风电场控制方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的风力发电机组的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的场群控制器的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。

本发明实施例提供了一种风电场控制方法和系统、风力发电机组和场群控制器。采用本发明实施例中的技术方案，能够对场群控制器下发指令进行多重识别，发现异常指令，从而最大程度地避免风力发电机组因执行异常指令产生的运行风险，保护风力发电机组的正常运行。

在一示例中，场群控制器与风力发电机组之间可以采用opcua协议进行数据交互，风力发电机组上传数据的周期为1s，场群控制器下发控制指令的最短周期为100ms。

图1为本发明一实施例提供的风电场控制方法的流程示意图，用于风力发电机组。如图1所示，该风电场控制方法包括步骤101至步骤104。

在步骤101中，接收当前周期风电场的场群控制器下发的控制指令。

其中，控制指令包括决策器编码、指令编码和控制参数。

决策器编码dnum表示算法决策器的唯一性编码，用于区分多个算法对同一控制指令进行操作，比如针对偏航动作指令，可能存在多种算法决策器对其进行控制，包括偏航算法a，偏航算法b。正常情况下，dnum的值不应该为0。

指令编码vok表示控制指令的唯一性编码，用于区分当前周期指令和其各周期指令，需要时下发，正常情况下，vok的值不应该为0，且当前周期下发的vok应该与上一周期下达的vok数值不同。

控制参数表示场群控制器中的决策器算法计算的控制参数，控制参数比如偏航角度，需要由风力发电机组执行。

在步骤102中，根据当前周期的决策器编码和指令编码，判断当前周期的控制指令是否正确下发到风力发电机组。

在一示例中，若与上一周期相比，当前周期的指令编码发生变化且不为第一默认值，当前周期的决策器编码不为第二默认值，则确定当前周期的控制指令正确下发到风力发电机组。

其中，第一默认值和第二默认值均可以为0，表示无效数据。也就是说，若与上一周期相比，当前周期的vok发生变化且不为0，dnum也不为0，则确定当前周期的控制指令正确下发到风力发电机组。

在步骤103中，若当前周期的控制指令正确下发到风力发电机组，则判断当前周期的控制参数是否在预设合理范围内。

在步骤104中，若当前周期的控制参数在预设合理范围内，则根据当前周期的控制参数执行风力发电机组的控制操作。

反之，若当前周期的控制参数不在预设合理范围内，则可以判断上一周期是否有接收到场群控制器下发的控制指令；若上一周期有接收到场群控制器下发的控制指令，则根据上一周期确定的控制参数执行风力发电机组的控制操作；若上一周期未接收到场群控制器下发的控制指令，则根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作。

也就是说，如果当前周期的控制参数不在预设合理范围内，可以保持上周期的运行状态，先判断上一周期是否有接收到场群控制器下发的控制指令；若上一周期未接收到场群控制器下发的控制指令，说明没有任何可参考控制参数，可以根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作；若上一周期有接收到场群控制器下发的控制指令，则根据上一周期确定的控制参数执行风力发电机组的控制操作。

在本发明实施例中，场群控制器下发的控制指令包括决策器编码、指令编码和控制参数，接收到当前周期风电场的场群控制器下发的控制指令后，风力发电机组可以先根据当前周期的决策器编码和指令编码，判断当前周期的控制指令是否正确下发到风力发电机组，其中决策器编码能够表征控制参数采用的算法，指令编码能够表征控制指令的实效性。

与现有技术中的仅简单判断控制参数的最大最小范围相比，本发明实施例增加了对当前周期的控制指令是否正确下发到风力发电机组的判断步骤，只有当确定当前周期的控制指令正确下发到风力发电机组后，才继续判断当前周期的控制参数是否在预设合理范围内，从而能够及时识别出场群控制下发的异常指令，从而最大程度地降低风力发电机组对异常指令的执行程度，保证风力发电机组的正常运行。

也就是说，采用本发明实施例中的风电场控制方法，即能够保持风力发电机组的高度自主运行，避免受到太多的外部干扰，又能够保持场群控制器对每一台机组的实时控制。不会出现因当前运行机组随意接收外部的参数修改和动作指令时，而导致的机组触发异常故障和损失机组发电量，甚至出现超速，失速等倒机事故。

此外，场群控制器的指令必须满足条件才能被机组接受执行，同时机组根据自身运行状态来选择是否接收场群控制器的控制指令，弱化了场群控制的优先级，提高风力发电机组自我保护的能力。

图2为本发明另一实施例提供的风电场控制方法的流程示意图。图2与图1的不同之处在于，图1中的步骤104可细化为图2中的步骤1041至步骤1043。

在步骤1041中，判断当前周期的指令执行信息是否为使能开启。

其中，控制指令还包括指令执行信息，用于调试决策器算法的有效性，指令执行信息中的使能不开启(false)，表示决策器算法不作用于机组控制逻辑，使能开启(ture)表示决策器算法作用于风力发电机组的控制逻辑。

在步骤1042中，若当前周期的指令执行信息为使能开启，则根据当前周期的控制参数执行风力发电机组的控制操作。

在步骤1043中，若当前周期的指令执行信息为使能不开启，则根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作。

在本发明实施例中，通过增加使能状态的判断逻辑，使得机组可以根据自身运行状态选择是否接收场群控制器的控制指令，弱化了场群控制的优先级，进一步提高风力发电机组自我保护的能力。

下面对当前周期的控制指令未正确下发到风力发电机组的情况下处理方式进行举例说明。

情况一：

若与上一周期相比，当前周期的指令编码发生变化且不为第一默认值，当前周期的决策器编码发生变化，且变化为第一默认值，即当前周期的vok变化且不为0，dnum也不为0，则可以确定决策器算法要撤回当前控制参数，根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作。

情况二：

若与上一周期相比，当前周期的指令编码未发生变化且当前周期的决策器编码不为第二默认值，即当前周期的vok未变化且dnum不为0，则可以确定当前周期下发的控制指令异常。

此时，可以保持上周期的运行状态，先判断上一周期是否有接收到场群控制器下发的控制指令；若上一周期未接收到场群控制器下发的控制指令，说明没有任何可参考控制参数，可以根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作；若上一周期有接收到场群控制器下发的控制指令，则根据上一周期确定的控制参数执行风力发电机组的控制操作。

情况三：

若与上一周期相比，当前周期的指令编码未发生变化且为第一默认值，当前周期的决策器编码未发生变化且为第二默认值，即当前周期的vok未变化且为0，dnum未变化且为0，则说明场群控制器未下发控制指令给风力发电机组，这种情况对应于风力发电机组的初始化状态，此时可以根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作。

情况四：

若与上一周期相比，当前周期的指令编码和决策器编码未发生变化，且当前周期的指令编码不为第一默认值和/或当前周期的决策器编码不为第二默认值，即当前周期的vok和dnum未变化，vok或者dnum不为0，则说明当前周期下发的控制指令异常，此时可以根据上一周期确定的控制参数执行风力发电机组的控制操作。

在一个实施例中，为保证风力发电机组正确执行场群控制器下发的控制指令，还应该实时检测风力发电机组与场群控制器之间的通讯连接，若风力发电机组与场群控制器之间的通讯连接中断，则根据预设的缺省控制参数执行风力发电机组的控制操作，避免风力发电机组因通讯中断导致无法接收到场群控制器的新的控制指令，而持续执行旧的控制指令而引起的安全问题。

在一个实施例中，为实现场群控制器与风力发电机组之间的闭环通讯效果，风力发电机组还可以向场群控制器返回当前周期的指令执行状态信息，即实时反馈场群控制器对风力发电机组的状态控制效果，使得场群控制器能够掌握每个控制指令的执行程度，从而基于当前周期返回的指令执行状态信息确定下一周期下发的控制指令，提高对风力发电机组的控制精度和安全保护。

在一个实施例中，风力发电机组还可以向场群控制器返回接收到的指令编码，场群控制器可以对返回的指令编码进行记录，并获知指令编码是否被风力发电机组正确接收到。

图3为本发明又一实施例提供的风电场控制方法的流程示意图，用于场群控制器。如图3所示，该风电场控制方法包括步骤301至步骤302。

在步骤301中，接收风电场中的多台风力发电机组上传的运行数据。

在步骤301中，根据运行数据向各风力发电机组分别下发控制指令。

其中，控制指令包括决策器编码、指令编码和控制参数。

下面参阅图4，图4为本发明再一实施例提供的风电场控制方法的流程示意图，图4中示出了步骤401至步骤407，用于对本发明实施例中的风电场控制方法进行详细举例说明，其中，指令执行状态用数字编号来表示。

在步骤401中，若opaua通讯故障，执行参数回滚，即风力发电机组需要回复默认参数执行风力发电机组的控制操作，执行状态反馈为1。

在步骤402中，dnum或vok变化，说明场群控制器下发了新的控制指令到风力发电机组。

在步骤403中，dnum为0，即由非0值变为0，说明场群控制器决策器算法撤销当前周期的控制指令，风力发电机组需要执行参数回滚，执行状态反馈为2。

在步骤404中，dnum不为0且vok变化，说明场群控制器的控制指令正确下发到风力发电机组，还需要判断控制参数是否在正常范围内。

反之，说明当前周期的控制指令异常，若上周期指令执行状态反馈为0，即上周期未接收到场群控制器下发的控制指令，执行参数回滚，若上周期指令执行状态反馈不为0，即上周期接收到场群控制器下发的控制指令，则执行上周期确定的控制参数，当前周期执行状态反馈为3。

在步骤405中，控制参数不正常范围内，若上周期指令执行状态反馈为0，即上周期未接收到场群控制器下发的控制指令，则执行参数回滚；若上周期指令执行状态反馈不为0，即上周期接收到场群控制器下发的控制指令，则执行上周期确定的控制参数，当前周期执行状态反馈为4。

在步骤406中，控制参数在正常范围内且参数使能未开启，说明当前周期的控制指令不作用于风力发电机组，执行参数回滚，执行状态反馈为5；反之，说明当前周期的控制指令作用于风力发电机组，执行wfc参数，即根据当前周期的控制参数执行风力发电机组的控制操作，当前周期执行状态反馈为6。

在步骤407中，dnum和vok都为0，说明场群控制器没有下发控制指令给风力发电机组，执行参数回滚，当前周期执行状态反馈为0；反之，说明当前周期的控制指令异常，执行参数可与保持上周期值，当前周期的执行状态反馈也可与保持上周期状态。

图5为本发明实施例提供的风力发电机组的结构示意图。如图5所示，该风力发电机组包括控制指令接收模块501、第一判断处理模块502、第二判断处理模块503和运行控制模块504。

其中，控制指令接收模块501用于接收当前周期风电场的场群控制器下发的控制指令，控制指令包括决策器编码、指令编码和控制参数。

第一判断处理模块502用于根据当前周期的决策器编码和指令编码，判断当前周期的控制指令是否正确下发到风力发电机组。

第二判断处理模块503用于若当前周期的控制指令正确下发到风力发电机组，则判断当前周期的控制参数是否在预设合理范围内。

运行控制模块504用于若当前周期的控制参数在预设合理范围内，则根据当前周期的控制参数执行风力发电机组的控制操作。

需要说明的是，上述控制指令接收模块501、第一判断处理模块502、第二判断处理模块503和运行控制模块504可集成与风力发电机组的主控制器中。

图6为本发明实施例提供的场群控制器的结构示意图。如图6所示，该场群控制器包括运行数据接收模块601和控制指令下发模块602。

其中，运行数据接收模块601用于接收风电场中的多台风力发电机组上传的运行数据；

控制指令下发模块602用于根据运行数据向各风力发电机组分别下发控制指令，控制指令包括决策器编码、指令编码和控制参数。

本发明实施例还提供一种风电场控制系统，该风电场控制系统包括：一台或者多台如上所述的风力发电机组，以及如上所述的场群控制器，风力发电机组与场群控制器通信连接。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如图1、图2和图4所述的风电场控制方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如图3所述的风电场控制方法。

如上所述，本发明实施例提出一种场群控制器和风力发电机组之间的控制参数和控制指令的传输策略，该策略能够剔除无效指令的传输，降低无效指令和控制参数的影响，同时保护场群控制器和风力发电机组两端的稳定运行，且形成指令传输的闭环回路，明确控制指令的执行状态。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本发明实施例并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本发明实施例的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(asic)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明实施例的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通讯链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、rom、闪存、可擦除rom(erom)、软盘、cd-rom、光盘、硬盘、光纤介质、射频(rf)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

本发明实施例可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明实施例的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明实施例的范围之中。