将模块与相应逆变器自动关联的方法、模块和发电系统与流程

本发明涉及如何将例如仪表的模块与安装在发电厂的多个逆变器中的通信逆变器自动相关联。

背景技术：

众所周知，逆变器是可以在发电厂(特别是诸如太阳能或风能发电厂的可再生能源发电厂)中使用的、用于执行从一个或更多个电源接收的直流电到交流电的电力转换的电力电子设备。

逆变器自身具有用于提供与其操作相关的测量的装置，诸如用于测量其电力输出(例如所生成的交流电流、电压、功率和/或能量)的装置。

这些测量可以由发电厂的控制系统采用，以执行对于逆变器自身或工厂的其他元件、设备或组件的监测和/控制和/或诊断任务。

通常，通过串行线路来使用、实现主/从通信，其中控制系统是主设备，逆变器是被主设备一对一询问的从设备。特别地，根据这种主/从方式，每个从设备的地址必须与其他从设备的地址不同。

诸如仪表的模块可以被安装在工厂中，每个模块用于提供与相应的一个逆变器的操作有关的测量。

特别地，通常具有比相应的逆变器的测量更高的精度的模块的测量可以被用于替换控制系统中逆变器的测量或与之结合。

当安装新模块时，安装者必须手动地记录该新模块和相应的逆变器之间的关联，并且将该信息提供给控制系统，以将该新模块的测量与相应的关联逆变器的测量结合在一起或用来自新模块的测量替换来自相应的关联逆变器的测量。

再者，除了记录模块-逆变器的关联之外，安装者必须手动地给新模块分配未使用的地址，尤其是考虑到与控制系统的通信。

鉴于此，在目前的现有技术中，虽然已知方案表现得较为满意，但是仍然有进一步改进的理由和需求。

技术实现要素：

改进现有技术的需求可以通过用于将模块与多个逆变器中的相应逆变器自动相关联的方法来实现，所述多个逆变器适于生成与其操作有关的测量。该方法包括：

a)安装用于生成与多个逆变器中的相应逆变器的操作有关的测量的模块；

b)通过处理装置对由模块生成的测量和由多个逆变器生成的测量进行比较；以及

c)基于比较，通过处理装置确定多个逆变器中哪一个逆变器是模块的相应逆变器。

本发明的另一个方面是提供适于生成与多个逆变器中的相应逆变器的操作有关的测量的模块。模块包括处理装置，该处理装置被配置为:

-嗅探与多个逆变器的操作有关并且能够由逆变器自身生成的测量；

-对模块的测量和嗅探的测量进行比较；以及

-基于比较，确定多个逆变器中的哪一个是相应逆变器。

本发明的另一个方面是发电系统，至少包括：

-适于生成与其操作有关的测量的多个逆变器；

-至少一个模块，适于生成与多个逆变器中的相应逆变器的操作有关的测量的模块。

发电系统还包括处理装置，被配置用于:

-a)将能够由模块生成的测量与能够由多个逆变器生成的测量进行比较；

-c)基于比较，确定多个逆变器中的哪个逆变器是模块的相应逆变器。

附图说明

从通过非限制性示例借助附图来例示的根据本发明的方法、模块和发电系统的一些优选但并非独有的实施例的描述，另外的特征和优点将变得更明显，其中：

-图1示意性地例示了根据本发明的包括逆变器和至少一个测量模块的发电系统；

-图2通过框图例示了用于将测量模块与相应的逆变器自动相关联的方法；

-图3例示了功率测量随时间变化的曲线图，其中功率测量由三个逆变器和根据本发明的发电系统的测量模块生成；

-图4例示了图3中示出的三个逆变器的功率测量和模块的功率测量之间的差的曲线图。

具体实施方式

需要注意的是，在接下来的具体描述中，从结构和/或功能的角度、相同或相似的组件具有相同的附图标记，不管它们是否示出在本公开的不同实施方式中；还需要注意的是，为了清楚而简明地描述本公开，附图不必然按照比例绘制，并且本公开的某些特征可能以略微示意性的形式示出。

再者，当在本文中在提及任何作为一个整体的组件、或组件的任何部分、或整个组件的组合、或者甚至组件组合的任何部分情况下使用术语“适于”或“被布置”或“被配置”或“适合于”时，必须要理解它相应地意味并且包括该术语提及的相关组件或其一部分、或者组件的组合或其一部分的结构、和/或配置和/或形式和/或定位。

参照图1和图2，本公开涉及用于将模块1与安装在发电系统100(诸如可再生能源发电系统100)中的多个逆变器10a、10b、10c….中的相应逆变器自动相关联的方法200。

在图1图示的示例性实施方式中，仅图示了三个逆变器10a、10b、10c，但是方法200可以应用于具有任意数量的逆变器(即两个或者多于三个逆变器)的发电系统100。

在其操作期间，逆变器10a、10b、10c接收来自诸如光伏板或风塔的直流电源的输入电力，并且将接收到的直流电力转换成交流电力，输出的交流电力可以被输送至一个或更多个交流网络或负载。

因为用于将直流输入电力转换成交流输出电力的逆变器的功能和结构对于本领域技术人员而言是很容易获得的，并且其与本发明的范围和对本发明的理解不相关，所以不对其进行特别详细的描述。

逆变器10a，10b，10c适于生成与其操作有关的测量，该测量在图1、3、4以及接下来的描述中分别全部通过附图标记M₁、M₂和M₃指示。

参照图1，至少一个模块1可以以生成与逆变器10a、10b、10c中的相应的一个逆变器的操作有关的测量的方式被安装在发电系统100中，该测量在图1、3、4以及接下来的描述中全部通过附图标记M₄指示。

特别地，例如在图1中例示的模块1被安装用于生成与逆变器10a的操作有关的测量M₄。例如，模块1可以以如下方式被放置在相应逆变器10a中或附近：模块1可操作地与电节点连接并且测量逆变器10a的操作有关的电力参数。

因为模块1的测量M₄和逆变器10a、10b、10c的测量M₁、M₂、M₃都与逆变器操作有关，因此它们之间可以相互比较。

例如，可由逆变器10a、10b、10c生成的测量M₁、M₂、M₃可以包括与逆变器电力输出有关的测量，诸如生成的交流电流、电压、功率和能量中至少之一的测量，可由模块1生成的测量M₄相应地包括与相应逆变器的电力输出有关的测量。模块1可以是例如安装在发电系统100中、用于测量相应逆变器10a的输出交流功率、能量、电流和电压中至少之一的仪表1。

来自逆变器10a、10b、10c的测量M₁、M₂、M₃可以包括与逆变器10a、10b、10c自身的不同输出电力参数有关的测量，并且相应地测量M₄包括与模块1相对应的逆变器10a的、相同的该不同输出电力参数的测量。例如测量M₁、M₂、M₃可以包括逆变器10a、10b、10c输出的交流功率和电流的测量，并且测量M₄相应地包括与模块1相对应的逆变器10a的交流功率和电流的测量。这样，测量M₁、M₂、M₃的交流功率和电流可以与测量M₄的交流功率和电流相比较。

优选地，模块1被配置提供准确度比由相应逆变器10a生成的测量的准确度更高的测量。例如，模块1可以是具有0.2％或0.5％的准确度等级或更高质量等级的高品质仪表1。

模块1包括处理装置2。术语“处理装置”指适于处理数据、测量、数字和/或模拟值或信号以执行设计操作的任何装置。

在安装了用于生成测量M₄的模块1(方法步骤201)之后，方法200包括：

-比较由模块1生成的测量M₄和由多个逆变器10a、10b、10c生成的测量M1、M2、M3(方法步骤202)；以及

-基于该比较，确定多个逆变器10a、10b、10c中哪一个是与模块1相应的逆变器(方法步骤203)。

上述方法步骤202和203通过处理装置执行，从而实现了模块1和相应逆变器10a之间的自动相关联。

优选地，如图1示例所示，用于执行步骤202、203的处理装置是模块1自身的处理装置2。

根据第一方案，将其测量M₁、M₂、M₃与模块1的测量M₄相比较的候选逆变器10a、10b、10c可以仅仅是发电厂100的、在执行步骤202之前被确定为无模块(即无关联模块1)的逆变器。

相应地，在此情况下，方法200包括步骤209，用于在执行接下来的步骤202和203之前，通过处理装置2确定哪些是无模块的逆变器。

由于在步骤202，工厂100的已经关联模块的逆变器的测量被排除在与模块1的测量M₄的比较之外，因此方法200的执行速度提高了。

根据第二可替选方案，将其测量M₁、M₂、M₃与模块1的测量M₄相比较的候选逆变器10a、10b、10c是发电厂100的所有逆变器，因此包括无模块逆变器的和已经关联模块的逆变器。

在候选逆变器10a、10b、10c的操作期间执行步骤202和203。

特别地，一段时间之后并且基于测量比较，候选逆变器10a、10b、10c中只有一个候选逆变器被确定为与模块1相应的逆变器。这是因为例如可能由面板底纹、不同逆变器尺寸/模型/控制、不同数量的输入直流源等引起的逆变器的操作行为的差异。

优选地，方法步骤202包括对于下列操作中至少一个操作的执行：

-计算由模块1生成的测量M₄和由候选逆变器10a、10b、10c生成的可比较的测量M₁、M₂、M₃之间的差；

-例如采用数学算法，使由测量M₄表现的电波形和由可比较的测量M₁、M₂、M₃表现的电波形关联；以及

-统计地计算测量M₄和可比较的测量M₁、M₂、M₃之间误差，例如平均二次误差和/或标准偏差。

优选地，方法步骤203包括将步骤202的结果与至少一个预定阈值20比较。例如，如果模块1的测量M₄和一个候选逆变器10a或10b或10c的测量M₁或M₂或M₃之间的比较结果超过相应的预定阈值20，则考虑到模块1的关联，将该候选逆变器撤回。

实际上，在有限的时间段之后，仅模块1的测量M₄和单一一个候选逆变器10a、10b、10c之间的比较结果保持在选择阈值20以下，而其他候选逆变器被撤回。

优选地，如图1示例所示，逆变器10a、10b、10c可操作地被关联至发电系统100的控制系统50并且适于将其测量M₁、M₂、M₃传输至发电系统100的控制系统50。

控制系统50适于采用接收到的测量M₁、M₂、M₃以便执行其任务，诸如对逆变器10a、10b、10c、…和/或安装在系统100中的其他设备或组件的控制和/或监测和/或诊断任务。

根据图1中示意性示出的示例实施方案，模块1和相应逆变器10a、10b、10c可操作地与控制系统并行通信，优选地通过诸如RS485线或其他合适的串行通信信道的串行通信线路52。

优选地，但并非必须地，对于数据通信采用主-从方式，其中控制系统是以轮询方式询问来自从逆变器10a、10b、10c的测量M₁、M₂、M₃的主设备，逆变器10a、10b、10c是从设备。

根据图1中例示的示例实施方式，模块1也可操作地关联至控制系统并且适于将其测量M₄传输至控制系统50；优选地，模块1的处理装置2适于传输测量M₄。

例如，图1中示意性例示的实施方式中，模块1可操作地连接至通信线路52以便与控制系统50通信，并且与逆变器10a、10b、10c并行通信。优选地，但并非必须地，模块1也按照主-从方式与控制系统50通信，其中控制系统是向作为从设备的模块1询问测量M₄的主设备。

优选地，处理装置2还适于嗅探(sniff)候选逆变器10a，10b，10c生成的测量M₁，M₂和M₃，以便考虑到方法步骤202的比较来收集它们。更优选地，处理装置2适于在逆变器10a、10b、10c的测量M₁、M₂和M₃流至控制系统50时嗅探它们。

根据图1中例示的示例实施方式，当被控制系统50询问时，模块1的处理装置2以嗅探在线路52上可用的、逆变器10a、10b、10c的测量M₁、M₂、M₃的方式被可操作地连接到通信线路52。

根据上述描述，方法200优选地包括步骤207和208：

-将逆变器10a、10b、10c的测量M₁、M₂、M₃传输至控制系统；以及

-通过处理装置2嗅探正在流向控制系统50的多个逆变器10a、10b、10c的测量M₁、M₂、M₃。

根据图2中示出的示例实施方式，在步骤203执行之后，方法200还包括步骤204，通过处理装置2提供关于模块1和确定的相应逆变器10a之间的关联的信息(在图1例示的示例中，用附图标记5表示)。

优选地，信息5被提供给控制系统50，该信息5适于询问模块1哪个逆变器是其确定的相应逆变器10a。

例如，步骤204包括给模块1的测量M₄标记所确定的相应逆变器10a的地址；这样，接收测量M₄的控制系统50也获知哪一个是模块1的所确定的相应逆变器10a。

根据图2中例示的示例实施方式，在步骤203执行之后，方法200还包括步骤205，用于优选地通过处理装置2自动给模块1分配未使用的地址；术语“未使用的”表示还未被发电系统100中安装的逆变器10a、10b、10c…或其他模块使用。

例如，该步骤205包括：选择与模块1相关联的所确定的逆变器10a的地址具有相同的数字基础的未使用的地址。

一组未使用的地址可在模块1自身的适当装置(例如其处理装置2)中获取，或者其可以在获知信息5后通过控制系统50分配并且发送至模块1。

优选地，方法步骤209(如果有)包括通过处理装置2嗅探通信线路52上的数据，以便在方法步骤202执行之前确定哪一个逆变器是无模块的逆变器。例如处理装置2适于在嗅探线路52上可用的、已经安装的模块1的测量，并且检查该嗅探的测量是如何被标记以表明已经安装的模块1和相应逆变器之间的关联。

优选地，方法200还包括步骤206，用于将逆变器10a生成的测量M₁的使用与关联的模块1生成的测量M₄的使用交换。尤其在考虑到提供比相应逆变器10a更高品质的测量的模块1的安装时，这特别有利。

实际上，模块1可以在逆变器10a，10b，10c之后安装于发电厂100中，并且在执行方法步骤204时，控制系统50可以获知模块1和相应逆变器10a之间的关联。因此，控制系统50可以用模块1的更高品质测量M₄替换逆变器10a的测量M₁，以执行其任务。

通过特别参考图1例示的发电系统100，在以下公开方法200的示例性执行处理。

考虑初始条件，其中三个逆变器10a、10b、10c以生成与其操作有关的测量M₁，M₂，M₃的方式被安装在系统100中并且通过通信线路52将该测量发送至控制系统50。

图3中的曲线图例示了随时间生成的测量M₁、M₂、M₃的示例，其中这些测量M₁、M₂、M₃分别是逆变器10a、10b、10c生成的交流电功率的测量。

控制系统50适于例如以轮询的方式询问通信线路52上可用的测量M₁、M₂、M₃。这些测量M₁、M₂、M₃可以被控制系统采用以执行其任务，诸如控制和/或监测和/或诊断任务。

在初始条件中，例示的逆变器10a、10b、10c是无模块的逆变器，即还未与相应的模块1相关联。

考虑进一步后续条件，其中一个模块1被安装在发电系统100(方法步骤201)中以生成其测量M₄。参考图3，这些测量是例如相应逆变器10a(已经提供其测量M₁)生成的交流电力的电功率的测量。

进一步考虑例如如下情形：即使测量M₁和M₄与逆变器10a的相同输出电学实体有关，测量M₄与测量M₁相比具有更高精度。

在模块1安装之后，其处理装置2被可操作地连接到通信线路52。特别地，处理装置2以嗅探所有逆变器10a、10b、10c的测量M₁、M₂、M₃的方式被可操作地连接到通信线路52(方法步骤208)，其中一旦控制系统50请求，通过逆变器10a、10b、10c本身使该测量在线路52上可用。

处理装置2例如通过嗅探链路52上的数据业务来确定逆变器10a、10b、10c是无模块的(方法步骤209)；因此，通过模块1的处理装置2将所有经嗅探的测量M₁、M₂、M₃与模块1自身提供的测量进行比较(执行方法步骤202)。

例如，模块1的处理装置2：

-计算测量M₄与测量M₁、M₂和M₃之间的差；和/或

-使测量M₄表现的电力输出功率波形与测量M₁、M₂和M₃表现的电力输出功率波形关联；和/或

-统计地计算测量M₄和测量M₁、M₂和M₃之间的误差，诸如平均二次误差。

模块1的处理装置将测量M₄与嗅探的测量M₁、M₂和M₃之间的比较结果与相应的预定阈值进行比较。

例如，参考图4，通过处理装置2对测量M₄和嗅探的测量M₁、M₂和M₃之间的差的绝对值|M₄-M₁|、|M₄-M₂|、|M₄-M₃|与示例性示出的阈值20进行比较。

由于逆变器10a、10b、10c的不同操作行为，绝对差|M₄-M₂|在t₁时刻超过预定阈值20，而绝对差|M₄-M₃|在t₂时刻超过预定阈值20。因此，考虑到在t₁和t₂时刻与模块1的关联，候选逆变器10b和10c分别被撤回。

由于替代地，测量M₄和M₁与相同逆变器10a输出的电功率有关，因此，它们差的绝对值|M₄-M₁|保持在阈值20以下。因此，候选逆变器10a被模块1的处理装置2自动识别为与模块1自身对应的有效逆变器(方法步骤203)。

在该确定之后，模块1的处理装置2生成关于模块1自身和所确定的相应逆变器10a之间的关联的信息5，并且通过通信线路52将信息5发送至控制系统50(方法步骤204)。

在控制系统50接收到信息5时或一旦接收到信息5，模块1开始向控制系统50发送其测量M₄。

例如，模块1的处理装置2给测量M₄标记所确定的相应逆变器10a的地址。这样，已经知道所安装的逆变器10a、10b、10c的地址的控制系统50可以容易地识别模块1和相应逆变器10a之间的自动发生的关联。

再者，为了建立模块1和控制系统50之间的通信，在确定相应逆变器10a之后，将未使用的地址自动分配给模块1(方法步骤205)。

处理装置2自身能够从列表中选择未使用的地址或者向控制系统50请求未使用的地址。未使用的地址可以随机地在列表地址之间选择，或者优选地，可以在与所确定的相应逆变器10a的地址具有相同的数字基础的未使用地址中选择。

在接收信息5之后，控制系统50将来自通信逆变器10a的测量M₁的使用与具有更高品质的相应的模块1的测量M₄的使用交换。

考虑后续情况，其中另外的模块1(以虚线在图1中示出)被安装在工厂50中以生成与逆变器10b的操作有关的测量。另外的模块1安装后，它的处理装置2以嗅探逆变器10a、10b、10c的测量M₁、M₂、M₃的方式可操作地连接到通信线路52。

另外的模块1的处理装置2确定逆变器10b和10c是无模块的逆变器，而逆变器10a此前已经与一个模块1相关联。例如处理装置2通过嗅探线路52上测量M₄来确定，该测量被标记有相应逆变器10a的地址。

因为这种确定，只有嗅探的候选逆变器10b和10c的测量M₂、M₃通过另外的模块1的处理装置2与另外的模块1自身提供的测量进行比较。

基于这一比较(其可以像上述公开的测量M₄与测量M₁、M₂、M₃之间的比较一样发生)，候选逆变器10b被另外的模块1的处理装置2自动识别为与另外的模块1自身对应的有效逆变器10b。

在这种确定之后，另外的模块1的处理装置2生成关于另外的模块1自身和所确定的对应逆变器10b之间的关联的信息5，并且将该信息发送至控制系统50。

在控制系统50接收信息5时或一旦控制系统50接收到信息5，另外的模块1开始向控制系统50发送它的测量，并且向其自动分配未使用的地址。

在接收到信息5之后，控制系统50将来自逆变器10b的测量M₂的使用与来自具有更高品质的相应的另外的模块1的测量的使用交换。

实际上，已经理解方法200和相关模块1以及发电系统100如何使得实现提供有关已知方案的改进的预期目标。

特别地，当在发电系统100中安装新模块1时，安装者不需要手动记录该新模块1和相应逆变器10a之间的关联，安装者也不需要将该信息提供给控制系统50。

实际上，通过处理装置2执行方法200允许将模块1与相应逆变器10a自动相关联，除了在发电系统中安装新模块1之外，对于安装者而言不需要任何进一步的操作。

再者，上述公开的处理装置2可以为控制系统50自动生成关于已经发生的关联的信息，以及一旦确定相应的逆变器10a，也自动给新模块1分配未使用的地址。

这样，尤其在考虑用相应模块1的测量替换逆变器10a、10b、10c的测量M₁、M₂、M₃时，处理是自动的并且出错较少。

如此构思的方法200，和相关模块1和发电系统100也允许变型和改变，所有的变型和改变落入所附权利要求书特别定义的本发明构思的范围内。

例如，适于执行上述公开的方法步骤的处理装置可以是除模块1的处理装置2外的其他装置，诸如适当的逆变器10的处理装置和/或适当的控制系统50的处理装置。

例如，即使优选地测量M₁、M₂、M₃、M₄包括与相应逆变器10a、10b、10c的至少一个电力输出参数有关的测量，该测量M₁、M₂、M₃、M₄可以选择性地或额外地包括温度测量或与逆变器10a、10b，10c的操作的其他测量。

例如，即使优选地模块1的测量具有比相应逆变器10a、10b、10c的测量M₁、M₂、M₃更高的精度，控制系统可以将关联模块1的测量与测量M₁、M₂、M₃结合在一起，而不是替代他们。

例如，术语“处理装置”可以包括微处理器、数字信号处理器、微型计算机、小型计算机、光学计算机、复杂指令系统计算机、专用集成电路、精简指令系统计算机、模拟计算机、数字计算机、固态计算机、单板计算机、或这些装置的任意组合。

实际上，所有部件/组件都可以用其他技术上等效的元件替代；实际上，根据需要和现有技术的状态，材料类型和尺寸可以任意改变。