风电变桨控制方法、装置、系统及存储介质与流程

1.本发明涉及风电变桨技术领域，尤其涉及到一种风电变桨控制方法、装置、系统及存储介质。


背景技术：

2.变桨系统是风力发电机组的核心控制系统之一，变桨系统的安全可靠直接决定着整机的安全可靠，而变桨控制器和驱动器是变桨系统实现安全保护控制的核心器件。
3.当前风电各个平台的变桨系统控制器和驱动器控制接口都处于开放性设计，任何第三方厂家都可随意破解通讯协议而替换控制器和驱动器，参差不齐的控制器和驱动器质量以及第三方对于机组的安全控制逻辑和参数设置错误，极易造成由于控制器和驱动器更换导致的风电机组安全事故发生。因此，如何保证风电变桨系统的控制器与驱动器在更换后安全、稳定、可靠的运行，是一个亟需解决的技术问题。
4.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种风电变桨控制方法、装置、系统及存储介质，旨在解决目前风电变桨控制系统的控制器与驱动器在更换后，由于不同质量、不同安全控制逻辑以及不同参数设置的控制器和驱动器，导致的风电变桨控制系统运行稳定性不高的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种风电变桨控制方法，用于风电变桨控制系统，所述风电变桨控制系统包括风电变桨组件、驱动器和控制器，所述方法包括以下步骤：当控制器接收到控制指令时，将所述控制指令转换为控制信号；控制器读取驱动器的激活注册码，并根据所述激活注册码生成控制注册码；其中，所述激活注册码为风电变桨系统集成时，驱动器接收的外部设备写入的注册码；控制器将所述控制信号与所述控制注册码发送至驱动器，以使驱动器根据控制注册码和所述驱动器的硬件序列号，判断所述控制器是否为驱动器匹配的控制器；若是，驱动器根据所述控制信号驱动风电变桨组件执行变桨动作，否则，生成运行报警信号。
7.可选的，所述运行控制方法，还包括：在风电变桨系统集成时，系统集成商利用外部设备将激活注册码写入所述驱动器。
8.可选的，所述运行控制方法，还包括：在风电变桨系统开发时，系统开发商获取驱动器的硬件序列号；调用预设第一加密算法，对所述硬件序列号进行处理，获得所述驱动器的激活注册码；将所述激活注册码发送至系统集成商。
9.可选的，所述控制器读取驱动器的激活注册码，并根据所述激活注册码生成控制
注册码步骤，具体包括：控制器调用预设第二加密算法对所述激活注册码进行处理，获得所述驱动器的控制注册码。
10.可选的，所述驱动器根据控制注册码和所述驱动器的硬件序列号，判断所述控制器是否为驱动器匹配的控制器步骤，具体包括：驱动器调用预设第三加密算法对所述控制注册码进行处理，获得所述控制注册码的校验数据；其中，所述第三加密算法由第一加密算法和第二加密算法生成；提取所述校验数据的标志位，并利用所述标志位对所述硬件序列号进行匹配，判断所述控制器是否为驱动器匹配的控制器。
11.可选的，所述第三加密算法由第一加密算法和第二加密算法生成。
12.可选的，所述硬件序列号为所述驱动器的运动控制层或铭牌记录的序列号。
13.此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种风电变桨控制装置，所述装置包括：转换模块，用于当控制器接收到控制指令时，将所述控制指令转换为控制信号；读取模块，用于控制器读取驱动器的激活注册码，并根据所述激活注册码生成控制注册码；其中，所述激活注册码为风电变桨系统集成时，驱动器接收的外部设备写入的注册码；控制模块，用于控制器将所述控制信号与所述控制注册码发送至驱动器，以使驱动器根据控制注册码和所述驱动器的硬件序列号，判断所述控制器是否为驱动器匹配的控制器；若是，驱动器根据所述控制信号驱动风电变桨组件执行变桨动作，否则，生成运行报警信号。
14.此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种风电变桨控制系统，所述系统包括：风电变桨组件；控制器，所述控制器用于当接收到控制指令时，将所述控制指令转换为控制信号；读取驱动器的激活注册码，并根据所述激活注册码生成控制注册码；其中，所述激活注册码为风电变桨系统集成时，驱动器接收的外部设备写入的注册码；将所述控制信号与所述控制注册码发送至驱动器；驱动器，所述驱动器用于根据控制注册码和所述驱动器的硬件序列号，判断所述控制器是否为驱动器匹配的控制器；若是，驱动器根据所述控制信号驱动风电变桨组件执行变桨动作，否则，生成运行报警信号。
15.此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有风电变桨控制程序，所述风电变桨控制程序被处理器执行时实现如上所述的风电变桨控制方法的步骤。
16.本发明实施例提出的一种风电变桨控制方法、装置、系统及存储介质，该方法包括当控制器接收到控制指令时，将所述控制指令转换为控制信号；控制器读取驱动器的激活注册码，并根据所述激活注册码生成控制注册码；控制器将所述控制信号与所述控制注册码发送至驱动器，以使驱动器根据控制注册码和所述驱动器的硬件序列号，判断所述控制器是否为驱动器匹配的控制器；若是，驱动器根据所述控制信号驱动风电变桨组件执行变桨动作，否则，生成运行报警信号。本发明通过在控制器接收到控制指令时，根据驱动器预
写入的激活注册码生成控制注册码，并在驱动器利用控制注册码和硬件序列号判断当前控制器是否与驱动器匹配，以此控制风电变桨系统的运行，从而保证风电机组整机的安全性和发电性能。
附图说明
17.图1为本发明实施例中风电变桨控制系统的结构示意图；图2为本发明实施例中控制器和驱动器的结构示意图；图3为本发明实施例中风电变桨控制方法的流程示意图；图4为本发明实施例中注册码1的生成原理示意图；图5为本发明实施例中注册码2的生成原理示意图；图6为本发明实施例中校验输出原理示意图；图7为本发明实施例中加密算法a的计算示意图；图8为本发明实施例中加密算法b的计算示意图；图9为本发明实施例中加密算法c的计算示意图；图10为本发明实施例中风电变桨控制装置的结构框图。
18.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
19.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.当前风电各个平台的变桨系统控制器和驱动器控制接口都处于开放性设计，任何第三方厂家都可随意破解通讯协议而替换控制器和驱动器，参差不齐的控制器和驱动器质量以及第三方对于机组的安全控制逻辑和参数设置错误，极易造成由于控制器和驱动器更换导致的风电机组安全事故发生。因此，如何保证风电变桨系统的控制器与驱动器在更换后安全、稳定、可靠的运行，是一个亟需解决的技术问题。
21.为了解决这一问题，提出本发明的风电变桨控制方法的各个实施例。本发明提供的风电变桨控制方法通过在控制器接收到控制指令时，根据驱动器预写入的激活注册码生成控制注册码，并在驱动器利用控制注册码和硬件序列号判断当前控制器是否与驱动器匹配，以此控制风电变桨系统的运行，从而保证风电机组整机的安全性和发电性能。
22.参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的风电变桨控制系统的结构示意图。
23.在本实施例中，风电变桨控制系统包括风电变桨组件1000、控制器3000和驱动器2000。其中：风电变桨组件1000，用于执行变桨动作。
24.控制器3000，用于当接收到控制指令时，将所述控制指令转换为控制信号；读取驱动器2000的激活注册码，并根据所述激活注册码生成控制注册码；其中，所述激活注册码为风电变桨系统集成时，驱动器2000接收的外部设备写入的注册码；将所述控制信号与所述控制注册码发送至驱动器2000。
25.驱动器2000，用于根据控制注册码和所述驱动器2000的硬件序列号，判断所述控制器3000是否为驱动器2000匹配的控制器3000；若是，驱动器2000根据所述控制信号驱动风电变桨组件执行变桨动作，否则，生成运行报警信号。
26.参照图2，图2为本发明实施例方案涉及的风电变桨控制系统中驱动器和控制器的结构示意图。
27.通常，驱动器和控制器分别包括：至少一个处理器301、存储器302以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的风电变桨控制方法程序，所述风电变桨控制方法程序配置为实现如前所述的风电变桨控制方法的步骤。
28.处理器301可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器301可以采用dsp(digital signal processing，数字信号处理)、fpga(field－programmable gate array，现场可编程门阵列)、pla(programmable logic array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器301也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称cpu(central processingunit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器301可以在集成有gpu(graphics processing unit，图像处理器)，gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。处理器301还可以包括ai(artificial intelligence，人工智能)处理器，该ai处理器用于处理有关风电变桨控制方法操作，使得风电变桨控制方法模型可以自主训练学习，提高效率和准确度。
29.存储器302可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器302还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器302中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器301所执行以实现本技术中方法实施例提供的风电变桨控制方法。
30.在一些实施例中，驱动器和控制器还可选包括有：通信接口303和至少一个外围设备。处理器301、存储器302和通信接口303之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与通信接口303相连。具体地，外围设备包括：射频电路304、显示屏305和电源306中的至少一种。
31.通信接口303可被用于将i/o(input/output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器301和存储器302。通信接口303通过外围设备用于接收用户上传的多个移动终端的移动轨迹以及其他数据。在一些实施例中，处理器301、存储器302和通信接口303被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器301、存储器302和通信接口303中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。
32.射频电路304用于接收和发射rf(radio frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路304通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信，从而可获取多个移动终端的移动轨迹以及其他数据。射频电路304将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路304包括：天线系统、rf收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路304可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。该无线通信协议包括但不限于：城域网、各代移动通信网络(2g、3g、4g及5g)、无线局域网和/或wifi(wireless fidelity，无线保真)网络。在一些实施例中，射频电路304还可以包括nfc(near field communication，近距离无线通信)有关的电路，本技术对此不加以限定。
33.显示屏305用于显示ui(user interface，用户界面)。该ui可以包括图形、文本、图
标、视频及其它们的任意组合。当显示屏305是触摸显示屏时，显示屏305还具有采集在显示屏305的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器301进行处理。此时，显示屏305还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中，显示屏305可以为一个，电子设备的前面板；在另一些实施例中，显示屏305可以为至少两个，分别设置在电子设备的不同表面或呈折叠设计；在再一些实施例中，显示屏305可以是柔性显示屏，设置在电子设备的弯曲表面上或折叠面上。甚至，显示屏305还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。显示屏305可以采用lcd(liquidcrystal display，液晶显示屏)、oled(organic light-emitting diode,有机发光二极管)等材质制备。
34.电源306用于为电子设备中的各个组件进行供电。电源306可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源306包括可充电电池时，该可充电电池可以支持有线充电或无线充电。该可充电电池还可以用于支持快充技术。
35.本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对风电变桨控制系统中驱动器和控制器的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
36.本发明实施例提供了一种风电变桨控制方法，参照图3，图3为本发明风电变桨控制方法的实施例的流程示意图。
37.本实施例中，所述风电变桨控制方法用于风电变桨控制系统，所述风电变桨控制系统包括风电变桨组件、驱动器和控制器，该风电变桨控制方法包括以下步骤：步骤s100，当控制器接收到控制指令时，将所述控制指令转换为控制信号。
38.具体而言，在需要执行变桨任务时，外部控制设备需要向风电变桨控制系统发送控制指令。风电变桨控制系统的控制器再接收到控制指令时，可将控制指令转换为控制信号，并将该控制信号发送至驱动器，以控制驱动器驱动对应风电变桨组件执行变桨任务。
39.此时，驱动器和控制器可能因为维修、损坏或零部件保养等原因进行了更换，进而将会导致驱动器与控制器由于不同质量、不同安全控制逻辑以及不同参数设置，引起风电机组稳定性和可靠性不高，在进行风电变桨控制时，易导致风电机组安全事故的发生。
40.因此，在控制器接收到控制指令时，需要驱动器判断当前控制器是否与之匹配，只有在控制器与驱动器匹配时，驱动器才能执行控制器传输的控制信号对应的驱动动作，保证风电机组安全、稳定的运行。
41.步骤s200，控制器读取驱动器的激活注册码，并根据所述激活注册码生成控制注册码；其中，所述激活注册码为风电变桨系统集成时，驱动器接收的外部设备写入的注册码。
42.具体而言，控制器先读取驱动器的激活注册码，将驱动器的激活注册码转换为控制注册码，以使该控制注册码经过了驱动器和控制器的处理确认，进而在后续驱动器根据控制注册码进行匹配时，能够获取控制器处理确认的数据。
43.需要说明的是，激活注册码为系统在维修、保养或组装等需要更换驱动器或控制器等情况下，系统集成商利用外部设备写入驱动器的激活注册码。
44.容易理解的，在风电变桨系统的设备生成与开发时，系统开发商需要获取驱动器的硬件序列号，并调用预设第一加密算法，对硬件序列号进行处理，获得驱动器的激活注册
码。该激活注册码将从系统开发商发送至系统集成商，以便系统集成商在更换驱动器时，将该激活注册码写入驱动器中。
45.优选的，硬件序列号为所述驱动器的运动控制层或铭牌记录的序列号。
46.在本实施例中，在读取到驱动器的激活注册码之后，可通过控制器调用预设第二加密算法对激活注册码进行处理，获得驱动器的控制注册码。
47.步骤s300，控制器将所述控制信号与所述控制注册码发送至驱动器，以使驱动器根据控制注册码和所述驱动器的硬件序列号，判断所述控制器是否为驱动器匹配的控制器；若是，驱动器根据所述控制信号驱动风电变桨组件执行变桨动作，否则，生成运行报警信号。
48.具体而言，在控制器将激活注册码转换为控制注册码之后，将控制信号和控制注册码一同发往驱动器，并由驱动器判断该控制器是否与其匹配。
49.在本实施例中，判断控制是否为驱动器匹配的控制器，可通过驱动器调用预设第三加密算法对所述控制注册码和硬件序列号进行处理，获得所述控制注册码的校验数据；在此之后，提取所述校验是否通过的标志位，判断所述控制器是否为匹配的驱动器。
50.其中，第三加密算法由第一加密算法和第二加密算法生成，进而通过第三加密算法对控制注册码的处理结果与硬件序列号进行标志位的比对，能够实现对驱动器和控制器的匹配过程。
51.驱动器在匹配之后，根据匹配结果决定是否运行控制器传输的控制信号；若匹配成功，则表明当前控制器与驱动器匹配，则驱动器根据所述控制信号驱动风电变桨组件执行变桨动作，否则，生成运行报警信号。
52.本实施例中，提供一种风电变桨控制方法，通过在控制器接收到控制指令时，根据驱动器预写入的激活注册码生成控制注册码，并利用控制注册码和硬件序列号判断当前控制器是否与驱动器匹配，以此控制风电变桨系统的运行，从而保证风电机组整机的安全性和发电性能。
53.为了更清楚的说明本技术方案，下面提供一种风电变桨控制方法的具体实例。
54.本实例，提供一种风电变桨控制系统的加密保护方法，方法的技术方案如下：1）变桨系统驱动器的运动控制层和铭牌增加一个唯一的基于硬件的序列号，序列号根据生产出货累加。
55.2）如图4所示，系统开发者根据驱动器的序列号，调用加密算法a，计算出注册码1，并返给变桨系统集成商；加密算法a为系统开发者的自有算法，注册码1为驱动器硬件的激活注册码；3）变桨系统集成商通过外接设备将注册码1手动写入驱动器的处理器中，驱动器掉电能够保持记忆注册码1；4）如图5所示，plc控制器能够从驱动器中获取注册码1，plc基于注册码1，调用加密算法b，计算出注册码2；注册码2下发给驱动器运动控制层；plc控制器为不限于风力发电机组的主控、变桨或驱动器内部的控制器；注册码2为控制器的控制注册码。
56.5）如图6所示，驱动器的运动控制层基于序列号，调用内部已封装的加密算法c，校验注册码2是否正确，并输出校验是否通过的标志位；校验通过，则允许驱动器进行通讯数据的传输，驱动器能够正常运行；否则报警，通讯数据禁止传输。加密算法c由算法a和b生
成。
57.在本实施例中，还提供了一种加密算法a和加密算法b和加密算法c的具体实例。
58.定义说明：a、d为特定字符；b、p、q、b'、p'、q'、e、l、m、e'、l'、m'为注册码中间量；c和c'为激活注册码，f和f '为控制注册码；n、n'、r、r '的初始值为0；u、v、w、z为特定常数；《《为二进制左移；》》为二进制右移；如图7所示，加密算法a具体可包括如下步骤：（1）驱动器硬件序列号加特定字符，内部经过ascii码计算，得出b；（2）第一次循环：激活注册码c的初始值为一个常数，c经过二进制左移u位得到p，右移v位得到q，c经过其初始值c0与p、q之和的异或运算，得出第一次循环的值c1；（3）t为b的字符长度，经过t次循环运算，得出最终的激活注册码c。
59.需要说明的是：运算方法确定之后，决定激活注册码c的唯一性的变量有c、u、v的常数值、循环次数；循环次数通过驱动器硬件序列号与特定字符a决定，循环次数变更，则输出的激活注册码也会变更，既保证了激活注册码的唯一性与驱动器硬件序列号的关联性，又增加特定字符a可以增加循环次数的唯一性和算法的复杂程度；u、v和初始常数c0的不同也可保证激活注册码c的唯一性。
60.如图8所示，加密算法b与加密算法a原理一致，输入变更为激活注册码，经过参数d、w、z和初始常数f0的变更，得出控制注册码最终值f。
61.如图9所示，加密算法c为加密算法a和b组合生成；加密算法c为驱动器内部的独立计算，通过图7和图8中相同的参数a、d、u、v、w、z，得出控制注册码f '；最终经过加密算法a和b得出来的f与f '进行一致性比较；结果一致，则校验通过；不一致，则校验不通过；加密算法c最终输出校验是否通过的标志位；校验通过，则允许驱动器进行通讯数据的传输，驱动器能够正常运行；否则报警，通讯数据禁止传输。
62.加密算法a、b、c构成两条生成控制注册码的路线，算法分别独立运行，最终通过计算结果进行比对。
63.在本实施例中，提供一种风电变桨控制系统的加密保护方法，该方法能够提高变桨系统对其自身运行性能的保护能力；同时，保证变桨系统中的控制器和驱动器硬件的使用安全，避免第三方厂家对该控制器和驱动器进行随意更换或改造使用而导致的机组安全控制逻辑和参数的设置错误，同时避免变桨系统原有安全性能的降低，从而保证风电机组整机的安全性和发电性能。
64.参照图10，图10为本发明风电变桨控制装置实施例的结构框图。
65.如图10所示，本发明实施例提出的风电变桨控制装置包括：转换模块10，用于当控制器接收到控制指令时，将所述控制指令转换为控制信号；读取模块20，用于控制器读取驱动器的激活注册码，并根据所述激活注册码生成控制注册码；其中，所述激活注册码为风电变桨系统集成时，驱动器接收的外部设备写入的注册码；控制模块30，用于控制器将所述控制信号与所述控制注册码发送至驱动器，以使驱动器根据控制注册码和所述驱动器的硬件序列号，判断所述控制器是否为驱动器匹配的控制器；若是，驱动器根据所述控制信号驱动风电变桨组件执行变桨动作，否则，生成运行报警信号。
66.本发明风电变桨控制装置的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。
67.此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有风电变桨控制方法程序，所述风电变桨控制方法程序被处理器执行时实现如上文所述的风电变桨控制方法的步骤。因此，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。对于本技术所涉及的计算机可读存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本技术方法实施例的描述。确定为示例，程序指令可被部署为在一个计算设备上执行，或者在位于一个地点的多个计算设备上执行，又或者，在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算设备上执行。
68.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)或随机存储记忆体(random access memory，ram)等。
69.另外需说明的是，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。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
70.通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用cpu、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。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可读取的存储介质中，如计算机的软盘、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，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的方法。