通信协议转换器、能量变换装置和新能源电厂的制作方法

本申请涉及新能源电厂通信技术领域，更具体地，涉及一种通信协议转换器、能量变换装置和新能源电厂。

背景技术：

对于目前新能源电厂(例如，光伏电站、风电场等)的一次调频系统，采集逆变器(例如，光伏逆变器、风电变流器等)数据最常用的途径是通过每个阵列(例如，光伏阵列)的测控装置或者通信柜的数据转发来实现。以光伏电厂为例，在光伏电厂安装有不同厂家的光伏逆变器，光伏逆变器工作状态数据采集遵循各厂家的私有协议，目前并没有统一的数据接口标准。这导致在现有光伏电厂基础上进行一次调频改造时，存在如下问题：1)在逆变器生产厂家人员存在的情况下，需要通过逆变器厂家人员配合实现数据通信，但所有数据都是在队列中排队实现数据转发，不能满足数据的实时性和一次调频的快速性要求；2)如果逆变器厂家人员不在现场，则无法实现通信，必须全套更换测控装置或通信柜，则已经运行的所有通信设备都需要全部重新调试，占用的资金和周期过长，且调试后的通信速率不一定满足一次调频要求。因此需要一种能够兼容不同厂家逆变器的通信协议转换器，使得每个光伏方阵的数据不用测控厂家或者通信柜厂家配合就能实现通信。

技术实现要素：

本实用新型的示例性实施例在于提供一种通信协议转换器、能量变换装置和新能源电厂，以解决在新能源电厂进行一次调频改造时需要兼容不同厂家逆变器的通信协议，以及现有的一次调频系统不能满足数据的实时传输和一次调频的快速性要求的问题。

根据本实用新型示例性实施例，提供了一种新能源电厂通信协议转换器，其特征在于，所述通信协议转换器包括：数据采集接口模块，将采集的能量变换装置的运行数据发送到处理器；第一数据接口模块，分别与所述处理器和场级控制器相连接，将从所述处理器接收的能量变换装置的运行数据发送到所述场级控制器，并将从所述场级控制器接收的agc控制指令发送到所述处理器；第二数据接口模块，分别与所述处理器和外部控制器相连接，将从所述处理器接收的能量变换装置的运行数据发送到所述外部控制器，并将从所述外部控制器接收的一次调频指令发送到所述处理器；所述处理器，将从第一数据接口模块接收的agc控制指令和/或从第二数据接口模块接收的一次调频指令发送到能量变换装置。

可选地，所述第二数据接口模块通过并行的至少一个硬件通道将从所述处理器接收到的能量变换装置的运行数据发送到所述外部控制器。

可选地，所述第二数据接口模块通过一个硬件通道将从所述处理器接收到的与所述能量变换装置有关的数据发送到所述外部控制器。

可选地，所述通信协议转换器还包括：与所述硬件通道相应的备份硬件通道。

可选地，所述第二数据接口模块通过网络将能量变换装置的运行数据发送到所述外部控制器。

可选地，所述第二数据接口模块还自检与所述外部控制器的通信状态，并将自检结果信号发送到所述处理器，其中，所述处理器响应于接收到所述第二数据接口模块与所述外部控制器未处于通信状态的自检结果信号，将从所述第一数据接口模块接收到的agc控制指令发送到能量变换装置。

可选地，相较于所述agc控制指令，所述处理器优先处理一次调频指令。

可选地，所述处理器为嵌入式处理器，所述数据采集接口模块为rs-485接口模块，所述第一数据接口模块为rs-485接口模块，所述第二数据接口模块为以太网接口模块。

根据本实用新型示例性实施例，提供了一种能量变换装置，所述能量变换装置包括如上所述的通信协议转换器，其中，所述能量变换装置的内部数据接口模块与所述通信协议转换器的数据采集接口模块连接。

可选地，所述能量变换装置为风电变流器或者光伏逆变器。

根据本实用新型示例性实施例，提供了一种新能源电厂，其中，所述新能源电厂包括：至少一个上述的能量变换装置；外部控制器，与所述第二数据接口模块相连接，从所述第二数据接口模块接收所述至少一个能量变换装置的运行数据，并将一次调频指令发送到所述第二数据接口模块；

场级控制器，与所述第一数据接口模块相连接，从所述第一数据接口模块接收与所述至少一个能量变换装置的运行数据，并将agc控制指令发送到所述第一数据接口模块。

根据本实用新型示例性实施例的通信协议、能量转换装置和新能源电厂，能实现能量变换装置的运行数据(例如，逆变器数据)快速采集,能够兼容不同厂家的逆变器通信协议。在一次调频触发时，一次调频系统和agc的配合不能时间满足时，此通信协议转换器能进行二次保护，保证优先一次调频，然后再进行agc控制。

附图说明

通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本实用新型示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出现有技术中的光伏电厂的拓扑结构框图；

图2示出了根据本实用新型的实施例的能量变换装置的结构框图；

图3示出了cortexa8处理器的拓扑图；以及

图4示出了根据本实用新型的实施例的新能源电厂的结构框图。

具体实施方式

提供参照附图的以下描述以帮助对由权利要求及其等同物限定的本实用新型的实施例的全面理解。以下描述包括各种特定细节以帮助理解，但这些细节仅被视为是示例性的。因此，本领域的普通技术人员将认识到在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，可对描述于此的实施例进行各种改变和修改。贯穿全文，相同的参考标号表示相同的元件。此外，为了清楚和简洁，省略对公知的功能和结构的描述。

本实用新型的实施例提供一种通信协议转换器，可以集成于光伏逆变器或者风电变流器，特别适用于实现一次调频功能的新能源电厂。下文以光伏电厂为例进行说明。

图1示出现有技术中的光伏电厂的示例的结构框图。

参照图1，光伏发电厂100可以包括光伏发电站和有功功率控制系统，其中，光伏发电站包括光伏阵列111和光伏逆变器112，光伏逆变器112与光伏阵列111中对应的光伏发电机组10连接，光伏逆变器112被配置为将多个光伏阵列111产生的直流电能转换为交流电能。交流电能被传输到升压站113以将转换得到的交流电能进行电压升高处理，将电压升压处理得到的高压交流电能输送至电网114。

有功功率控制系统包括上层控制器121和单机调频模块122，被配置为当光伏发电厂100的并网点的频率值满足预设的一次调频触发条件时，根据光伏逆变器112的运行状态确定单机有功功率变化量，控制光伏发电厂110进行一次调频。具体地，上层控制器121根据每个光伏逆变器112的运行状态，通过与每个光伏逆变器112相应的单机调频模块122来调整每个光伏逆变器112输出的有功功率。

有功功率控制系统还可被配置为当光伏发电厂100的运行数据满足预设的二次调频条件的情况下，基于功率控制agc(自动发电控制)指令值对光伏逆变器112进行功率分配，并基于功率分配后的光伏逆变器112的agc指令值，调整光伏逆变器112输出的有功功率。

如上所述，目前光伏电站一次调频系统，是由上层控制器121根据场站并网点的频率测量值命令发电单元调整有功输出来实现。由于在光伏电厂安装有不同厂家的光伏逆变器，逆变器工作状态数据采集遵循各厂家的私有协议，目前并没有统一的数据接口标准。

这导致在现有光伏电厂基础上进行一次调频改造时，存在如下问题：在厂家人员存在的情况下，需要通过厂家人员配合实现数据通信，但所有数据都是在队列中排队实现数据转发，不能满足数据的实时性和一次调频的快速性要求；如果厂家人员不在现场，则无法实现通信，必须全套更换测控装置或通信柜，则已经运行的所有设备通信都需要全部重新调试，占用的资金和周期过长，且调试后的通信速率不一定满足一次调频要求。

本实用新型在尽可能少的改动已有通信链路的基础上，提出一种通信协议转换器，使得既能保证光伏逆变器或风电变流器原有通信链路被保留，又能实现快速一次调频控制。

图2示出了根据本实用新型实施例的能量变换装置300的结构框图。能量变换装置300可以为光伏逆变器或者风电变流器。

参照图2，能量变换装置300设置内部数据接口301，能量变换装置300通过内部数据接口301与通信协议转换器200通讯连接。

其中，通信协议转换器200包括：数据采集接口模块201，将采集的能量变换装置300的运行数据发送到处理器202；第一数据接口模块203，分别与处理器202和场级控制器220相连接，将从处理器204接收的能量变换装置300运行的数据发送到场级控制器220，并将从场级控制器220接收的agc控制指令发送到处理器204；第二数据接口模块204，分别与处理器202和外部控制器230相连接，将从处理器202接收的能量变换装置300的运行数据发送到外部控制器230，并将从外部控制器230接收的一次调频指令发送到处理器202；处理器202，将从第一数据接口模块203接收的agc控制指令和/或从第二数据接口模块204接收的一次调频指令发送到能量变换装置300。

作为示例，处理器202可确定接收到的agc控制指令和一次调频指令的优先级，也就说确定先执行agc控制指令还是一次调频指令。

作为示例，通信协议转换器200可接24v电源，如果现场无24v电源，则使用自带的电压转换器将220v电源转换为24v电源。

数据采集接口模块201可采集能量变换装置的运行数据。能量变换装置的通信参数和点表可灵活配置，为避免能量变换装置不支持不存在点的召唤，可将所有数据根据点地址差数据类型长度做分包处理。

作为示例，处理器202可将从数据采集接口模块201接收到的能量变换装置300的运行数据进行处理，并将处理后的能量变换装置300的运行数据分别发送到第一数据接口模块203和第二数据接口模块204。

作为示例，处理器202可将从数据采集接口模块201接收到的能量变换装置300的运行数据直接发送到第一数据接口模块203和第二数据接口模块204。

作为示例，处理器202可将从数据采集接口模块201接收到的能量变换装置300的运行数据直接发送到第一数据接口模块203，对从数据采集接口模块201接收到的能量变换装置300的运行数据进行处理，并将处理后的的数据分别发送到第二数据接口模块204。

作为示例，第二数据接口模块204通过并行的至少一个硬件通道将从处理器202接收到的与能量变换装置300有关的数据发送到外部控制器230，即，通过并行通道来传输数据。由于采用并行传输方式，能够提高数据传输速度，从而能够进行快速一次调频。

作为示例，第二数据接口模块204通过一个硬件通道将从处理器202接收到的能量变换装置300运行的数据发送到外部控制器230。

作为示例，通信协议转换器200还包括备份硬件通道，该备份硬件通道与将从处理器202接收到的能量变换装置300的运行数据发送到外部控制器230的一个硬件通道相应。

作为示例，第二数据接口模块204通过网络将能量变换装置300的运行数据发送到外部控制器230。

作为示例，第二数据接口模块204还自检与外部控制器230的通信状态，并将自检结果信号发送到处理器202，其中，处理器202响应于接收到第二数据接口模块204与外部控制器230未处于通信状态的自检结果信号，将从第一数据接口模块203接收到的agc控制指令发送到能量变换装置300。

具体地，当第二数据接口模块204自检到与外部控制器230未处于通信状态时，处理器202只需要从场级控制器220接收agc控制指令，并将agc控制指令发送到能量变换装置300以对能量变换装置进行控制。

作为示例，相较于从场级控制器220接收到的agc控制指令，处理器202优先处理从外部控制器230接收到的一次调频指令，也就是说，一次调频指令的优先级高于agc控制指令的优先级。

作为示例，处理器202为嵌入式处理器，数据采集接口模块201为rs-485接口模块，第一数据接口模块203为rs-485接口模块，第二数据接口模块204为以太网接口模块。rs-485接口模块可以以半双工模式采集能量变换装置的运行数据。

作为示例，通信协议转换器200可以基于ti的cortexa8处理器来实现。

图3示出了cortexa8处理器的拓扑图。

cortexa8处理器具有高主频高处理速度，高稳定性，具备多个(大于4个)232串行接口，具备两个以太网接口，网口具有独立ip，具备多个(大于4个)485串行接口，具有多个通讯串口，采用光耦隔离的方式，抗干扰能力强，主频1ghz，具备4g的固态硬盘，可存储新能源电站中各个发电节点的重要运行数据。cortexa8处理器包含6个通讯串口，该产品中，通过硬件开关设计，4个485串口通讯和4个232串口通讯，共享4个串行通讯接口，可以通过改变硬件板卡上的跳块，进行通讯方式的选择，丰富了不同的使用场合。cortexa8处理器采用adm2483brw作为通讯芯片，将处理器的串行数据转换为rs485对外串行接口，具有抗干扰特性，隔离外界的脉冲干扰和电磁辐射干扰。

以光伏电厂为例，在现有的一次调频控制中，数据接口模块通过将采集的逆变器数据以串口通讯的方式发送到上层控制器，上层控制器基于接收到的逆变器数据发出agc控制指令。由于数据以串口通讯的方式进行，因此导致数据传输的实时性较差，不能实现一次快速调频。而根据本实用新型的新能源电厂通信协议转换器，第一数据接口模块203可实现原有通信链路的数据转发功能。由于增加的第二数据接口模块204可以并行方式传输数据，并能从外部控制器230接收一次调频指令，因此不仅能够满足数据的快速传输，而且能够实现快速一次调频。

图4示出了根据本实用新型的实施例的新能源电厂的结构框图。

参照图4，新能源电厂400包括至少一个能量变换装置300。能量变换装置300的内部数据接口301与数据采集接口模块201相连接；外部控制器230，与第二数据接口模块204相连接，从第二数据接口模块204接收能量变换装置300的运行数据，并将一次调频指令发送到第二数据接口模块204；场级控制器220，与第一数据接口模块203相连接，从第一数据接口模块203接收与至少一个能量变换装置300有关的数据并将agc控制指令发送到第一数据接口模块203。其中，能量变换装置300为风电变流器或者光伏逆变器。通信协议转换器200已参照图2进行了描述，在此不做赘述。

通过本实用新型的实施例的通信协议转换器，能实现能量变换装置的运行数据(例如，逆变器数据)快速采集，并能满足一次调频需求,能够兼容不同厂家的逆变器通信协议,在一次调频触发时，一次调频系统和agc的配合不能实时满足时，此通信协议转换器能进行二次保护，保证优先一次调频，然后再进行agc控制；接线和配置满足各个逆变器厂家及各个测控厂家或者通信柜厂家，适用性强。

上面已经结合具体实施例描述了本实用新型，但是本实用新型的实施不限于此。在本实用新型的精神和范围内，本领域技术人员可以进行各种修改和变型，这些修改和变型将落入权利要求限定的保护范围之内。