一种自动获得风电场场用电率的系统及方法与流程

本发明涉及风电场设备技术领域，具体的说是一种自动获得风电场场用电率的系统及方法。

背景技术

综合厂用率电是风力发电企业主要运行经济指标，也是发电集团开展对管理的主要指标之一，加强综合厂用电率分析能有效减少厂用电消耗、降低厂用电率。利用集中监控系统对风电场厂用电率进行实时监控，具有实时性、准确性，能更加有效的对厂用电进行分析，对风电场投资决策提供重要依据。

集控中心获取风电场的用电及各种电度表的数据的常规方法是通过人工抄表的方式，此种抄表方式能够满足对单个风电厂或者少量电场的电量管理，在时间充裕的情况下，通过手动抄录表计数据，人工计算出厂用电率；但是在对多个风电场的电能量进行管理的时候，人工计算耗时巨大，准确度和及时性得不到保障，特别是对于少人或无人值守模式的场站，人工抄录电能表数据的方法不适用。

中国专利文献CN208421881U公开了一种风电场发电量管理系统，包括设置在风电场端的检测分析系统和设置在控制端的显示控制系统，所述检测分析系统包括多个，分设于不同区域的风电场；所述的检测分析系统用于获取风电场端的运行数据和分析数据；所述的显示控制系统用于储存、分析、显示检测分析系统发送的各种数据；所述检测分析系统包括用于采集风电场的运行数据的数据采集系统和用于生成发电量分析数据的电量分析子系统，所述数据采集子系统和电量分析子系统均通信连接所述的显示控制系统。该专利基于大数据平台，利用对风电场端设备的运行信息进行采集，形成管理数据库，从而方便了专家在线诊断，对发电量进行在线分析，但该专利中的系统检测的风电场逐渐增加后，传输的数据会越来越多，容易占用传输线路造成数据拥堵，严重时会造成数据丢失，同时当数据量巨大时，由于不同设备传输的信号种类不同，数据处理服务器在进行数据处理时，耗费大量时间，大大增加了系统负荷，并且该系统在传输过程中信号保密性较差，安全性较低。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明公布了一种自动获得风电场场用电率的系统及方法，本发明利用光信号传播速率高、容量大、传播距离长、安全性高的特点，配合电能量采集器具有连续采集和输出报文的功能，将数据按照特定传输协议进行传输，解决了现有技术中数据传输和处理过程耗时量大、信号损耗大和安全性低的问题。

本发明所公开的具体的技术方案如下：一种自动获得风电场场用电率的系统，包括电能表数据层、数据采集层、数据传输层和数据应用层，各层之间呈纵向结构，各层之间采用网线连接，例如双绞线、同轴电缆或光缆。

所述电能表数据层包括计量CT、计量PT和电能表，所述计量CT用于获得风电场电流数据；所述计量PT用于获得风电场电压数据；所述电能表用于将电流和电压转化为数字信号，以相对应的协议输出。

所述数据采集层包括电能量采集器、规约转换器和代理服务器，所述电能量采集器用于接收电能表传输过来的报文，并输出调度及其他机构需要的报文；所述规约转换器用于接收电能采集器转换出的标准协议报文，并将报文送至代理服务器；所述代理服务器用于将规约转换器及风机能量管理平台传输过来的报文集中处理，统一成标准报文并传送。

所述数据传输层包括站端、第一交换机、路由器、纵向加密设备、同轴电缆和集控专用网络，所述站端、所述第一交换机和所述路由器为网络设备，用于将代理服务器中传送的报文汇聚并进行传送，所述站端和所述纵向加密设备为安全防护设备，用于保护设备以及对数据报文进行加密和解密操作，所述集控专用网络用于将电能量信号从风电场端传输至集控中心端；所述数据传输层以集控专用网络为对称中心，两侧由内向外对称设置所述路由器、所述纵向加密设备和所述第一交换机；所述同轴电缆用于所述路由器与所述集控专用网络之间的信号传输，

所述数据应用层包括数据处理服务器、数据存储服务器、第二交换机和工作站，以所述第二交换机为中心，所述数据处理服务器、所述数据存储服务器和所述工作站呈星型分布，所述数据处理服务器用于将数据传输层传送来的电量数据进行加工；所述数据存储服务器用于将传送来的电量数据存储在数据库中，形成历史数据；所述第二交换机用于交换传输数据处理服务器、数据存储服务器和工作站之间的数据信息；所述工作站用于将报文编译成计算机数据，以图形及报表形式展示，或利用公式编辑工具将指标数据直接展示出来，以便进行监控。

进一步的，所述集控专用网络包括两组SDH光端机和通信传输网络，其中一组SDH光端机位于风电场站端一侧，另一组位于集控中心站端一侧，所述通信传输网络连通所述SDH光端机。

进一步的，所述电能表与所述计量CT和计量PT之间分别采用二次线连接。

进一步的，所述路由器与所述SDH光端机之间采用2M同轴电缆连接。

进一步的，所述电能量采集器与所述电能表采用串口线或网线连接；所述电能量采集器与所述规约转换器采用网线连接。

利用上述的自动获得风电场场用电率的系统，本发明还提供了一种自动获得风电场场用电率的方法。

所述方法的具体步骤包括：

S01.电能表通过计量CT和计量PT获得风电场实时的电流和电压数据，并将获得的数据转化成数字信号；

S02.电能表将数字信号以相对应的协议形式传输至电能量采集器，电能量采集器接收信号后将信号转换为对应的标准协议报文，并传输至规约转换器；

S03.规约转换器将报文以对应的规约协议形式传送至代理服务器，将规约转换器以及风机能量管理平台传输的报文集中处理，转换成统一的对应的标准协议报文，并传输至数据传输层；

S04.数据传输层中位于风电场一端的第一交换机将代理服务器传输的报文汇聚并传输至纵向加密设备；

S05.纵向加密设备对数据进行加密后，传输至风电场端的路由器，再经由同轴电缆传输至SDH光端机中；

S06.SDH光端机将同轴电缆传输的电信号转化为光信号，并经过通信传输网络，将光信号数据传输至集控中心端的SDH光端机中，将光信号转化为电信号后，经同轴电缆传输至集控中心端的路由器中；

S07.集控中心端的路由器将接收到的数据信号传输至纵向加密设备中进行信号解密，解密后的信号传输至集控中心端的第一交换机；

S08.集控中心端的交换机将数据信号流拆分，并传输至数据应用层；

S09.数据应用层中一方面数据处理服务器将接收到的数据信号进行处理后，将处理过的数据信号上传后台服务器，经工作站编译成电量数据，以图表形式展示出来；另一方面数据存储服务器将数据存储在数据库中，形成历史数据，经工作站以报表形式展示出来。

进一步的，数据应用层中的工作站根据企业规定利用公式编辑工具进行数据计算得到指标数据，并将指标数据直接展示出来。

电能表与电能量采集器之间的数据传输协议采用DL/T 645规约；电能量采集器与规约转换器之间的数据传输协议采用DL/T 719或MODBUS规约；规约转换器与代理服务器之间的数据传输协议采用IEC104规约；代理服务器与数据处理服务器之间的数据传输协议采用IEC104规约。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

1)本发明可使集控中心同时监测多个风电场，直接获取到电能量的实时数据和历史数据，并且利用报表及图表，可自动计算出厂用电量和厂用电率，简化了工作流程，提高了操作人员的工作效率。

2)本发明中采用光信号远距离传输数据，使数据及时完整地传输到集控中心，进行存储和处理，具有高准确性、高安全性和高及时性。

3)本发明中固定的传输协议，将数据统一集中后传输，使电能量数据完整的转发，无丢包、乱帧现象。

4)本发明自动检测和记录电量数据，降低了人力资源，节省了成本。

5)本发明的实时数据和历史数据，可为企业的固定资产管理提供数据来源，便于对日后的厂用电率降低提供指导。

附图说明

图1是本发明实施例的一种自动获得风电场场用电率的系统的结构图；

图2是本发明实施例以报表形式显示的历史数据展示图；

图3是本发明实施例以图表形式显示的实时数据展示图；

图4是本发明实施例中数据应用层的内部报文展示图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：

如图1所示，该实施例提供了一种自动获得风电场场用电率的系统，包括电能表数据层、数据采集层、数据传输层和数据应用层，各层之间呈纵向结构，各层之间采用网线连接，例如双绞线、同轴电缆或光缆。

所述电能表数据层包括计量CT、计量PT和电能表，所述电能表与所述计量CT和计量PT之间分别采用二次线连接。所述计量CT用于获得风电场电流数据；所述计量PT用于获得风电场电压数据；所述电能表用于将电流和电压转化为数字信号，以DL/T 645规约协议进行传输。

所述数据采集层包括电能量采集器、规约转换器和代理服务器，所述电能量采集器与所述电能表采用串口线或网线连接；所述电能量采集器与所述规约转换器采用网线连接。所述电能量采集器用于接收电能表传输过来的报文，并输出调度及其他机构需要的报文；所述规约转换器用于接收电能采集器以DL/T 719或MODBUS规约协议转换出的报文，并将报文送至代理服务器；所述代理服务器用于将规约转换器及风机能量管理平台传输过来的报文集中处理，统一以IEC104规约协议转换并传送报文。

所述数据传输层包括站端、第一交换机、路由器、纵向加密设备、同轴电缆和集控专用网络，所述站端、所述第一交换机和所述路由器为网络设备，用于将代理服务器中传送的报文汇聚并进行传送，所述站端和所述纵向加密设备为安全防护设备，用于保护设备以及对数据报文进行加密和解密操作，所述集控专用网络用于将电能量信号从风电场端传输至集控中心端；所述数据传输层以集控专用网络为对称中心，两侧由内向外对称设置所述路由器、所述纵向加密设备和所述第一交换机；所述同轴电缆用于所述路由器与所述集控专用网络之间的信号传输。

所述集控专用网络包括两组SDH光端机和通信传输网络，其中一组SDH光端机位于风电场站端一侧，另一组位于集控中心站端一侧，所述通信传输网络连通所述SDH光端机。

所述路由器与所述SDH光端机之间采用2M同轴电缆连接。

结合图2-4所示，所述数据应用层包括数据处理服务器、数据存储服务器、第二交换机和工作站，以所述第二交换机为中心，所述数据处理服务器、所述数据存储服务器和所述工作站呈星型分布，所述数据处理服务器用于将数据传输层传送来的电量数据进行加工；所述数据存储服务器用于将传送来的电量数据存储在数据库中，形成历史数据；所述第二交换机用于交换传输数据处理服务器、数据存储服务器和工作站之间的数据信息；所述工作站用于将报文编译成计算机数据，以图形及报表形式展示，或利用公式编辑工具将指标数据直接展示出来，以便进行监控。

利用上述的自动获得风电场场用电率的系统，本发明还提供了一种自动获得风电场场用电率的方法。

所述方法的具体步骤包括：

S01.电能表通过计量CT和计量PT获得风电场实时的电流和电压数据，并将获得的数据转化成数字信号；

S02.电能表将数字信号转化为DL/T 645规约协议形式报文，并传输至电能量采集器，电能量采集器接收信号后将信号转换为DL/T 719或MODBUS规约协议的报文，并传输至规约转换器；

S03.规约转换器将报文转化为IEC104规约协议的报文传送至代理服务器，代理服务器将规约转换器以及风机能量管理平台传输的报文集中处理，转换成统一的IEC104规约协议的报文，并传输至数据传输层；

S04.数据传输层中位于风电场一端的第一交换机将代理服务器传输的报文汇聚并传输至纵向加密设备；

S05.纵向加密设备对数据进行加密后，传输至风电场端的路由器，再经由同轴电缆传输至SDH光端机中；

S06.SDH光端机将同轴电缆传输的电信号转化为光信号，并经过通信传输网络，将光信号数据传输至集控中心端的SDH光端机中，将光信号转化为电信号后，经同轴电缆传输至集控中心端的路由器中；

S07.集控中心端的路由器将接收到的数据信号传输至纵向加密设备中进行信号解密，解密后的信号传输至集控中心端的第一交换机；

S08.集控中心端的交换机将数据信号流拆分，并传输至数据应用层；

S09.数据应用层中一方面数据处理服务器将接收到的数据信号进行处理后，转化为企业内部报文，将处理过的数据信号上传后台服务器，经工作站编译成电量数据，以图表形式展示出来；另一方面数据存储服务器将数据存储在数据库中，形成历史数据，经工作站以报表形式展示出来。

数据应用层中的工作站还可根据企业规定利用公式编辑工具进行数据计算得到指标数据，并将指标数据直接展示出来。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。