阅读说明：本技术 新能源场站的批量控制方法、集控系统和通信网关机 (Batch control method and centralized control system for new energy station and communication gateway machine ) 是由 黄树帮 于 2018-06-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种能够确保新能源场站中远程批量控制的安全性的高效的批量控制方法、集控系统和通信网关机。批量控制方法包括：选择目标新能源场站中待批量控制的设备序列；通过针对所选择的设备序列进行安全闭锁逻辑校验来实现批量控制的预置,以确定该批量控制操作的安全性；以及在所述批量控制的预置成功的情况下,执行所选择的设备序列的批量控制。(The invention provides an efficient batch control method, a centralized control system and a communication gateway machine which can ensure the safety of remote batch control in a new energy station. The batch control method comprises the following steps: selecting an equipment sequence to be controlled in batches in a target new energy station; presetting batch control is realized by carrying out safety locking logic verification on the selected equipment sequence so as to determine the safety of the batch control operation; and executing the batch control of the selected equipment sequence under the condition that the preset of the batch control is successful.)

新能源场站的批量控制方法、集控系统和通信网关机

技术领域

本发明涉及一种新能源场站控制方法，具体地，涉及一种新能源场站的批量控制方法、集控系统和通信网关机。

背景技术

随着各发电厂商新能源场站(包括风电场站、光伏电站等)的集中监控中心(以下简称集控中心)的建设和推广，集控中心的运行人员借助集中监控系统(以下简称集控系统)远程对新能源场站中的风机、光伏逆变器等设备进行预警、监测、控制和分析等业务。在控制业务方面，运行人员常进行的控制操作包括设备启机、停机、复位等。由于新能源场站中的设备数量众多，运行人员在日常运维检修期间往往需要同时对多个设备进行同一类操作，为此大多数集控系统都提供批量控制功能。

另一方面，电网调控中心也具有新能源场站设备的调度控制权。

但是，目前大多数集控系统的批量控制功能都未考虑到多方控制存在的控制优先级、互斥性方面的安全问题。比如电网调控中心出于电网安全稳定目的正在对风电场进行有功功率控制，这时集控中心的批量启停机操作可能会破坏该有功功率控制的效果，造成安全风险。另外，大批量设备的启停机，同样可能会给电网的稳定造成较大的波动。总之，目前的集控系统的批量控制功能由于未考虑批量控制可能给电网造成的潮流波动和安全稳定风险，也未考虑到集控中心与电网调控中心的控制优先级和互斥性，所以存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明是鉴于以上问题而提出的，其目的在于提供一种能够确保新能源场站中远程批量控制的安全性的高效的批量控制方法、集控系统和通信网关机。

根据本发明的一方面，提供一种新能源场站的批量控制方法，包括：选择目标新能源场站中待批量控制的设备序列；通过针对所选择的设备序列进行安全闭锁逻辑校验来实现批量控制的预置，以确定该批量控制操作的安全性；以及在所述批量控制的预置成功的情况下，执行所选择的设备序列的批量控制。

根据本发明的另一方面，提供一种新能源场站的集控系统，包括：设备序列选择单元，其选择目标新能源场站中待批量控制的设备序列；批量控制预置单元，通过针对所选择的设备序列进行安全闭锁逻辑校验来实现批量控制的预置，以确定该批量控制操作的安全性；以及批量控制执行单元，在所述批量控制的预置成功的情况下，执行所选择的设备序列的批量控制。

根据本发明的又一方面，提供一种新能源场站的通信网关机，包括：安全闭锁逻辑校验单元，其根据所述新能源场站的集控系统的批量控制的预置指示，针对所选择的设备序列进行安全闭锁逻辑校验，以确定该批量控制操作的安全性。

根据本发明，通过设计先预置后执行的批量控制模式，并在预置阶段针对设备序列进行安全闭锁逻辑校验，然后根据预置返校结果来决定是否允许批量控制的执行，由此能够确保批量控制整个过程的安全性。

附图说明

图1是示出新能源场站的控制系统的示意图；

图2是示出根据本发明的实施方式一的新能源场站的批量控制方法的流程图；

图3是示出图2的方法中的批量控制的预置步骤的详细过程的流程图；

图4是示出图2的方法中的批量控制的执行步骤的详细过程的流程图；

图5是示出根据本发明的实施方式二的新能源场站的批量控制方法的流程图；

图6是示出图5的方法中的批量控制的预置步骤的详细过程的流程图。

图7是示出根据本发明的实施方式三的集控系统的构成的框图；

图8是示出根据本发明的实施方式三的通信网关机的构成的框图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。

图1是示出新能源场站的控制系统的示意图。

如图1所示，新能源场站的控制系统(以下简称控制系统)1包括集控系统2、电网调控系统3、中央监控系统4、通信网关机5和AGC(Automatic Generation Control，自动发电控制)装置6。

集控系统2和电网调控系统3都是远方控制系统，电网调控系统3的控制优先级高于集控系统2。在“无人值班、少人值守”的运行模式下，新能源场站主要借助集控系统2和电网调控系统3实现远方监控和自动控制。集控系统2具备对各无人值班新能源场站相关设备及运行情况进行远方遥控、遥测、遥调、遥视、遥脉等功能。

另外，中央监控系统4、通信网关机5和AGC装置6是与各新能源场站(例如图1中示出的风电场站A和光伏电站B)分别对应的场站内控制系统，中央监控系统4的控制优先级比集控系统2更高。

通信网关机5是负责其所处的新能源场站中的所有设备的数据采集、数据预处理、控制、通信等功能服务的网关设备或服务器。

集控系统2的控制指令通过通信网关机5下发给各场站端设备，例如风电场站A中的风机7、光伏电站B中的光伏逆变器8等。各场站内的设备的设备运行状态由通信网关机5采集并发送到集控系统2。电网的有功功率计划曲线或有功功率控制指令由电网调控中心的AGC主站系统下发给AGC装置6，由AGC装置6根据预置的控制策略来控制每台风机7、光伏逆变器8的有功出力，进而保证风电场A、光伏电站B等的有功功率满足电网的有功功率计划值。

在各场站内部，通信网关机5和AGC装置6都挂接在站内的同一个通信网络中。通信网关机5不仅可以实时地获取风机7、光伏逆变器8的设备状态，也可以实时获取AGC装置6的自动投退状态。在各场站外部，场站内的通信网关机5通过远动通信网络(包括专线和专网方式)与集控系统2进行通信。

需要说明的是，虽然在图1中示出了风电场站A和光伏电站B，但这仅是示例性的，控制系统1当然可以仅包括多个风电场站A或仅包括多个光伏电站B，另外当然也可以既包括多个风电场站A又包括多个光伏电站B。

还需要说明的是，控制系统1与现有的控制系统相比，在场站的批量控制的实现上是不同的。批量控制指对新能源场站中的多台设备(如风机7、光伏逆变器8等)进行一次性批量启机、停机、复位等控制操作。

下面详细说明控制系统1所实现的批量控制。

(实施方式一)

图2是示出根据本发明的实施方式一的新能源场站的批量控制方法的流程图。

如图2所示，该批量控制方法的处理流程首先在步骤210，选择目标新能源场站中待批量控制的设备序列。作为一例，可以选择风电场站A中的多个风机7作为待批量控制的设备序列。此外，可以利用设备编号序列来表示所选择的设备序列。

接着，在步骤220，通过针对所选择的设备序列进行安全闭锁逻辑校验来实现批量控制的预置，以确定该批量控制操作的安全性。

在步骤230，根据安全闭锁逻辑校验的结果判定批量控制的预置是否成功。具体地，如果安全闭锁逻辑校验的结果是校验通过，则判定为预置成功，并前进至步骤240，如果安全闭锁逻辑校验未通过，则判定为预置失败，并结束该批量控制方法的处理流程。

在步骤240，执行所选择的设备序列的批量控制。

图3是示出图2的方法中的批量控制的预置步骤220的详细过程的流程图。

如图3所示，首先在步骤310，集控系统2指示通信网关机5执行所选择的设备序列的批量控制的预置。

在本实施方式中，集控系统2通过对通信网关机5下发针对所选择的设备序列的批量控制的预置指令，来指示通信网关机5执行批量控制的预置。具体地，预置指令以扩展规约、例如104规约或内部通信规约的方式下发到通信网关机5，且预置指令中包含设备编号序列、设备操作类型序列和控制参数序列，或者仅包含其中的任意一项或任意两项。其中，设备编号序列是所选设备序列的编号组成的序列；设备操作类型序列表示对所选的设备序列要进行的批量控制的类型，包括启机、停机、复位等；控制参数序列包含在该批量控制中要使用的参数。

在步骤320，通信网关机5检查所选择的设备序列中每台设备是否处于可远方控制状态。具体地，根据预置指令中的设备编号序列，检查每台设备的就地/远方控制字的状态，如果有某些设备状态处于就地状态，则这些设备处于远方不可控状态，应转至步骤360以闭锁批量控制功能。如果全部设备状态均处于远方状态，则这些设备处于远方可控状态，可以前进至步骤330继续执行安全闭锁逻辑校验。本步骤中，通信网关机5可实时获取设备的远方/就地控制字的实时状态，并且当某台设备的此控制字状态改变时，也会立即上送给通信网关机5。

接着，在步骤330，检查场站的AGC装置的有功控制是否处于退出运行状态。具体地，如果AGC装置6处于自动投入运行状态，则考虑到电网有功功率自动控制相对于集控中心远程控制具有更高的优先级，为了防止批量控制操作影响到AGC装置6的有功自动控制效果，此时应该转至步骤360以闭锁批量控制功能。否则，如果AGC装置6处于退出运行状态，则可以前进至步骤340继续执行安全闭锁逻辑校验。

接着，在步骤340，检查批量控制将引起的场站出力变化是否小于限值。

具体地，该步骤中的限值可以是新能源并网技术规定里要求的正常情况下有功功率变化的最大限值，也可以是根据场站情况预先设定的限值。此外，通信网关机5根据预置指令中的设备编号序列、设备操作类型序列、控制参数序列，并根据配置好的整个场站中所有风机7或光伏逆变器8的机型、额定功率等，计算如果针对该设备序列进行由设备操作类型序列所指定的批量操作、例如启停操作则将造成的有功功率的变化量，并判断该变化量是否超过限值。

以某一额定装机容量为45MW风电场(共25台风机)为例，根据下表1中所示出的GB/T-19963《风电场接入电力系统技术规定》标准的有功功率限值要求，假如批量停机10台风机，当计算出将造成的有功变化量超过15MW(33.33％×额定容量≈15MW)时，认为该批量控制操作可能会对电网安全稳定造成较大波动，此时应该转至步骤360以闭锁批量控制功能。

表1正常运行情况下风电场有功功率变化限值

风电场装机容量(MW)	10分钟内有功功率变化最大限值(MW)
		＜30	10
30～50	全场装机容量/3
		＞150	50

接着，在步骤350，确定安全闭锁逻辑校验通过。具体地，由于步骤320-340的逻辑校核全部通过，所以通信网关机5最终确定要进行的批量控制操作是安全的而不会对电网的稳定造成影响，从而返回安全逻辑校验通过的结果。由此，集控系统2根据该结果，可以判定为所选择的设备序列的批量控制的预置成功。

在步骤360，确定安全闭锁逻辑校验不通过。由此，集控系统2根据该结果，可以判定为所选择的设备序列的批量控制的预置失败，从而结束整个批量控制过程。

需要说明的是，虽然在图3中说明的是由通信网关机5执行安全闭锁逻辑校验，但是这是考虑到远动通信的时延和通信干扰等因素，为保证控制的正确性和可靠性而通过通信网关机5来实现的，当然并不限于此，也可以根据实际情况，通过集控系统2与通信网关机5及AGC装置6进行通信，由集控系统2进行该安全闭锁逻辑校验，在此情况下也可按与图3同样的过程来实现。

还需要说明的是，虽然在图3中说明的安全闭锁逻辑校验包含三个检查步骤320-340，但是也可以仅执行其中的任意一项或任意两项检查步骤来进行安全闭锁逻辑校验。

接着，图4是示出图2的方法中的批量控制的执行步骤240的详细过程的流程图。

如图4所示，首先在步骤410，集控系统2指示通信网关机5对所选择的设备序列执行批量控制。具体地，集控系统2通过对通信网关机5下发批量控制执行指令，来指示通信网关机5进行批量控制的执行。

接着，在步骤420，通信网关机5分别指示设备序列中的各个设备启动与所述批量控制相应的控制操作。具体地，通信网关机5将批量控制执行指令分解成逐条针对单个设备的控制指令，下发给各个设备执行。

在步骤430，通信网关机5实时获取每个设备的控制操作的执行结果并进行汇总。

在步骤440，通信网关机5将所汇总的批量控制的执行结果返回给集控系统2。

由此，整个批量控制过程结束。

需要说明的是，虽然在图4中说明的是由通信网关机5进行批量控制的执行，但是这是考虑到远动通信的时延和通信干扰等因素，为保证控制的正确性和可靠性而通过通信网关机来实现，当然并不限于此，也可以根据实际情况，通过集控系统2与通信网关机5进行通信，由集控系统2进行批量控制的执行，在此情况下，也可按与图4同样的过程来实现。

根据本实施方式的新能源场站的批量控制方法，在对新能源场站中的风机、光伏逆变器等设备进行批量控制时采用先预置后执行、并且在预置时针对设备序列进行安全闭锁逻辑检查的方法，能够避免现有技术中的批量操作可能引起的安全风险，能够严格确保远程批量控制的安全性。进而，在安全闭锁逻辑检查中实时获取风机、光伏逆变器等设备的远方/就地状态、新能源场站AGC装置的投退状态，并结合工程配置的静态数据信息如风机额定功率、风场额定功率等自动计算批量控制涉及的发电出力变化是否超出了规定的限值。由于这些逻辑既考虑了电网调度控制相对于新能源集控中心控制的高优先级，又考虑了新能源场站设备批量控制时对电网安全稳定可能造成的冲击，所以能够进一步保障电网安全稳定运行。

另外，目前现有的集控系统的批量控制功能一般是通过单个控制指令逐一循环的发送来控制多台设备的启停操作的。这种批量控制模式存在以下不足：从通信规约层面没有专门的批量控制指令，仅采用单个控制指令的循环发送，造成批量控制指令在执行过程中交互过多，导致控制效率低下，可靠性下降。

相对于此，本发明是通过集控系统的一条控制预置指令+一条控制执行指令和通信网关机的多条控制执行指令的结合来实现批量控制的，这大大简化了现有技术中那样从集控系统循环逐条下发所有控制指令的方法所造成的交互复杂性，能够提高批量控制的效率。

从而，本发明既能够提升新能源集控系统的远程操作能力，又能够保障电网安全稳定运行。

(实施方式二)

在集控系统中，批量控制可分为常规批量控制和紧急调令批量控制两种类型。常规批量控制主要用于日常运行或检修期间的远程批量启机、停机操作。紧急调令批量控制用于电网调控部门在电网事故或紧急情况下，将紧急调令告知集控中心，由集控中心执行全场急停或批量停机等操作。两者的主要区别是，紧急控制情况下，新能源场站有功功率变化可超出电力系统调度机构规定的有功功率变化最大限值，而常规情况下有功功率变化必须严格满足规定的最大限值要求。上述实施方式一中的批量控制方法可作为常规批量控制方法来使用。

下面说明适于作为紧急调令批量控制的方法。图5是示出根据本发明的实施方式二的新能源场站的批量控制方法的流程图。

如图5所示，该批量控制方法的处理流程首先在步骤510，获取电网调控中心的电网调令号并选择目标新能源场站中待批量控制的设备序列。在此，电网调令号是电网调控中心在电网事故或紧急情况下，为了对新能源场站进行紧急调令批量控制而告知给集控系统2的。

接着，在步骤520，对电网调令号和待批量控制的设备序列进行再次确认。为了确保紧急调令批量控制的安全性，只有当电网调令号和待批量控制的设备序列的信息与之前获取的信息完全一致时，紧急批量控制操作才能继续往下执行。否则，批量控制操作应该终止。

在步骤530，判定电网调令号和待批量控制的设备序列的再次确认是否成功。在再次确认成功的情况下，前进至步骤540，否则结束该处理流程。

接着，在步骤540，通过针对所选择的设备序列进行安全闭锁逻辑校验来实现批量控制的预置，以确定该批量控制操作的安全性。

在步骤550，根据安全闭锁逻辑校验的结果判定批量控制的预置是否成功。具体地，如果安全闭锁逻辑校验的结果是校验通过，则判定为预置成功，并前进至步骤560，如果安全闭锁逻辑校验未通过，则判定为预置失败，并结束该批量控制方法的处理流程。

在步骤560，执行所选择的设备序列的批量控制。

图6是示出图5的方法中的批量控制的预置步骤540的详细过程的流程图。

如图6所示，首先在步骤610，集控系统2指示通信网关机5执行所选择的设备序列的批量控制的预置。该步骤与实施方式一的图3中的步骤310相同，在此省略重复的说明。

接着，在步骤620，通信网关机5检查所选择的设备序列中每台设备是否处于可远方控制状态。该步骤与实施方式一的图3中的步骤320相同，在此省略重复的说明。

接着，在步骤630，确定安全闭锁逻辑校验通过。由此，最终确定要进行的批量控制操作是安全的，从而集控系统2根据该结果，可以判定为所选择的设备序列的批量控制的预置成功。

在步骤640，确定安全闭锁逻辑校验不通过。由此，集控系统2根据该结果，可以判定为所选择的设备序列的批量控制的预置失败，从而结束整个批量控制过程。

可以看出，与实施方式一的批量控制方法相比，本实施方式的批量控制方法在安全逻辑校验中省去了AGC装置6的有功控制的运行状态的检查和有功功率变化限值的安全校核流程。

需要说明的是，虽然在图6中说明的是由通信网关机5执行安全闭锁逻辑校验，但是如上面的实施方式一中所述也可以通过集控系统2与通信网关机5及AGC装置6进行通信，由集控系统2进行该安全闭锁逻辑校验，在此情况下也可按与图6同样的过程来实现。

此外，图5中的设备序列的批量控制的执行步骤560的详细过程与实施方式一中的图4的过程相同，在此省略详细的说明。

根据本实施方式的新能源场站的批量控制方法，与实施方式一的方法相比，省去了安全闭锁逻辑检查中的AGC装置的有功控制的运行状态的检查和有功功率变化限值的安全校核步骤，而仅包含电网调令有关的监护确认机制，从而能够应对紧急情况下电网调令应急控制要求，进行电网调度令下的紧急批量控制。

(实施方式三)

本实施方式对实现上述实施方式一、实施方式二的批量控制方法的集控系统2和通信网关机5的构成进行详细描述。

图7是示出根据本发明的实施方式三的集控系统的构成的框图。

如图7所示，本实施方式的集控系统2包括：设备序列选择单元21、批量控制预置单元22、批量控制执行单元23。

设备序列选择单元21选择目标新能源场站中待批量控制的设备序列。

批量控制预置单元22通过针对所选择的设备序列进行安全闭锁逻辑校验来实现批量控制的预置，以确定该批量控制操作的安全性。

在一个实施例中，批量控制预置单元22包括安全闭锁逻辑校验单元221，该安全闭锁逻辑校验单元221通过与该场站中的通信网关机5进行通信，检查所述设备序列中每台设备是否处于可远方控制状态、和/或检查该场站的AGC装置6的有功控制是否处于退出运行状态、和/或检查该批量控制引起的场站出力变化是否小于限值。

在另一个实施例中，批量控制预置单元22可以不包含安全闭锁逻辑校验单元221，而指示该场站内的通信网关机5执行所选择的设备序列的批量控制的预置，由通信网关机5进行该设备序列的安全闭锁逻辑校验，批量控制预置单元22从该通信网关机5获取安全闭锁逻辑校验的结果。在一个实施例中，批量控制预置单元22通过以扩展规约的方式对通信网关机5下发预置指令来指示通信网关机5执行所述设备序列的批量控制的预置，所述预置指令中包含表示所述设备序列的设备编号序列、和/或表示要进行的批量控制的操作类型的设备操作类型序列、和/或表示在该批量控制中要使用的参数的控制参数序列。

并且，在安全闭锁逻辑校验通过的情况下，批量控制预置单元22判定为所述批量控制的预置成功。

批量控制执行单元23在批量控制预置单元22的批量控制的预置成功的情况下，执行所选择的设备序列的批量控制。在一个实施例中，批量控制执行单元23指示该场站中的通信网关机5对所选择的设备序列执行批量控制，进而通信网关机5分别指示所述设备序列中的各个设备启动与所述批量控制相应的控制操作，实时获取每个设备的控制操作的执行结果并进行汇总，批量控制执行单元23从通信网关机5获取所述批量控制的执行结果。

上述构成的集控系统2能够实现上述实施方式一的批量控制方法，可用于实现常规批量控制。

进而，集控系统2还可选地包括获取单元24、再次确认单元25。

获取单元24获取电网调控中心的电网调令号。

再次确认单元25进行所述电网调令号和所选择的设备序列的再次确认。

进而，在再次确认单元25进行了电网调令号和所选择的设备序列的再次确认的情况下，批量控制预置单元22中的安全闭锁逻辑校验单元221通过与该场站中的通信网关机5进行通信，仅检查所述设备序列中每台设备是否处于可远方控制状态。或者，批量控制预置单元22指示通信网关机5进行该检查。

由此，集控系统2能够进而实现上述实施方式二的批量控制方法，可用于实现紧急调令批量控制。

图8是示出根据本发明的实施方式三的通信网关机的构成的框图。

如图8所示，本实施方式的通信网关机5包括：安全闭锁逻辑校验单元51和批量控制执行单元52。

安全闭锁逻辑校验单元51根据新能源场站的集控系统2的批量控制的预置指示，针对所选择的设备序列进行安全闭锁逻辑校验，以确定该批量控制操作的安全性。

具体地，在一个实施例中，安全闭锁逻辑校验单元51检查所述设备序列中每台设备是否处于可远方控制状态、和/或检查该场站的AGC装置6的有功控制是否处于退出运行状态、和/或检查所述批量控制引起的场站出力变化是否小于限值。

在另一实施例中，安全闭锁逻辑校验单元51仅检查所述设备序列中每台设备是否处于可远方控制状态。

批量控制执行单元52根据集控系统2的批量控制的执行指示，分别指示所述设备序列中的各个设备启动与所述批量控制相应的控制操作，实时获取每个设备的控制操作的执行结果并进行汇总，并将所汇总的批量控制的执行结果返回给集控系统2。

根据本发明的一个实施方式，还提供一种计算机设备。所述计算机设备包括处理器和存储器，存储器存储有能够在处理器上执行的计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现根据本发明的新能源场站的控制方法的步骤。

此外，应该理解，根据本发明示例性实施方式的装置中的各个单元可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个单元。

此外，根据本发明示例性实施方式的方法可以被实现为计算机可读记录介质中的计算机程序。本领域技术人员可以根据对上述方法的描述来实现所述计算机程序。当所述计算机程序在计算机中被执行时实现本发明的上述方法。

尽管已经参照其示例性实施方式具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。