基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法，该系统包括数据采集模块，用于：通过OPC客户端访问风电场的设备数据，得到第一数据集；其中，风电场的SCADA系统的数据访问接口作为OPC客户端，通过与满足不同通信协议的多个OPC服务器通讯采集设备数据；数据处理模块，用于：对第一数据集进行预设数据处理，得到第二数据集；检测分析模块，用于：根据第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。本发明专利技术提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法，在低成本的基础上有效地实现了风电场运行状态检测。行状态检测。行状态检测。

【技术实现步骤摘要】
基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及风力发电
，具体涉及一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法。

技术介绍

[0002]随着新型电力系统的建设，可再生能源得到了快速广泛的应用。其中，风力发电技术相对较为成熟，成本较低，随着发电成本的降低而不断稳定且快速发展，风电装机量长期保持10％以上增长率，2021年中国风电装机量占比国内发电装机总量的13.8％，风力发电发电量占全国发电总量的8.04％。风力发电也有自身的劣势：风电机组一般分布面积广、数量多，并且远离监控中心，工作环境恶劣，特别是近年来发展迅速的海上风电系统，给风电场的运维工作带来了巨大困难。
[0003]对于风电场的运行状态检测，主要通过现场运维人员实际观测、报警系统监测和增加传感器检测实现。现场运维人员实际观测一般依靠经验，由于风电场较大，各个风机直接距离较远，由运维人员实际检查非常不方便，海上风电场的检查更不方便；运行状态的报警系统则通过设定运行状态阈值，当采集到的运行数据超过阈值时进行报警，这种仅能对非常简单和常见的运行状态故障进行检测报警，对于潜在故障或多方面因素引起的故障则无能为力；增加传感器检测一般有摄像头、声发射、应变、热成像、油质、扭矩和脉冲等传感器，这些新增传感器会增大投资成本，现场安装实施不方便，且部分设备需要专门配备运维人员，风电场一般也不愿意新增设备和投资。
[0004]目前，各风机生产商提供与风机配套的SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制)系统，以供进行设备数据的统计分析。SCADA系统可以获取风电场数据，但是各风机生产商所提供的SCADA系统之间互不兼容，数据不能交互，难以实现对风电场中不同类型风电机组的统一监控与管理。
[0005]因此，如何以较低的成本有效地实现风电场的运行状态检测成为亟需解决的技术难题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法。
[0007]本专利技术提供一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统，包括一个或多个OPC服务器；分别与各风电场设备通信连接；所述OPC服务器还与OPC客户端通信连接；
[0008]所述OPC服务器用于采集支持多种协议的风电场的设备数据，并基于OPC协议将所述支持多种协议的风电场的设备数据进行转化后发送给OPC客户端；所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口
[0009]优选的，所述OPC服务器包括下述中的一种或多种：用于变电站综合自动化的DISA协议转换的第一OPC服务器、用于与PLC设备通信的第二OPC服务器，以及用于与Modbus协议
设备通信的第三OPC服务器。
[0010]本专利技术还提供一种于SCADA的风电场运行状态检测系统，包括：数据采集模块，所述数据采集模块与OPC客户端通信连接，用于：获取OPC客户端接收的风电场的设备数据，作为第一数据集；其中，所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口；
[0011]数据处理模块，用于：对所述第一数据集进行预设数据处理，得到第二数据集；
[0012]检测分析模块，用于：根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。
[0013]优选的，所述系统还包括数据库模块，用于存储所述第一数据集、所述第二数据集及所述运行状态检测结果；其中，所述数据库模块通过所述OPC客户端获取风电场的设备数据，得到所述第一数据集。
[0014]优选的，所述预设数据处理包括数据清洗处理、数据标准化处理及数据降维处理中的至少一种；其中：所述数据清洗处理包括缺失值处理及异常值处理；所述数据标准化处理包括归一化处理；所述数据降维处理包括通过主成分分析法进行降维。
[0015]优选的，所述单机运行状态检测包括基于聚类的单风机运行状态检测和/或基于过程模型的单风机运行日志流检测。
[0016]优选的，所述风电场运行状态检测包括基于聚类的风电场运行状态检测，基于单机检测结果的风电场运行状态检测，基于图数据库的风电场运行状态展示，和/或，基于故障点给出临近设备的处理建议。
[0017]本专利技术还提供一种基于SCADA的风电场运行状态检测方法，包括：
[0018]获取OPC客户端接收的风电场的设备数据，作为第一数据集；其中，所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口；
[0019]对所述第一数据集进行预设数据预处理，得到第二数据集；
[0020]根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。
[0021]优选的，所述对所述第一数据集进行预设数据预处理包括下述中的一种或多种处理：
[0022]对所述第一数据集中的缺失值进行处理及异常值进行处理；
[0023]对所述第一数据集的数据进行归一化处理；
[0024]对所述第一数据集的数据利用主成分分析法进行降维处理。
[0025]优选额，所述根据所述第二数据集进行单机运行状态检测包括：
[0026]根据所述第二数据集进行基于聚类的单风机运行状态检测和/或进行基于过程模型的单风机运行日志流检测。
[0027]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于SCADA的风电场运行状态检测方法的步骤。
[0028]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于SCADA的风电场运行状态检测方法的步骤。
[0029]本专利技术提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统包括一个或多个OPC服务器；
分别与各风电场设备通信连接；所述OPC服务器还与OPC客户端通信连接；所述OPC服务器用于采集支持多种协议的风电场的设备数据，并基于OPC协议将所述支持多种协议的风电场的设备数据进行转化后发送给OPC客户端；所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口，本专利技术只需编写支持多通信协议的OPC服务器即可连接多个物理实体设备，有效降低了风电场成本；
[0030]本专利技术提供的基于SCADA的风电场运行状态检测系统及方法，以风电场的SCADA系统的数据访问接口作为OPC客户端，通过OPC客户端采集风电场的设备数据，作为第一数据集；对第一数据集进行预设数据预处理，得到第二数据集；根据第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果，在低成本的基础上有效地实现了风电场运行状态检测。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统，其特征在于，包括一个或多个OPC服务器；分别与各风电场设备通信连接；所述OPC服务器还与OPC客户端通信连接；所述OPC服务器用于采集支持多种协议的风电场的设备数据，并基于OPC协议将所述支持多种协议的风电场的设备数据进行转化后发送给OPC客户端；所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口。2.根据权利要求1所述的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，其特征在于，所述OPC服务器包括下述中的一种或多种：用于变电站综合自动化的DISA协议转换的第一OPC服务器、用于与PLC设备通信的第二OPC服务器，以及用于与Modbus协议设备通信的第三OPC服务器。3.一种基于SCADA的风电场运行状态检测系统，其特征在于，包括：数据采集模块，所述数据采集模块与OPC客户端通信连接，用于：获取OPC客户端接收的风电场的设备数据，作为第一数据集；其中，所述OPC客户端为风电场的SCADA系统的数据访问接口；数据处理模块，用于：对所述第一数据集进行预设数据处理，得到第二数据集；检测分析模块，用于：根据所述第二数据集进行单机运行状态检测和/或风电场运行状态检测，得到运行状态检测结果。4.根据权利要求3所述的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，其特征在于，所述系统还包括数据库模块，用于存储所述第一数据集、所述第二数据集及所述运行状态检测结果；其中，所述数据库模块通过所述OPC客户端获取风电场的设备数据，得到所述第一数据集。5.根据权利要求3所述的基于SCADA的风电场运行状态检测系统，其特征在于，所述预设数据处理包括数据清洗处理、数据标准化处理及数据降维处理中的至少一种；其中：所述数据清洗处理包括缺失值处理及异常值处理；所述数据标准化处理包括归一化处理；所述数据降维处理包括通过主成分分析法进行降维。6.根据权利要求3所述的基于SC...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾洪岩，吴寒，徐晓川，臧鹏，吴劲芳，赵建华，杨俊丰，史学伟，王杨，张文煜，王阳，李朔，李涵阳，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：