專利名稱：Scada系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種分散式控制與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)(SCADA系統(tǒng))所述系統(tǒng) 安裝在分散式的能源(DER)中，特別是風力渦輪機組(Windturbineneinheit) 中，和/或在分散式的能源(DER)處，特別是風力渦輪機組處分散地使用， 所述系統(tǒng)包括控制分散式的能源(DER)的控制單元，特別是渦輪控制單元； 存儲操作數(shù)據(jù)和/或操作參數(shù)的數(shù)據(jù)庫；以及與外部單元通過外部網(wǎng)絡交換數(shù) 據(jù)和/或操作命令的網(wǎng)絡通信接口 。
背景技術(shù)：
所述的SCADA系統(tǒng)通常與不同的分散式的能源(DER) —起使用。使 用這種SCADA系統(tǒng)的DER通常是太陽能設備、生物發(fā)電站或風能設備。
分散式的能源，特別是風力渦輪設備，始終作為能源供應系統(tǒng)中較重要 且較經(jīng)濟的能源。因此，分散式的能源遍布全世界。在DER企業(yè)中， 一般 分為DER用戶與DER的股東(Anteilsinhaber) 。 DER的股東主要是指工程 設計事務所，制造商和維護公司。
在上述的各方之間需要涉及DER運行的技術(shù)數(shù)據(jù)交換通信。所述的控 制和數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)能夠滿足此目的。在盎格魯撒克遜語中縮寫語SCADA就 是指監(jiān)觀!j控制與數(shù)據(jù)采集(supervisory control and data aquisition)。上述各 方因利益使然，經(jīng)常需要調(diào)用(abrufen)風力渦輪的操作數(shù)據(jù)，并對這些操 作數(shù)據(jù)以特殊的方式進行進一步的處理。例如，電力供應商調(diào)用風能設備實 際供應的電量進行費用的結(jié)算。工程設計事務所經(jīng)常需要的則是與設備維護 相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如運行持續(xù)的時間、運行的過程，或?qū)崟r的運行參數(shù)。同時， 他還期望通過下達操作命令，從外部施加影響，來控制DER。由于上述各方 一般情況下并非居住在分散式的能源地，因此，可能需要遠程數(shù)據(jù)查詢或雙 向數(shù)據(jù)交換。為了確保這種遠程數(shù)據(jù)交換，所述的SCADA系統(tǒng)提供了網(wǎng)絡 通信接口。例如，美國專利文獻US 7，013，202 B2公開了一種與風能設備相關(guān)的 SCADA系統(tǒng)。在該專利說明書中，公開了風電場(Windpark)中的每個單 獨的風力渦輪都裝有本地的渦輪控制裝置、數(shù)據(jù)庫以及渦輪控制與數(shù)據(jù)采集 單元，即所謂的TCS。每個風力渦輪通過TCS與風電場網(wǎng)絡連接，其中風電 場網(wǎng)絡使單獨的風力渦輪與所謂的SCADA主系統(tǒng)連接。風電場網(wǎng)絡為本地 網(wǎng)絡。最終，通過SCADA主系統(tǒng)的網(wǎng)絡接口實現(xiàn)與外部網(wǎng)絡的連接。因此， 通過SCADA主系統(tǒng)最終可實現(xiàn)基于風力渦輪的公知SCADA系統(tǒng)與上述各 方之間的通訊。所以，采用與公知的SCADA系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)通信模塊為主 從結(jié)構(gòu)。該技術(shù)的缺陷在于 一旦SCADA主系統(tǒng)發(fā)生故障，就不能再與所 有的與其連接的從系統(tǒng)，即所有的與其連接的、基于風力渦輪的SCADA系 統(tǒng)進行連接。其次，SCADA主系統(tǒng)成本昂貴，其占風能設備購置成本的大 部分。再者，在多種風電場的情況下，當不同的風力渦輪機組平行操作時， 需要更多的、不同的SCADA數(shù)據(jù)庫，由操作人員進行評估。因此，難以整 合操作人員的數(shù)據(jù)庫與維護公司的數(shù)據(jù)庫。另外，在此公開的SCADA系統(tǒng) 的實施方式中，SCADA供貨商的數(shù)據(jù)庫涉及風能設備的利益各方。因此， 靈活地適應風能設備各方的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變化幾乎是不可能的。
現(xiàn)有技術(shù)中另一種公知的分散式SCADA系統(tǒng)為可編程邏輯控制器 (PLC)形式的存儲器可編程控制器(SPS)。通過所述PLC，使不同的利 益相關(guān)者的人機接口與DER，特別是風能設備之間的直接通信成為可能。就 這點而言，如果上述的基于PLC的SCADA系統(tǒng)形成基于主從模塊的架構(gòu)， 則就不存在主系統(tǒng)的轉(zhuǎn)接了。但是，基于PLC的直接通信的缺陷在于PLC 只有采用廠商定制的協(xié)議，以及適配的、同樣是廠商定制的設備才能實現(xiàn)。 因此，只有通過上述SCADA系統(tǒng)的、基于PLC的參數(shù)調(diào)整，才可能形成 DER相關(guān)利益者與SCADA系統(tǒng)之間非常窄的、廠商定制的對接。由此產(chǎn)生 的問題是不可能靈活地適應客戶需求和DER利益相關(guān)者的系統(tǒng)變化等。 以這種具有缺陷的方式很難滿足利益相關(guān)者的要求，或需要很長地時間才能輛足。
總之，人們己注意到目前對現(xiàn)在的設備廠商的DER，特別是在風電場領 域的DER不斷增多的多樣性要求。另外，按照每一個DER的利益相關(guān)者明 顯地區(qū)分自身對所述的SCADA系統(tǒng)的功能性的要求。利益相關(guān)者在較短的時間內(nèi)自身商業(yè)模式的改變，要求SCADA系統(tǒng)能夠快速靈活地適應這種變 化。同時，利益相關(guān)者對于DER數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理的需求也在不 斷增多。此外，將DER數(shù)據(jù)與利益相關(guān)者的業(yè)務流程整合在一起需求也在 不斷增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進的SCADA系統(tǒng)，它能更好地與利益相 關(guān)者的業(yè)務流程結(jié)合，能夠靈活地適應不同的系統(tǒng)，不斷變化的客戶需求和 硬件。此外，它應該減少與所述類型的SCADA系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換時的誤差 偏向，并降低DER設備的投資成本。
根據(jù)本發(fā)明上述SCADA系統(tǒng)的任務將通過這樣的方式實現(xiàn)該SCADA 系統(tǒng)具有控制和/或管理控制單元的SCADA操作系統(tǒng)內(nèi)核(kernel)，數(shù)據(jù) 庫和通信單元。借此就可以取消設置單獨的SCADA主系統(tǒng)的必要性了。這 樣做的優(yōu)點是既不需要SCADA協(xié)議，也不需要SCADA數(shù)據(jù)庫。更重要 的是，借助分散地設置在SCADA單元中的操作系統(tǒng)內(nèi)核，使DER的利益相 關(guān)者與SCADA系統(tǒng)之間的直接通信成為可能。在此，DER的利益相關(guān)者不 受SCADA供貨商的數(shù)據(jù)庫的制約。這樣做的優(yōu)點是例如，可通過標準化 的數(shù)據(jù)服務(Dienst)實現(xiàn)對利益相關(guān)者的數(shù)據(jù)架構(gòu)進行直接支持。在DER 上設置操作系統(tǒng)內(nèi)核，使SCADA組件靈活地組裝和加殼(verschalen)成為 可能，從而滿足DER的利益相關(guān)者的商業(yè)模式的短期變化。借助本發(fā)明的 SCADA系統(tǒng)，利益相關(guān)者可以通過DER直接從SCADA系統(tǒng)調(diào)用所需的數(shù) 據(jù)，完成設計，完成維護計劃，以及其它的事情。本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)適 合與諸如太陽能發(fā)電站、生物發(fā)電站或風能設備等這樣的DER相關(guān)聯(lián)。多 個DER互連形成的所謂的虛擬發(fā)電站也可以作為本發(fā)明的DER。例如，虛 擬發(fā)電站可以是風能設備、太陽能設備以及生物發(fā)電站的虛擬互連。
根據(jù)本發(fā)明，還可對SCADA系統(tǒng)進行進一步的改進，使操作系統(tǒng)內(nèi)核 具有可通過網(wǎng)絡通信接口公開訪問的數(shù)據(jù)區(qū)域。該公開訪問的數(shù)據(jù)區(qū)域可以 由利益相關(guān)者通過外部網(wǎng)絡訪問，調(diào)用有關(guān)DER的不同的數(shù)據(jù)。例如，如 果DER為風能設備，則可以調(diào)用某些有關(guān)風力渦輪的數(shù)據(jù)。
為了防止本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)中的直接數(shù)據(jù)通信可能導致對于某些數(shù)據(jù)和/或控制裝置的不適當訪問，操作系統(tǒng)內(nèi)核具有不能通過網(wǎng)絡通信接口公 開訪問的受保護的數(shù)據(jù)區(qū)域。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，數(shù)據(jù)庫位于受保護的數(shù)據(jù)區(qū)域中。例如，當
DER的操作和控制的參數(shù)設置在本地的數(shù)據(jù)庫中時，就可以確保阻止通過外
部網(wǎng)絡的未授權(quán)訪問。
為了確保本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)的自主運行，在本發(fā)明的優(yōu)選設計中設 置用于長期地存儲數(shù)據(jù)，特別是用于長期變化趨勢數(shù)據(jù)分析處理判讀的數(shù)據(jù) 庫。與本發(fā)明不同的是在一些公知的SCADA系統(tǒng)中僅設有適用于少量數(shù) 據(jù)包短期中間存儲的數(shù)據(jù)庫。此種數(shù)據(jù)庫始終是在與附加的外部數(shù)據(jù)庫連接 的情況下運行，因此，的它是不可能如本發(fā)明一樣自主地運行。
本發(fā)明另一改進的設計是在受保護的數(shù)據(jù)區(qū)域中設置本地通信單元，以 在操作系統(tǒng)與DER之間進行通信。例如，DER可以有各種不同的測量變壓 器，所述測量變壓器給出有關(guān)DER的運行情況。只有在受保護的數(shù)據(jù)區(qū)域 中記錄數(shù)據(jù)，才可能有針對性地開放數(shù)據(jù)，或者保留個別的數(shù)據(jù)。同樣，本 地通信單元用于將操作系統(tǒng)內(nèi)核的控制參數(shù)轉(zhuǎn)移到DER相應的執(zhí)行機構(gòu) (Stellorgan)。在這種條件下的優(yōu)點是具有阻止通過外部網(wǎng)絡進行未授權(quán)訪 問的功能。
本發(fā)明的另一改進設計是設置公開訪問數(shù)據(jù)區(qū)域，以執(zhí)行一個或多個基 于軟件的服務。這種方式能夠使本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)具有按照所謂的"面 向服務的架構(gòu)"運行的優(yōu)點，其中基于軟件的服務是來自外部的使用或調(diào)用。
對于風能設備的不同利益相關(guān)者特別有用的是基于軟件的服務包括轉(zhuǎn) 移DER的實時數(shù)據(jù)。以該方式，本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)可以實現(xiàn)直接地實時 訪問DER的數(shù)據(jù)，無需與SCADA主系統(tǒng)互連。
本發(fā)明基于軟件的服務可選擇性地或附加地包括轉(zhuǎn)移與所述分散式能 源(DER)相關(guān)的數(shù)據(jù)分析處理判讀，特別是生產(chǎn)數(shù)據(jù)、功效數(shù)據(jù)、時間序 列以及差錯追蹤。
為了使外部的利益相關(guān)者能夠找到由操作系統(tǒng)內(nèi)核提供的基于軟件的 服務，并能夠管理這些服務，本發(fā)明的另一優(yōu)選設計是操作系統(tǒng)內(nèi)核具有檢 索基于軟件的服務的索引和/或機構(gòu)(服務數(shù)據(jù)庫)。由此確保操作者也可以 找到這些服務。在可自動注冊或注銷服務的、動態(tài)的面向服務的架構(gòu)(dienstorientierteArchitektur)中，此類索引十分有用。本發(fā)明的SCADA系 統(tǒng)另一改進是具有人機接口 (HMI)，特別是可視的人機接口。例如，可以 現(xiàn)場顯示重要運行數(shù)據(jù)，使在風力渦輪處的維護人員可以直接讀取現(xiàn)場的運 行數(shù)據(jù)，而無需通過SCAD主系統(tǒng)等進行中繼。根據(jù)本發(fā)明，接口還可以設 置鍵盤等，使得維護人員可以立即在DER處更改運行參數(shù)，或由此調(diào)用應 該顯示的特殊數(shù)據(jù)。
為了使SCADA系統(tǒng)能夠通過互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信，本發(fā)明設計有專門 的、通過TCP/IP通信協(xié)議與外部網(wǎng)絡進行通信的網(wǎng)絡通信接口 。
本發(fā)明其它有效的特別設計是基于軟件的服務可通過SOAP通信協(xié)議調(diào) 用。進一步設置SOAP協(xié)議的目的，是確保本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)具有最廣 泛的應用性。
同樣，為了使本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)通信標準化，本發(fā)明的另一優(yōu)選設 計是設置通過WSDL、 UDDI、 WSInspection協(xié)議中的至少一個協(xié)議迸行通 信的索引和/或機構(gòu)(服務數(shù)據(jù)庫)。其中，WSDL是指Web服務描述語言 (Web Service Description Language) ， UDDI是指統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成 (Universal Description, Discovery and Integration) ， WS表示W(wǎng)eb月艮務檢查 (Webservice Inspection)。
縮寫SOAP是指簡單對象訪問協(xié)議(Simple Object Access Protocol)。


以下將結(jié)合附圖和優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進行進一步說明。其中， 一些 改進的細節(jié)在附圖的圖例中沒有示出。
功能相同的部件使用相同的附圖標記表示。
附圖詳細說明
圖1為現(xiàn)有技術(shù)兩種形式的風能渦輪為示例的通信架構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的SCADA單元的操作系統(tǒng)內(nèi)核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)從外部調(diào)用基于軟件的服務的通信過程流 程圖5為本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)調(diào)用分析數(shù)據(jù)的通信過程流程圖；圖6為本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)的另一特殊通信結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明的優(yōu)點，劃分與現(xiàn)有技術(shù)的界限，在圖l中首先 示出了以風力渦輪為示例的目前現(xiàn)有技術(shù)中兩種常見的通信架構(gòu)。圖l示例 性地給出了三個僅為示意性的人機接口 1。另外，在圖1的下部還示意性地
示出了兩個控制-數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)(即SCADA系統(tǒng))2。兩個SCADA系統(tǒng)2 始終設置在風力渦輪系統(tǒng)本地。這在示意性視圖中沒有給出。在附圖的左下 側(cè)示出的SCADA系統(tǒng)2為SCADA從系統(tǒng)形式的風力渦輪控制單元3。 SCADA系統(tǒng)2的從系統(tǒng)形式的風力渦輪控制單元3通過本地網(wǎng)絡5與上一 級的SCADA主站6連接。SCADA主站6設置在風力渦輪單元外部，特別 是設置在SCADA系統(tǒng)2的外部。人機接口 1通過外部網(wǎng)絡7，例如通過互 聯(lián)網(wǎng)，與SCADA主站6連接。圖1左側(cè)通信支路所示的這種架構(gòu)，與美國 專利文獻7,013,203 B2的工作原理一致。在人機接口 1與SCADA系統(tǒng)2中 的風力渦輪控制單元3之間無法實現(xiàn)直接通信，而是始終需要借助人機接口 1與SCADA主站6之間的通信。如果SCADA主站6發(fā)生故障，就無法實 現(xiàn)人機接口 1與SCADA系統(tǒng)2中的風力渦輪控制單元3之間的通信。
圖1右下方示出的SCADA系統(tǒng)2設有存儲器可編程控制單元4。存儲 器可編程控制單元4通過本地網(wǎng)絡5與SCADA主站6連接。在該通道中一 方面如上述通過SCADA主站6的中繼實現(xiàn)人機接口 1與SCADA系統(tǒng)2中 的存儲器可編程控制單元4之間的通信。但是，在SCADA系統(tǒng)2具有存儲 器可編程控制單元4的情況下，可附加地通過數(shù)據(jù)連線8實現(xiàn)人機接口 1與 SCADA系統(tǒng)2之間的直接通信。通過數(shù)據(jù)連線8的直接通信的缺陷在于， 僅能通過特殊的、與存儲器可編程控制單元4匹配的協(xié)議和設備實現(xiàn)。此外， 特殊的設備必須與人機接口 1相關(guān)地設置，所述人機接口 1與SCADA系統(tǒng) 2中的存儲器可編程控制單元4通信。因此幾乎不可能實現(xiàn)通信的靈活性和 適應性。
圖2示意性地給出了與之相反的、外部設備與本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)2 之間的通信的架構(gòu)，并舉例性地用風能設備中的通信進行說明。但是，根據(jù) 本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)可以同樣在分散式的能源(如太陽能發(fā)電站或生物發(fā)電站或各種其他的DER)中使用。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例，基于風力渦輪的
SCADA系統(tǒng)2具有設置在渦輪內(nèi)部的、作為中心功能單元的分散式內(nèi)核9 (以下稱為渦輪內(nèi)核)。數(shù)據(jù)庫IO、渦輪控制單元ll以及內(nèi)部人機接口 12 與本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)2的內(nèi)部渦輪內(nèi)核9連接。內(nèi)部人機接口 12可以為 具有鍵盤和顯示屏的電腦終端等。渦輪內(nèi)核9可以本地組合至風力渦輪機組 中或者設置在微處理器上。渦輪內(nèi)核9還可以選擇為軟件，部分或全部地嵌 入在渦輪控制單元11中。
如圖2所示，在SCADA系統(tǒng)2上連接著網(wǎng)絡接口 13。網(wǎng)絡接口 13通 過外部網(wǎng)絡7使本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)2中的、組合在風力渦輪機組中的渦 輪內(nèi)核9與外部設備連接。外部網(wǎng)絡7同樣可以為互聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)(WAN) 或LAN (局域網(wǎng))。作為優(yōu)選實施例，遠程的數(shù)據(jù)設備14以及警報服務 (Alarmmeldedienst) 15通過外部網(wǎng)絡7與渦輪內(nèi)核9連接。
圖3示出了渦輪內(nèi)核9的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，所述渦輪內(nèi)核9設置 在組合于SCADA系統(tǒng)2中的風力渦輪機組中。盡管是基于風能設備對優(yōu)選 實施例進行了描述，并由此涉及到渦輪內(nèi)核，但本發(fā)明同時還可在太陽能發(fā) 電站、生物發(fā)電站和其它分散式能源中應用SCADA系統(tǒng)。在此，本發(fā)明的 內(nèi)核與待控制的DER無關(guān)。如圖3示意性示出的，在渦輪內(nèi)核9中設置公 開訪問數(shù)據(jù)區(qū)域16、受保護的數(shù)據(jù)區(qū)域17以及服務數(shù)據(jù)庫(Service repository) 18。在公開訪問數(shù)據(jù)區(qū)域16中使用不同的基于軟件的服務19、 20，也就是說基于軟件的數(shù)據(jù)分析服務19以及實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移服務20。根據(jù) 該具體實施例，數(shù)據(jù)分析服務必須包括用于轉(zhuǎn)移生產(chǎn)數(shù)據(jù)、功效曲線、時間 序列以及后期差錯追蹤(Fehlernachverfolgungen)的服務。
在受保護的數(shù)據(jù)區(qū)域17中設置數(shù)據(jù)庫10。此外，受保護的數(shù)據(jù)區(qū)域17 內(nèi)設有本地通信單元21，所述本地通信單元用于渦輪內(nèi)核9與風力渦輪設備 之間的通信。在圖3中分別由箭頭示意性地示出通向外部人機接口 1、數(shù)據(jù) 終端設備14和/或警報服務15的通信連接。
圖4以流程圖的形式示出了通信連接結(jié)構(gòu)的構(gòu)架，其用于調(diào)用在內(nèi)核9 中公開訪問數(shù)據(jù)區(qū)域16內(nèi)部使用的數(shù)據(jù)服務19、 20。如圖4所示，在DER 的利益相關(guān)者的第一步驟21中，在開放的連接服務21之后形成與內(nèi)核9的 會話(Sitzung) 22。在形成會話22之后，通過內(nèi)核9進行通道判斷服務(Zugangsberechtigungsdienst) 23，從而校驗利益相關(guān)者的通道判斷。只要 服務23的通道判斷在進行，在DER的利益相關(guān)者與組合至DER中本地的 SCADA系統(tǒng)2之間借助內(nèi)核9形成直接的數(shù)據(jù)連接。隨后，在內(nèi)核9中起 動通信循環(huán)24。在通信循環(huán)24中操作者可以使用DER的控制服務25以及 實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移服務20。此外，在于本地內(nèi)核9中進行的通信循環(huán)24中操作 者使用用戶注銷服務26，從而結(jié)束通信循環(huán)24。在圖4示出的運行模型中， 實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移服務20的標準數(shù)據(jù)路徑位于本地的內(nèi)核9中。
在執(zhí)行用戶注銷服務26之后，本地內(nèi)核9使用者的數(shù)據(jù)停止活動并且 使注銷步驟27中的用戶會話自動結(jié)束。所述通信通過外部網(wǎng)絡(例如互聯(lián) 網(wǎng))與在DER內(nèi)根據(jù)本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)2通過本地內(nèi)核9的中繼直接實 現(xiàn)。特別地，并非如現(xiàn)有技術(shù)的情況通過SCADA系統(tǒng)上級的SCADA主站 進行通信。
圖5示出了 DER的外部用戶(如風能裝置的使用者)與本發(fā)明的SCADA 系統(tǒng)2之間的數(shù)據(jù)通信過程的另一示例。外部用戶與SCADA系統(tǒng)2之間連 接的建立，是借助本地內(nèi)核9，按照圖4描述的類似程序，通過開放的連接 服務21進行，所述連接服務21開啟會話22，隨后通道判斷服務23驗證通 向本地內(nèi)核9的通道判斷。
與圖4描述的程序不同的是，在圖5中在形成通信循環(huán)24之后起動在 分散的內(nèi)核9的公開訪問的數(shù)據(jù)區(qū)域16中設置的數(shù)據(jù)分析服務19 。與圖4 描述的情況相似，要進行注銷過程，但在圖5中不再贅述。
最后，圖6示出了本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)2的另一優(yōu)選應用的可能性。 如圖所示，外部人機接口 1通過互聯(lián)網(wǎng)7與本發(fā)明的SCADA系統(tǒng)2直接連 接，并且以另一以上詳細描述的方式進行DER的數(shù)據(jù)分析服務19、實時數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)移服務20、通道判斷服務23和/或控制服務25。另外，如圖所示，警報 服務15同樣通過互聯(lián)網(wǎng)7與在分散的內(nèi)核9內(nèi)設置的所述服務19、 20、 23、 25通信。警報服務15通過警報分布網(wǎng)絡28與人機接口 1并且與使用者的數(shù) 據(jù)庫29通信。
以此方式本發(fā)明提供一種上述類型的本地控制與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)(SCADA 系統(tǒng))，所述系統(tǒng)安裝在分散式的能源(DER)中，特別是風力渦輪機組中， 和/或在分散式的能源(DER)處，特別是風力渦輪機組處分散地應用，所述系統(tǒng)具有控制分散式能源(DER)，特別是渦輪控制單元的控制單元，存儲 操作數(shù)據(jù)和/或操作參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，以及與外部單元通過外部網(wǎng)絡交換數(shù)據(jù)和
/或控制命令的網(wǎng)絡通信接口，基于本地內(nèi)核9的中繼實現(xiàn)了與所述系統(tǒng)的直 接數(shù)據(jù)通信，而用于這種通信的SCADA系統(tǒng)無需前置中心的SCADA主系 統(tǒng)。因此， 一方面節(jié)約SCADA主系統(tǒng)的購買和運行成本，另一方面通過標 準化的通信協(xié)議和標準化的通信硬件的應用實現(xiàn)靈活的適應性。附圖標記列表
1外部人機接口
2組合至風力渦輪組件中的SCADA系統(tǒng)
3風力渦輪控制裝置(SCADA從系統(tǒng))
4存儲器可編程控制單元
5本地網(wǎng)絡
6 SCADA主站
7互聯(lián)網(wǎng)
8直接數(shù)據(jù)連接
9本地內(nèi)核
10數(shù)據(jù)庫
11渦輪控制單元
12內(nèi)部人機接口
13網(wǎng)絡接口
14數(shù)據(jù)設備
16公開訪問數(shù)據(jù)區(qū)域 17受保護數(shù)據(jù)區(qū)域 18服務數(shù)據(jù)庫 19數(shù)據(jù)分析服務 20實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移服務 21開放的連接服務 22會話
23通道判斷服務
24通信循環(huán)
25渦輪控制服務
26用戶注銷服務
27注銷步驟
28警報分布網(wǎng)絡
29數(shù)據(jù)庫(使用者方面)
權(quán)利要求
1.一種分散式控制與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)(SCADA系統(tǒng))(2)，所述系統(tǒng)安裝在分散式的能源(DER)中，特別是風力渦輪機組中，和/或在分散式的能源(DER)處，特別是風力渦輪機組處分散地使用，所述系統(tǒng)具有控制所述分散式的能源(DER)，特別是渦輪控制單元(11)的控制單元；存儲操作數(shù)據(jù)和/或操作參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，以及與外部單元(1，14，15，29)通過外部網(wǎng)絡(7)交換數(shù)據(jù)和/或操作命令的網(wǎng)絡通信接口(13)，其特征在于，所述系統(tǒng)具有控制和/或管理所述控制單元(11)、數(shù)據(jù)庫(10)和通信單元(13)的SCADA操作系統(tǒng)內(nèi)核(9)。
2. 如權(quán)利要求1所述的SCADA系統(tǒng)(2)，其特征在于，所述操作系 統(tǒng)內(nèi)核(9)設有通過網(wǎng)絡通信接口 (13)公開訪問的數(shù)據(jù)區(qū)域(16)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的SCADA系統(tǒng)(2)，其特征在于，所述操 作系統(tǒng)內(nèi)核(9)設有不能通過網(wǎng)絡通信接口 (13)公開訪問的受保護的數(shù) 據(jù)區(qū)域(17)。
4. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的SCADA系統(tǒng)(2)，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)庫(10)設置在所述受保護的數(shù)據(jù)區(qū)域(17)中。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的SCADA單元(2)，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)庫(10)用于長期地存儲數(shù)據(jù)，特別是用于長期變化趨勢數(shù)據(jù)的分 析處理判讀。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的SCADA系統(tǒng)(2)，其特征在于， 在所述受保護的數(shù)據(jù)區(qū)域(17)中設置本地通信單元(21)，以在所述操作 系統(tǒng)(9)與所述分散式的能源(DER)之間進行通信。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的SCADA系統(tǒng)(2),其特征在于， 所述公開訪問數(shù)據(jù)區(qū)域(16)用于執(zhí)行一個或多個基于軟件的服務(19， 20， 23， 25)。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的SCADA系統(tǒng)(2)，其特征在于， 所述基于軟件的服務(20)包括轉(zhuǎn)移所述分散式的能源(DER)的實時數(shù)據(jù)。
9. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的SCADA系統(tǒng)(2),其特征在于， 所述基于軟件的服務(19)包括轉(zhuǎn)移與所述分散式的能源(DER)相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，特別是生產(chǎn)數(shù)據(jù)、功效數(shù)據(jù)、時間序列以及差錯追蹤。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的SCADA系統(tǒng)(2)，其特征在于， 所述操作系統(tǒng)內(nèi)核(9)具有檢索基于軟件服務(19， 20， 23， 25)的索引 和/或機構(gòu)(服務數(shù)據(jù)庫)(18)。
11. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的SCADA系統(tǒng)(2)，其特征在于， 該系統(tǒng)具有人機接口 (HMI)，特別是可視的人機接口。
12. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的SCADA系統(tǒng)(2)，其特征在于， 所述網(wǎng)絡通信接口 (13)通過TCP/IP通信協(xié)議與所述外部網(wǎng)絡進行通信。
13. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的SCADA系統(tǒng)(2)，其特征在于， 所述的基于軟件的服務(19， 20， 23， 25)通過SOAP通信協(xié)議調(diào)用。
14. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的SCADA系統(tǒng)(2)，其特征在于， 所述的索引和/或機構(gòu)(服務數(shù)據(jù)庫)C18)通過WSDL、 UDDI、 WSInspection 協(xié)議中的至少一個協(xié)議進行通信。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分散式控制與數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)(2)(SCADA系統(tǒng))，所述系統(tǒng)安裝在分散式的能源(DER)中，特別是風力渦輪機組中，和/或在分散式的能源(DER)處，特別是風力渦輪機組處分散地使用，所述系統(tǒng)包括控制所述分散式的能源(DER)，特別是控制渦輪單元(11)的控制單元；存儲操作數(shù)據(jù)和/或操作參數(shù)的數(shù)據(jù)庫以及與外部單元(1，14，15，29)通過外部網(wǎng)絡(7)交換數(shù)據(jù)和/或操作命令的網(wǎng)絡通信接口(13)，為了使該系統(tǒng)能更好地與使用者的業(yè)務流程結(jié)合，并且能夠靈活地適應不同的系統(tǒng)，不斷變化的客戶需求和硬件，本發(fā)明提供了更好的控制和/或管理控制渦輪單元的控制單元，數(shù)據(jù)庫和通訊單元的SCADA操作系統(tǒng)內(nèi)核。
文檔編號F03D7/04GK101611359SQ200780049285
公開日2009年12月23日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月4日
發(fā)明者弗蘭克·塞姆克斯 申請人:德風公司