專利名稱：一種風力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)及其測試方法
技術領域：
本發(fā)明涉及新能源與測控技術領域，具體是ー種風カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)及其測試方法。
背景技術：
發(fā)展清潔和綠色能源，是人類社會實現(xiàn)可持續(xù)健康發(fā)展的本質要求。而風カ發(fā)電作為ー種利用清潔綠色能源的有效方式，日益受到人們的關注和重視。隨著風カ發(fā)電技術的發(fā)展，風カ發(fā)電機組已經變得越來越復雜。但是，缺乏ー個有效的手段對風カ發(fā)電機組系統(tǒng)功能和機組組成部件從系統(tǒng)層和應用層進行全面測控和驗證，大多數(shù)供應商提供的設備未經系統(tǒng)性驗證就直接投運，存在著很大的風險，而且給現(xiàn)場調試及運行也帶來很大困難。也有部分廠家通過半實物仿真的形式實現(xiàn)了風カ發(fā)電機組某個部件的測控，但還沒有一個完備的方案對整個風カ發(fā)電機組進行測控。隨著各種新機型和新設備的相繼出臺，如何保證風カ發(fā)電機組整體設計和實施的高效性、可靠性、正確性和統(tǒng)ー性已成為目前非常嚴峻的問題。從而設計ー種功能完備的風カ發(fā)電機組的測控系統(tǒng)就顯得十分必要。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明建立了一套風カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)及其測試方法，以保證風カ發(fā)電機組和機組組成部件運行的可靠性、穩(wěn)定性、正確性和高效性。本發(fā)明所采用的技術方案如下
一種風カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，包括仿真模型測試設備、被測設備、系統(tǒng)監(jiān)控設備和被測設備的監(jiān)控裝置；其中
仿真模型測試設備，包括仿真模型単元、I/o通信単元和仿真測試單元，仿真模型単元編制、存儲并運行被測設備的仿真模型；1/0通信単元使用真實信號硬接線和通信網絡線同時連接被測設備，建立端ロ映射模塊，形成閉環(huán)仿真數(shù)據回路；仿真測試單元調用仿真模型単元中的仿真模型運行、并產生聯(lián)合仿真信號，建立風電外部模型導入模塊、建立測控用例部署模塊、建立數(shù)據交互中心，將該聯(lián)合仿真信號通過真實硬接線和通信網絡線發(fā)送至被測設備；
被測設備，是風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)或風力發(fā)電機組組成部件，對聯(lián)合仿真信號作出反應，并通過通信網絡連接被測設備的監(jiān)控裝置，向其發(fā)送實時狀態(tài)信號；
被測設備的監(jiān)控裝置，實時監(jiān)測并顯示被測設備的運行情況，井向被測設備和系統(tǒng)監(jiān)控設備發(fā)送監(jiān)測信號；
系統(tǒng)監(jiān)控設備，包括人機交互単元和在線監(jiān)控単元；在線監(jiān)控単元通過通信網絡連接并實時監(jiān)控仿真模型測試設備和被測設備的監(jiān)控裝置，修改仿真模型測試設備中仿真模型的參數(shù)，并對聯(lián)合仿真信號和被測設備的反應情況進行數(shù)據分析對比；人機交互單元顯示在線監(jiān)控単元和仿真測控單元的運行情況，并修改在線測試単元和仿真測控單元的運行參數(shù)。所述仿真模型測試設備包括相互連接的模型運行設備和高速硬件I/O設備，仿真模型単元分為兩部分，分別設置在模型運行設備和高速硬件I/o設備中；
模型運行設備是仿真模型単元中的一部分，根據真實情況建立被測設備相關的風カ發(fā)電機組模型和發(fā)電機組運行環(huán)境模型；
高速硬件I/o設備包括仿真模型単元的另一部分，I/O通信単元和仿真測試單元，高速硬件I/o設備內的仿真模型単元建立發(fā)電機組補充模型和風カ發(fā)電機組測控用例，I/O通信単元使用真實信號硬接線和通信網絡線同時連接被測設備；仿真測試單元調用模型運行設備和高速硬件I/o設備內的仿真模型單元運行、產生聯(lián)合仿真信號，并將該聯(lián)合仿真信號發(fā)送至被測設備。所述模型運行設備和高速硬件I/O設備通過內存反射方式連接。所述仿真模型發(fā)電機組補充模型包括風カ發(fā)電機組控制系統(tǒng)控制原理模型、電氣行為模型和風カ發(fā)電機組傳感器響應模型。所述在線測試控単元包括測控用例編輯管理功能模塊、數(shù)據記錄功能模塊、數(shù)據分析對比功能模塊、實時數(shù)據顯現(xiàn)功能模塊、數(shù)據在線修改功能模塊、風機軟件控制功能模塊、多用戶在線查看模塊。風カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)的測試方法，包括以下具體步驟
1)仿真模型測試設備、被測設備、系統(tǒng)監(jiān)控設備和被測設備的監(jiān)控裝置相互連接、調試完畢；
2)仿真模型測試設備運行，仿真測試單元建立風電外部模型導入模塊、測控用例部署模塊和數(shù)據交互中心，并調用仿真模型単元中的仿真模型和測試用例運行，最終產生聯(lián)合仿真信號，I/O通信単元將仿真測試單元、仿真模型単元的實時信號和聯(lián)合仿真信號通過通信網絡發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設備；
3)I/O通信單元將上述聯(lián)合仿真信號通過真實硬接線和通信網絡線發(fā)送至被測設備，被測設備對聯(lián)合仿真信號作出響應處理、并將該響應處理信號通過真實硬接線和通信網絡線反饋給仿真測試單元，被測設備將其運行時的實時狀態(tài)信號通過通信網絡發(fā)送至被測設備的監(jiān)控裝置；
4)仿真測試單元將響應處理信號發(fā)送至仿真模型単元，使其對聯(lián)合仿真信號作出仿真處理，I/O通信単元將仿真測試單元與仿真模型単元的實時信號、聯(lián)合仿真信號和響應處理信號通過通信網絡發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設備；
5)被測設備的監(jiān)控裝置顯示被測設備的實時狀態(tài)信號、并將該被測設備的實時狀態(tài)信號通過通信網絡發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設備；
6)系統(tǒng)監(jiān)控設備通過人機交互單元顯示測試流程，仿真模型単元、IO通信単元與仿真測試單元的實時信號，被測設備的實時狀態(tài)信號，聯(lián)合仿真信號和響應處理信號，在線監(jiān)控單元對上述數(shù)據進行分析處理、自動生成報表；
7)系統(tǒng)監(jiān)控設備最后將被測設備的實時狀態(tài)信號發(fā)送至仿真測試單元，形成完整的閉環(huán)回路。所述步驟5)中，如果被測設備的運行出現(xiàn)故障，被測設備的監(jiān)控裝置向被測設備和系統(tǒng)監(jiān)控設備發(fā)出故障處理信號。
所述步驟I) 7)中的任ー步驟中，可以通過在線測試控單元實時修改仿真模型測試設備、被測設備和被測設備的監(jiān)控裝置中任意一個或組合的運行參數(shù)，具體步驟如下
a)在線測試控單元運行，訪問并讀取上述単元或系統(tǒng)、并將其運行參數(shù)顯示在人機交互單元上；
b)通過人機交互単元選擇并修改步驟I)顯示的運行參數(shù)；
c)在線測試控單元運算單元判斷步驟b)修改的運行參數(shù)的是否符合要求，如不符合返回步驟a)；
d)在線測試控單元向相應的單元或系統(tǒng)發(fā)送修改參數(shù)的命令,將原運行參數(shù)修改為步驟b)修改后的運行參數(shù)；
e)相應的單元或系統(tǒng)運算判斷修改后的運行參數(shù)是否符合要求，如不符合返回步驟
a)；
f)相應的單元或系統(tǒng)的運行參數(shù)修改完成，繼續(xù)被測設備的仿真測控流程。本發(fā)明所產生的有益效果是
本發(fā)明的風カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)及其測試方法，可以在研發(fā)室實現(xiàn)被測設備(風カ發(fā)電機組控制系統(tǒng)和機組組成部件)半實物混合仿真的實時綜合性測控。該系統(tǒng)中運行風カ發(fā)電機組重要部件模型的模型運行設備，通過內存反射方式與含有實時操作系統(tǒng)的高速硬件I/O設備相通訊，以提高測控的實時性和可靠性；含有實時操作系統(tǒng)的高速硬件I/o設備，通過圖形化編程工具建立風カ發(fā)電機組補充模型并對模型數(shù)據進行二次處理，用真實信號線纜和通訊線纜與被測設備IO和通訊接ロ相連，實現(xiàn)仿真模型和被測設備的數(shù)據交互；系統(tǒng)監(jiān)控設備可在線監(jiān)視實時修改通訊數(shù)據，同時依據自主開發(fā)的風カ發(fā)電機組測控標準，編程部署風カ發(fā)電機組的可調控測控用例，通過以太網與高速硬件I/o設備、風カ發(fā)電機組監(jiān)控設備共同建立閉環(huán)網絡，最終實現(xiàn)風カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控功能。此系統(tǒng)結構靈活，風カ發(fā)電機組和機組組成部件可用全仿真模型，也可用實物代替，更加接近真實。同時，系統(tǒng)測控過程中無須更改被測設備軟件內容，只需明確被測系統(tǒng)硬接線定義，即可實現(xiàn)測控功能，具有高實時性、高真實性、高準確性、高靈活性、高兼容性、高精度性、高擴展能力等特點。


圖1為本發(fā)明風カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)的結構原理 圖2為本發(fā)明高速硬件I/O設備的結構原理圖。圖中標號表示1-模型運行設備、2-高速硬件I/O設備、3-系統(tǒng)監(jiān)控設備、4-被測設備的監(jiān)控裝置、5-被測設備，RM-內存反射、Ml-風カ發(fā)電機組整機模型、M2-風カ發(fā)電機組運行環(huán)境模型、M3-風機發(fā)電機組補充模型、M4-風カ發(fā)電機組測控用例、TC-測控系統(tǒng)監(jiān)控程序。
具體實施例方式如圖1、2所示，本發(fā)明是一種風カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，所述風カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)是在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，包括仿真模型測試設備、被測設備5、系統(tǒng)監(jiān)控設備3和被測設備的監(jiān)控裝置4 ;其中
-仿真模型測試設備，是系統(tǒng)最核心的部分，包括仿真模型単元、I/O通信単元和仿真測試單元，仿真模型単元內部存儲有仿真測試程序，編制、存儲并運行被測設備5的仿真模型。I/O通信単元使用真實信號硬接線和通信網絡線同時連接被測設備5，建立端ロ映射模塊，形成閉環(huán)仿真數(shù)據回路；仿真測試單元(仿真測試程序)調用仿真模型単元中的仿真模型運行、并產生聯(lián)合仿真信號，建立風電外部模型導入模塊、建立測控用例部署模塊、建立數(shù)據交互中心，將該聯(lián)合仿真信號通過真實硬接線和通信網絡線發(fā)送至被測設備5。如此實現(xiàn)機械模型、電控模型、電氣模型和被測設備5的無縫連接。仿真模型測試設備包括相互連接的模型運行設備I和高速硬件I/O設備2，并且，模型運行設備I和高速硬件I/O設備2是通過自定義定制通訊協(xié)議和接ロ、進行通訊協(xié)議編程，使用內存反射RM的方式、建立模型運行設備I和高速硬件I/O設備2的實時通訊機制。反射內存是ー類特殊的共享內存系統(tǒng)，可啟用多個單獨的控制器來共享ー組常用的數(shù)據，數(shù)據在每個控制器上接受本地存儲，但數(shù)據可在反射內存網絡上接受連續(xù)同歩。反射內存節(jié)點為分布式實時系統(tǒng)提供了ー類高速、確定的數(shù)據傳輸方式，它們采用光纖電纜實現(xiàn)通信，因此網絡上的延遲非常低。模型運行設備I和高速硬件I/O設備2之間的內存反射RM連接，通過共享內存方式進行通信，為分布式實時系統(tǒng)提供了ー類高速、確定的數(shù)據傳輸方式；采用光纖電纜實現(xiàn)通信，在網絡上的延遲非常低，可以更加準確的模擬風カ機的運行情況。仿真模型単元分為兩部分、分別設置在模型運行設備I和高速硬件I/O設備2中。具體的
模型運行設備I是仿真模型単元中的一部分，根據真實情況建立被測設備5相關的風カ發(fā)電機組模型Ml和發(fā)電機組運行環(huán)境模型M2。模型運行設備I編程實現(xiàn)部分風カ發(fā)電機組的部分仿真參數(shù)，構建葉片、傳動鏈、塔筒、發(fā)電機、變頻器、外界環(huán)境等風カ發(fā)電機組重要部件模型。高速硬件I/O設備2包括仿真模型単元的另一部分、I/O通信単元和仿真測試單元，高速硬件I/O設備2內的仿真模型單元內部存儲有仿真測試程序，建立發(fā)電機組補充模型M3和風カ發(fā)電機組測控用例M4。I/O通信単元和仿真測試單元的結構與功能與上述一致，具體的1/0通信単元使用真實信號線(硬接線)和通信網絡線(與系統(tǒng)中其他的連接方式一致，為以太網線)同時連接被測設備5 ;仿真測試單元(仿真測試程序)調用模型運行設備I和高速硬件I/O設備2內的仿真模型單元運行、產生聯(lián)合仿真信號，并將該聯(lián)合仿真信號發(fā)送至被測設備5。具體的仿真模型發(fā)電機組補充模型M3包括風カ發(fā)電機組控制系統(tǒng)控制原理模型、電氣行為模型和風カ發(fā)電機組傳感器響應模型。風カ發(fā)電機組測控用例M4，是根據自主設計的風カ發(fā)電機組測控標準，在系統(tǒng)監(jiān)控設備3上編程實現(xiàn)，最后部署到高速硬件I/O設備2上。高速硬件I/O設備2使用實時操作系統(tǒng)(RT OS系統(tǒng))，具有simulink仿真模型接入、數(shù)據轉化、數(shù)據分析、報表自動生成、測試序列編輯、自動測試、手動測試等功能，系統(tǒng)延時不超過10ms。高速硬件I/O設備2使用開發(fā)工具建立仿真測試單元(仿真測試程序)，建立風カ發(fā)電機組控制系統(tǒng)控制原理模型、電氣行為模型、風カ發(fā)電機組傳感器響應模型等補充風機模型，建立風電外部模型導入模塊、建立測控用例部署模塊、建立數(shù)據交互中心、建立端ロ映射模塊等，以實現(xiàn)機械模型、電控模型、電氣模型和真實設備的無縫連接；并將聯(lián)合仿真數(shù)據經端ロ量轉化后通過高速硬件I/o設備的I/O模塊和通訊模塊，用真實信號線纜和通訊線纜連接被測設備5，形成閉環(huán)仿真數(shù)據回路；通過自定義通訊協(xié)議和接ロ，實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控設備3與高速硬件I/O設備的實時通訊。如圖2所示，本具體實施方式
中的高速硬件I/O設備2主要由仿真測試單元(主模塊、內部存儲有仿真測試程序)、通信模塊(I/O通信単元)及外圍功能模塊組成，通信模塊主要實現(xiàn)仿真測試單元(主模塊)與被測設備5、模型運行設備1、被測設備的監(jiān)控裝置4之間的通信，通常以總線通信Bladed、以太網通信、硬接線的方式實現(xiàn)。仿真測試單元(主模塊)中包括測試序列執(zhí)行模塊、擴展模型執(zhí)行模塊、數(shù)據處理及存儲模塊，主要實現(xiàn)測試序列及風機擴展模型的執(zhí)行，相關數(shù)據的分析處理及存儲等功能。另外，還有外圍功能模塊，主要實現(xiàn)測試序列的編輯及報表的生成及打印等功能。-被測設備5，是風カ發(fā)電機組或風力發(fā)電機組組成部件，對聯(lián)合仿真信號作出反應，并通過通信網絡連接被測設備的監(jiān)控裝置4、向其發(fā)送實時狀態(tài)信號；被測設備5為真實風カ發(fā)電機組設備，例如主控制系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)、風速儀、風向標、振動模塊等。-被測設備的監(jiān)控裝置4，實時監(jiān)測被測設備5的運行情況，井向被測設備5和系統(tǒng)監(jiān)控設備3發(fā)送監(jiān)測信號；被測設備的監(jiān)控裝置4內安裝配套被測系統(tǒng)的監(jiān)控程序，通過與系統(tǒng)監(jiān)控設備3的通訊，實現(xiàn)風機內部數(shù)據采集、傳遞和軟件控制被測設備5的功能。-系統(tǒng)監(jiān)控設備3，包括人機交互単元和在線監(jiān)控単元；在線監(jiān)控単元通過通信網絡連接并實時監(jiān)控仿真模型測試設備和被測設備的監(jiān)控裝置4，修改仿真模型測試設備中仿真模型的參數(shù)，并對聯(lián)合仿真信號和被測設備5的反應情況進行數(shù)據分析對比；人機交互單元顯示在線監(jiān)控単元和仿真測控單元的運行情況，并修改在線測試単元和仿真測控單元的運行參數(shù)。在系統(tǒng)監(jiān)控設備3上使用編程工具建立在線測試控單元，在線測試控單元包括測控用例編輯管理功能模塊、數(shù)據記錄功能模塊、數(shù)據分析對比功能模塊、實時數(shù)據顯現(xiàn)功能模塊、數(shù)據在線修改功能模塊、風機軟件控制功能模塊、多用戶在線查看模塊等，以分擔和完善數(shù)據交互設備功能。同時通過自定義協(xié)議編程、定制通訊協(xié)議和接ロ，用以太網線與高速硬件I/O設備和風カ發(fā)電機組監(jiān)控設備進行通訊，建立與風カ發(fā)電機組監(jiān)控設備的通訊機制。系統(tǒng)監(jiān)控設備3的在線測試控單元內運行著測控系統(tǒng)監(jiān)控程序TC，測控系統(tǒng)監(jiān)控程序TC可讀取被測設備5內部狀態(tài)和數(shù)據并送給系統(tǒng)監(jiān)控設備3，系統(tǒng)監(jiān)控設備3也可以根據實際需要發(fā)送相應控制指令控制被測設備5。測控系統(tǒng)監(jiān)控程序TC可在仿真運行過程中實時更改風カ發(fā)電機組整機模型Ml、風カ發(fā)電機組運行環(huán)境模型M2、風機發(fā)電機組補充模型M3和風カ發(fā)電機組測控用例M4的通訊數(shù)據，通過參數(shù)配置更改風カ發(fā)電機組整機模型Ml、風カ發(fā)電機組運行環(huán)境模型M2、風機發(fā)電機組補充模型M3。同時還可以控制測試流程，更接近真實的模擬各種極端エ況。上述的風カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)的測試方法，即仿真測試單元(仿真測試程序)的工作流程，包括以下具體步驟
I)仿真模型測試設備、被測設備5、系統(tǒng)監(jiān)控設備3和被測設備的監(jiān)控裝置4相互連接、調試完畢。運行被測設備5、系統(tǒng)監(jiān)控設備3和被測設備的監(jiān)控裝置4。
2)仿真模型測試設備運行，仿真測試單元建立風電外部模型導入模塊、測控用例部署模塊和數(shù)據交互中心，并調用仿真模型単元中的仿真模型和測試用例運行，最終產生聯(lián)合仿真信號，I/O通信単元將仿真測試單元、仿真模型単元的實時信號和聯(lián)合仿真信號通過通信網絡發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設備3。人機交互單元顯示上述的仿真測試單元、仿真模型単元的實時信號和聯(lián)合仿真信號。3) I/O通信單元將上述聯(lián)合仿真信號通過真實硬接線和通信網絡線發(fā)送至被測設備5，被測設備5對聯(lián)合仿真信號作出響應處理、并該響應處理信號通過真實硬接線和通信網絡線反饋給仿真測試單元，被測設備5將其運行時的實時信號通過通信網絡發(fā)送至被測設備的監(jiān)控裝置4。4)仿真測試單元將響應處理信號發(fā)送至仿真模型単元，使其對聯(lián)合仿真信號作出仿真處理，I/O通信単元將仿真測試單元與仿真模型単元的實時信號、聯(lián)合仿真信號和響應處理信號通過通信網絡發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設備3。人機交互單元顯示上述的仿真測試單元、仿真模型単元的實時信號、聯(lián)合仿真信號和響應處理信號。5)被測設備的監(jiān)控裝置4顯示被測設備5的實時狀態(tài)信號、并將該被測設備5的實時狀態(tài)信號通過通信網絡發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設備3。如果被測設備5的運行出現(xiàn)故障，被測設備的監(jiān)控裝置4向被測設備5和系統(tǒng)監(jiān)控設備3發(fā)出故障處理信號。6)系統(tǒng)監(jiān)控設備3通過人機交互單元顯示測試流程，被測設備5的實時狀態(tài)信號，仿真模型単元、IO通信単元與仿真測試單元的實時信號，聯(lián)合仿真信號和響應處理信號，在線監(jiān)控單元對上述數(shù)據進行分析處理、自動生成報表。7)系統(tǒng)監(jiān)控設備3最后將被測設備5的實時狀態(tài)信號發(fā)送至仿真測試單元，形成完整的閉環(huán)回路。步驟I) 7)中的任ー步驟中，可以通過在線測試控單元實時修改仿真模型測試設備、被測設備5和被測設備的監(jiān)控裝置4中任意一個或組合的運行參數(shù)，即在線測試控單元(在線測控程序TC)的工作流程，具體步驟如下
a)在線測試控單元運行，訪問并讀取上述単元或系統(tǒng)、并將其運行參數(shù)顯示在人機交互單元上；
b)通過人機交互単元選擇并修改步驟I)顯示的運行參數(shù)；
c)在線測試控單元運算單元判斷步驟b)修改的運行參數(shù)的是否符合要求，如不符合返回步驟a)；
d)在線測試控單元向相應的單元或系統(tǒng)發(fā)送修改參數(shù)的命令，將原運行參數(shù)修改為步驟b)修改后的運行參數(shù)；
e)相應的單元或系統(tǒng)運算判斷修改后的運行參數(shù)是否符合要求，如不符合返回步驟
a)；
f)相應的單元或系統(tǒng)的運行參數(shù)修改完成，繼續(xù)被測設備5的仿真測控流程。通過系統(tǒng)監(jiān)控設備3的在線測試控單元(在線測控程序TC)，可以在仿真測試單元(仿真測試程序)運行時、即被測裝置的仿真測控過程中進行人為干預，實現(xiàn)對所有數(shù)據的在線實時更改功能，從而實現(xiàn)更全面的測試。比如手動調節(jié)被測裝置中的測試流程，人為控制仿真模型測試設備中的仿真進程、從而方便的模擬各種極端エ況，或者對被測設備的監(jiān)控裝置4下達不同指令。本發(fā)明通過在線測控程序TC、仿真測試程序和風カ發(fā)電機組測控用例M4的組合使用，達到對風力發(fā)電機組全邏輯、全功能的仿真測控目的。具體的，在線測控軟件TC可在被測裝置的仿真測控過程中、實時更改風力發(fā)電機組整機模型Ml、風力發(fā)電機組運行環(huán)境模型M2、風機發(fā)電機組補充模型M3、風力發(fā)電機組測控用例M4和被測裝置上的所有通訊數(shù)據。上述，仿真測試程序為本發(fā)明風力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)及其測試方法的測試主程序，負責整個系統(tǒng)的測試流程。在線測控程序TC，主要完成數(shù)據的實時顯示、手動修改數(shù)據及手動控制仿真流程等功能。當在線測控程序TC監(jiān)測到手動修改操作后，判斷數(shù)據格式是否附合要求；如果附合要求，則發(fā)送給仿真測試程序(測試主程序)，由仿真測試程序進行數(shù)據修改等處理。
權利要求
1.一種風カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，其特征在于包括仿真模型測試設備、被測設備、系統(tǒng)監(jiān)控設備和被測設備的監(jiān)控裝置；其中 仿真模型測試設備，包括仿真模型単元、I/o通信単元和仿真測試單元，仿真模型単元編制、存儲并運行被測設備的仿真模型；1/0通信単元使用真實信號硬接線和通信網絡線同時連接被測設備，建立端ロ映射模塊，形成閉環(huán)仿真數(shù)據回路；仿真測試單元調用仿真模型単元中的仿真模型運行、并產生聯(lián)合仿真信號，建立風電外部模型導入模塊、建立測控用例部署模塊、建立數(shù)據交互中心，將該聯(lián)合仿真信號通過真實硬接線和通信網絡線發(fā)送至被測設備； 被測設備，是風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)或風力發(fā)電機組組成部件，對聯(lián)合仿真信號作出反應，并通過通信網絡連接被測設備的監(jiān)控裝置，向其發(fā)送實時狀態(tài)信號； 被測設備的監(jiān)控裝置，實時監(jiān)測并顯示被測設備的運行情況，井向被測設備和系統(tǒng)監(jiān)控設備發(fā)送監(jiān)測信號； 系統(tǒng)監(jiān)控設備，包括人機交互単元和在線監(jiān)控単元；在線監(jiān)控単元通過通信網絡連接并實時監(jiān)控仿真模型測試設備和被測設備的監(jiān)控裝置，修改仿真模型測試設備中仿真模型的參數(shù)，并對聯(lián)合仿真信號和被測設備的反應情況進行數(shù)據分析對比；人機交互單元顯示在線監(jiān)控単元和仿真測控單元的運行情況，并修改在線測試単元和仿真測控單元的運行參數(shù)。
2.根據權利要求1所述的風力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，其特征在于所述仿真模型測試設備包括相互連接的模型運行設備和高速硬件I/O設備，仿真模型単元分為兩部分，分別設置在模型運行設備和高速硬件I/O設備中； 模型運行設備是仿真模型単元中的一部分，根據真實情況建立被測設備相關的風カ發(fā)電機組模型和發(fā)電機組運行環(huán)境模型； 高速硬件I/O設備包括仿真模型単元的另一部分，I/O通信単元和仿真測試單元，高速硬件I/O設備內的仿真模型単元建立發(fā)電機組補充模型和風カ發(fā)電機組測控用例，I/O通信単元使用真實信號硬接線和通信網絡線同時連接被測設備；仿真測試單元調用模型運行設備和高速硬件I/O設備內的仿真模型單元運行、產生聯(lián)合仿真信號，并將該聯(lián)合仿真信號發(fā)送至被測設備。
3.根據權利要求2所述的風力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，其特征在于所述模型運行設備和高速硬件I/O設備通過內存反射方式連接。
4.根據權利要求2所述的風力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，其特征在于所述仿真模型發(fā)電機組補充模型包括風カ發(fā)電機組控制系統(tǒng)控制原理模型、電氣行為模型和風カ發(fā)電機組傳感器響應模型。
5.根據權利要求1所述的風力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，其特征在于所述在線測試控單元包括測控用例編輯管理功能模塊、數(shù)據記錄功能模塊、數(shù)據分析對比功能模塊、實時數(shù)據顯現(xiàn)功能模塊、數(shù)據在線修改功能模塊、風機軟件控制功能模塊、多用戶在線查看模塊。
6.根據權利要求1所述的風力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)的測試方法，其特征在于包括以下具體步驟 I)仿真模型測試設備、被測設備、系統(tǒng)監(jiān)控設備和被測設備的監(jiān)控裝置相互連接、調試完畢； 2)仿真模型測試設備運行，仿真測試單元建立風電外部模型導入模塊、測控用例部署模塊和數(shù)據交互中心，并調用仿真模型単元中的仿真模型和測試用例運行，最終產生聯(lián)合仿真信號，I/O通信単元將仿真測試單元、仿真模型単元的實時信號和聯(lián)合仿真信號通過通信網絡發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設備； 3)I/O通信單元將上述聯(lián)合仿真信號通過真實硬接線和通信網絡線發(fā)送至被測設備，被測設備對聯(lián)合仿真信號作出響應處理、并將該響應處理信號通過真實硬接線和通信網絡線反饋給仿真測試單元，被測設備將其運行時的實時狀態(tài)信號通過通信網絡發(fā)送至被測設備的監(jiān)控裝置； 4)仿真測試單元將響應處理信號發(fā)送至仿真模型単元，使其對聯(lián)合仿真信號作出仿真處理，I/O通信単元將仿真測試單元與仿真模型単元的實時信號、聯(lián)合仿真信號和響應處理信號通過通信網絡發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設備； 5)被測設備的監(jiān)控裝置顯示被測設備的實時狀態(tài)信號、并將該被測設備的實時狀態(tài)信號通過通信網絡發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設備； 6)系統(tǒng)監(jiān)控設備通過人機交互單元顯示測試流程，仿真模型単元、IO通信単元與仿真測試單元的實時信號，被測設備的實時狀態(tài)信號，聯(lián)合仿真信號和響應處理信號，在線監(jiān)控單元對上述數(shù)據進行分析處理、自動生成報表； 7)系統(tǒng)監(jiān)控設備最后將被測設備的實時狀態(tài)信號發(fā)送至仿真測試單元，形成完整的閉環(huán)回路。
7.根據權利要求6所述的風力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)的測試方法，其特征在于所述步驟5)中，如果被測設備的運行出現(xiàn)故障，被測設備的監(jiān)控裝置向被測設備和系統(tǒng)監(jiān)控設備發(fā)出故障處理信號。
8.根據權利要求6所述的風力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)的測試方法，其特征在于所述步驟I) 7)中的任ー步驟中，可以通過在線測試控單元實時修改仿真模型測試設備、被測設備和被測設備的監(jiān)控裝置中任意一個或組合的運行參數(shù)，具體步驟如下 a)在線測試控單元運行，訪問并讀取上述単元或系統(tǒng)、并將其運行參數(shù)顯示在人機交互單元上； b)通過人機交互單元選擇并修改步驟I)顯示的運行參數(shù)； c)在線測試控單元運算單元判斷步驟b)修改的運行參數(shù)的是否符合要求，如不符合返回步驟a)； d)在線測試控單元向相應的單元或系統(tǒng)發(fā)送修改參數(shù)的命令,將原運行參數(shù)修改為步驟b)修改后的運行參數(shù)； e)相應的單元或系統(tǒng)運算判斷修改后的運行參數(shù)是否符合要求，如不符合返回步驟a)； f)相應的單元或系統(tǒng)的運行參數(shù)修改完成，繼續(xù)被測設備的仿真測控流程。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種風力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)及其測試方法，包括仿真模型測試設備、被測設備、系統(tǒng)監(jiān)控設備和被測設備的監(jiān)控裝置；仿真模型測試設備中的I/O通信單元使用真實信號硬接線和通信網絡線同時連接被測設備，仿真測試單元調用仿真模型單元中的仿真模型運行、和測試用例產生聯(lián)合仿真信號；系統(tǒng)監(jiān)控設備過通信網絡連接并實時監(jiān)控仿真模型測試設備和被測設備的監(jiān)控裝置，修改仿真模型測試設備中仿真模型的參數(shù)，并對聯(lián)合仿真信號和被測設備的反應情況進行數(shù)據分析對比。本發(fā)明實現(xiàn)所有風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)和機組組成部件的半實物實時在環(huán)仿真測控，以保證風力發(fā)電機組和機組組成部件運行的可靠性、穩(wěn)定性、正確性和高效性。
文檔編號G05B17/02GK103064299SQ201210583480
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者寧琨, 張廣斌, 蒲萬春, 杜明慧, 李濤, 莫爾兵, 李飛, 曹貝貞 申請人:東方電氣集團東方汽輪機有限公司