一种虚拟电厂的控制系统及虚拟电厂

摘要

本发明公开了一种虚拟电厂的控制系统及虚拟电厂。通过虚拟电厂的控制系统用于电厂运行中的自动预警，虚拟电厂的控制系统包括控制显示模块、实时仿真模块和报警模块；所述控制显示模块分别与所述实时仿真模块和所述报警模块电连接，所述实时仿真模块和所述报警模块电连接，解决了目前传统虚拟电厂系统中不能真实模拟24小时运行环境，一旦人员长时间远离控制台，设备运行容易出现问题，且在操作调节过程中有时会因误操作出现事故的问题，取到了能够模拟电厂24小时运行环境，防止其他人员误操作虚拟电厂，且对电厂运行设备进行自动报警的有益效果。

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟电厂控制技术领域，尤其涉及一种虚拟电厂的控制系统及虚拟电厂。

背景技术

虚拟电厂(virtual power plants，VPP)是实现智能配电网的重要技术之一，虚拟电厂是指通过分布式能源管理系统将配电网中分散安装的清洁能源、可控负荷和储能系统合并为一个特别的电厂参与电网运行，从而很好的协调智能电网与分布式能源之间的矛盾，充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益。

在电厂实际运行中，电厂运行员在集控室内负责电厂各专业设备安全运行，其在上岗前需要经过仿真系统的培训。然而，由于电厂是24小时不间断运行，目前通过传统虚拟电厂系统不能真实模拟24小时运行环境，一旦电厂运行人员长时间远离电厂控制台，电厂设备运行容易出现问题，且在操作调节过程中有时会因误操作出现事故。

发明内容

本发明提供了一种虚拟电厂的控制系统及虚拟电厂，以解决目前虚拟电厂无法对电厂中设备运行参数超标进行预警，并在设备运行参数超标时为电厂设备提供正确设备运行参数的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种虚拟电厂的控制系统，该虚拟电厂的控制系统包括控制显示模块、实时仿真模块和报警模块；所述控制显示模块分别与所述实时仿真模块和所述报警模块电连接，所述实时仿真模块和所述报警模块电连接；

所述实时仿真模块，用于对电厂运行设备进行仿真模拟与操作，并获取所述电厂运行设备的仿真数据反馈至所述控制显示模块；

所述控制显示模块，用于确定是否有电厂运行人员，并根据所述电厂运行设备的仿真数据确定是否生成对应的报警信息；

所述报警模块，用于根据确定是否有电厂运行人员的结果以及确定是否生成对应的报警信息的结果，对所述电厂运行人员进行报警。

可选的，所述控制显示模块包括控制台和后台处理器；所述控制台的底侧安装有人体接近传感器，所述控制台的顶侧安装有人脸识别模块，所述人体接近传感器和所述人脸识别模块分别与所述控制台电连接，所述人体接近传感器、所述人脸识别模块、所述控制台以及所述实时仿真模块分别与所述后台处理器电连接；

所述报警模块安装在所述控制台的后侧，分别与所述控制台和所述后台处理器电连接。

可选的，所述后台处理器还包括第一计时模块和第二计时模块，所述人体接近传感器和所述人脸识别模块分别与所述第一计时模块电连接，所述第一计时模块与所述第二计时模块电连接，所述第二计时模块与所述报警模块电连接。

可选的，所述实时仿真模块包括：锅炉侧仿真模块、汽轮机侧仿真模块、发电机侧仿真模块、记录模块与数据存储模块；

所述锅炉侧仿真模块与所述控制显示模块通过连接线相连，用于对电厂锅炉侧运行设备进行仿真模拟与操作，并将所述电厂锅炉侧运行设备的仿真数据反馈至所述控制显示模块；

所述汽轮机侧仿真模块与所述控制显示模块通过连接线相连，用于对电厂汽轮机侧运行设备进行仿真模拟与操作，并将所述电厂汽轮机侧运行设备的仿真数据反馈至所述控制显示模块；

所述发电机侧仿真模块与所述控制显示模块通过连接线相连，用于对电厂发电机侧运行设备进行仿真模拟与操作，并将所述电厂发电机侧运行设备的仿真数据反馈至所述控制显示模块；

所述记录模块与所述控制显示模块通过连接线相连，用于记录电厂运行人员的操作数据，并将所述操作数据反馈至所述控制显示模块；

所述数据存储模块用于对所述电厂锅炉侧运行设备的仿真数据、所述电厂汽轮机侧运行设备的仿真数据、所述电厂发电机侧运行设备的仿真数据以及所述操作数据进行存储。

可选的，所述锅炉侧仿真模块包括锅炉附属设备参数模拟检测模块、锅炉附属设备参数调节模块、锅炉附属设备参数预警模块、锅炉附属设备参数范围提示模块和锅炉附属设备参数模拟变化模块；

锅炉附属设备参数模拟检测模块用于检测模拟电厂锅炉侧运行设备参数；

锅炉附属设备参数调节模块用于对模拟电厂锅炉侧运行设备参数进行调节；

锅炉附属设备参数预警模块用于对模拟电厂锅炉侧运行设备参数进行超标预警；

锅炉附属设备参数范围提示模块用于生成模拟电厂锅炉侧运行设备参数对应的标准范围提示信息；

锅炉附属设备参数模拟变化模块用于生成模拟电厂锅炉侧运行设备参数对应的实时变化参数信息。

可选的，所述锅炉侧仿真模块还用于检测模拟电厂锅炉侧汽包内气压参数、给料机参数以及给水箱参数中的至少一个。

可选的，所述汽轮机侧仿真模块包括汽轮机附属设备参数模拟检测模块、汽轮机附属设备参数调节模块、汽轮机附属设备参数预警模块、汽轮机附属设备参数范围提示模块和汽轮机附属设备参数模拟变化模块；

汽轮机附属设备参数模拟检测模块用于模检测拟电厂汽轮机侧运行设备参数；

汽轮机附属设备参数调节模块用于对模拟电厂汽轮机侧运行设备参数进行调节；

汽轮机附属设备参数预警模块用于对模拟电厂汽轮机侧运行设备参数进行超标预警；

汽轮机附属设备参数范围提示模块用于生成模拟电厂汽轮机侧运行设备参数对应的标准范围提示信息；

汽轮机附属设备参数模拟变化模块用于生成模拟电厂汽轮机侧运行设备参数对应的实时变化参数信息。

可选的，所述汽轮机侧仿真模块还用于检测模拟电厂汽轮机侧除氧器内给水含氧量参数、水泵压力参数、润滑油箱油位参数、润滑油箱温度参数中的至少一个。

可选的，所述发电机侧仿真模块包括发电机附属设备参数模拟检测模块、发电机附属设备参数调节模块、发电机附属设备参数预警模块、发电机附属设备参数范围提示模块和发电机附属设备参数模拟变化模块；

发电机附属设备参数模拟检测模块用于检测模拟电厂发电机侧运行设备参数；

发电机附属设备参数调节模块用于对模拟电厂发电机侧运行设备参数进行调节；

发电机附属设备参数预警模块用于对模拟电厂发电机侧运行设备的参数进行超标预警；

发电机附属设备参数范围提示模块用于生成模拟电厂发电机侧运行设备参数对应的标准范围提示信息；

发电机附属设备参数模拟变化模块用于生成模拟电厂发电机侧运行设备参数对应的实时变化参数信息。

根据本发明的另一方面，提供了一种虚拟电厂，该虚拟电厂包括本发明任一实施例所述的虚拟电厂的控制系统。

本发明实施例的技术方案，通过虚拟电厂的控制系统用于电厂运行中的自动预警，虚拟电厂的控制系统包括控制显示模块、实时仿真模块和报警模块；所述控制显示模块分别与所述实时仿真模块和所述报警模块电连接，所述实时仿真模块和所述报警模块电连接，解决了目前传统虚拟电厂系统中不能真实模拟24小时运行环境，一旦人员长时间远离控制台，设备运行容易出现问题，且在操作调节过程中有时会因误操作出现事故的问题，取到了能够模拟电厂24小时运行环境，防止其他人员误操作虚拟电厂，且对电厂运行设备进行自动报警的有益效果。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例一提供的一种虚拟电厂的控制系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本发明实施例一提供了一种虚拟电厂的控制系统的结构框图，本实施例可适用于在虚拟电厂模拟电厂24小时运行环境中对电厂运行设备进行自动预警的情况，该虚拟电厂的控制系统可配置于虚拟电厂中。

如图1所示，该虚拟电厂的控制系统包括：控制显示模块、实时仿真模块和报警模块；所述控制显示模块分别与所述实时仿真模块和所述报警模块电连接，所述实时仿真模块和所述报警模块电连接；

所述实时仿真模块，用于对电厂运行设备进行仿真模拟与操作，并获取所述电厂运行设备的仿真数据反馈至所述控制显示模块；

所述控制显示模块，用于确定是否有电厂运行人员，并根据所述电厂运行设备的仿真数据确定是否生成对应的报警信息；

所述报警模块，用于根据确定是否有电厂运行人员的结果以及确定是否生成对应的报警信息的结果，对所述电厂运行人员进行报警。

其中，电厂运行设备可以包括电厂锅炉侧运行设备、电厂汽轮机侧运行设备、电厂发电机侧运行设备等电厂运行设备中的至少一个。

实时仿真模块用于对电厂运行设备进行实时仿真模拟与操作，即对电厂锅炉侧运行设备、电厂汽轮机侧运行设备、电厂发电机侧运行设备等电厂运行设备中的至少一个进行实时仿真模拟与操作，并获取所述电厂运行设备的实时仿真数据反馈至所述控制显示模块，以能够模拟电厂24小时运行环境。

电厂运行人员即为监控虚拟电厂的24小时实时运行环境，控制显示模块用于确定是否有电厂运行人员监控虚拟电厂的24小时实时运行环境。同时，控制显示模块还用于确定当前监控虚拟电厂的24小时实时运行环境的人员为电厂运行人员，而非其他人员，以有效防止其他人员对虚拟电厂误操作。

报警模块在确定当前监控虚拟电厂的24小时实时运行环境的人员不为电厂运行人员，而为其他人员，或是电厂运行设备的设备运行参数超标，则进行报警，同时，报警模块还用于在电厂运行设备的设备运行参数超标后，对设备运行参数的正确参数范围进行提醒，以方便电厂运行人员进行快速准确的调节。

可以理解的是，报警模块可以通过声光进行报警，还可以通过在虚拟电厂的显示设备上弹出弹框，以通过弹框显示设备运行参数的正确参数范围，对电厂运行人员进行提醒。

在上述实施例的基础上，所述控制显示模块包括控制台和后台处理器；所述控制台的底侧安装有人体接近传感器，所述控制台的顶侧安装有人脸识别模块，所述人体接近传感器和所述人脸识别模块分别与所述控制台电连接，所述人体接近传感器、所述人脸识别模块、所述控制台以及所述实时仿真模块分别与所述后台处理器电连接；

所述报警模块安装在所述控制台的后侧，分别与所述控制台和所述后台处理器电连接。

其中，控制台可以为在电厂各专业设备安全运行的集控室内，根据特殊的人体工程学设计制造的，为操作和调度人员提供可以承载各种办公设备和专用设备的专业家具。

可以理解的是，电厂运行人员需要24小时在控制台前实时监控电厂各专业设备的运行状态，但在控制台前的人员必须为专业的电厂运行人员，则通过控制台底侧安装的人体接近传感器，确定是否控制台前是否有人员，同时，通过控制台顶侧安装的人脸识别模块，确定当前控制台前的人员是否为专业的电厂运行人员。

需要说明的是，控制台前的专业的电厂运行人员可以在控制台使用时预先进行人脸识别后，对专业的电厂运行人员人脸信息进行存储，并通过人脸识别模块实时识别出的控制台前的人员的人脸信息，与预先存储的专业的电厂运行人员人脸信息进行比对，以确定当前控制台前是否为专业的电厂运行人员。

在本实施例中，当人体接近传感器识别出控制台前无人员，或是人脸识别模块识别出当前控制台前的人员不是专业的电厂运行人员，则通过报警模块生成对应的报警信息，以对电厂运行人员进行报警。

其中，人体接近传感器是接近传感器中的一种，它一般应用于特殊环境中，是以微波多普勒原理为基础，平面型天线作感应系统，以微处理器作控制的一种感应器，采用非接触探测，性能稳定、寿命长传感器不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境，抗射频干扰能力强、穿透能起强，体积小，便于灵活安装。

人脸识别模块是身份识别的一种方式，在本实施例中即对控制台前人员的身份进行识别，人脸识别模块可以采用现有的人脸识别技术实现，本实施例对此不作任何限制。

进一步的，在上述实施例的基础上，所述后台处理器还包括第一计时模块和第二计时模块，所述人体接近传感器和所述人脸识别模块分别与所述第一计时模块电连接，所述第一计时模块与所述第二计时模块电连接，所述第二计时模块与所述报警模块电连接。

在上述基础上，通过人体接近传感器检测控制台前的人体信号，在检测到人体信号时，即确定控制台前有人员时，后台处理器内的第一计时模块开始计时，当计时到第一预设时间时，后台处理器启动人脸识别模块，对控制台前的人员进行人脸识别，即确定是否为专业的电厂运行人员，防止其他人员坐在控制台前，造成误操作；当人体接近传感器检测不到控制台前的人体信号时，并定时将未检测出的结果反馈到后台处理器中，后台处理器内的第二计时模块开始计时，当第二计时模块计时到第二预设时间时，后台处理器控制报警模块进行报警，提醒专业的电厂运行员不能离开控制台时间太久，来防止电厂运行中因缺少人操作出现事故，以此来真实模拟集控室内电厂运行员24小时的环境。

其中，第一预设时间和第二预设时间可以根据实际情况进行选择设置，本实施例对此不作任何限制。

第一计时模块和第二计时模块可以采用现有的计时器电路设计或计时器进行实现，本实施例对此不作任何限制。

进一步的，在上述实施例的基础上，所述实时仿真模块包括：锅炉侧仿真模块、汽轮机侧仿真模块、发电机侧仿真模块、记录模块与数据存储模块；

所述锅炉侧仿真模块与所述控制显示模块通过连接线相连，用于对电厂锅炉侧运行设备进行仿真模拟与操作，并将所述电厂锅炉侧运行设备的仿真数据反馈至所述控制显示模块；

所述汽轮机侧仿真模块与所述控制显示模块通过连接线相连，用于对电厂汽轮机侧运行设备进行仿真模拟与操作，并将所述电厂汽轮机侧运行设备的仿真数据反馈至所述控制显示模块；

所述发电机侧仿真模块与所述控制显示模块通过连接线相连，用于对电厂发电机侧运行设备进行仿真模拟与操作，并将所述电厂发电机侧运行设备的仿真数据反馈至所述控制显示模块；

所述记录模块与所述控制显示模块通过连接线相连，用于记录电厂运行人员的操作数据，并将所述操作数据反馈至所述控制显示模块；

所述数据存储模块用于对所述电厂锅炉侧运行设备的仿真数据、所述电厂汽轮机侧运行设备的仿真数据、所述电厂发电机侧运行设备的仿真数据以及所述操作数据进行存储。

在上述基础上，锅炉侧仿真模块与后台处理器通过连接线相连，用于对锅炉侧运行设备进行仿真模拟与操作，并将仿真数据反馈到后台处理器中，

汽轮机侧仿真模块与后台处理器通过连接线相连，用于对汽轮机侧运行设备进行仿真模拟与操作，并将仿真数据反馈到后台处理器中，

发电机侧仿真模块与后台处理器通过连接线相连，用于对发电机侧运行设备进行仿真模拟与操作，并将仿真数据反馈到后台处理器中，

记录模块与后台处理器通过连接线相连，用于记录操作人的操作数据，并将记录的数据反馈到后台处理器中，

数据存储模块用于对锅炉侧、汽轮机侧以及发电机侧仿真数据、模拟数据以及操作数据进行存储。

进一步的，所述锅炉侧仿真模块包括锅炉附属设备参数模拟检测模块、锅炉附属设备参数调节模块、锅炉附属设备参数预警模块、锅炉附属设备参数范围提示模块和锅炉附属设备参数模拟变化模块；

锅炉附属设备参数模拟检测模块用于检测模拟电厂锅炉侧运行设备参数；

锅炉附属设备参数调节模块用于对模拟电厂锅炉侧运行设备参数进行调节；

锅炉附属设备参数预警模块用于对模拟电厂锅炉侧运行设备参数进行超标预警；

锅炉附属设备参数范围提示模块用于生成模拟电厂锅炉侧运行设备参数对应的标准范围提示信息；

锅炉附属设备参数模拟变化模块用于生成模拟电厂锅炉侧运行设备参数对应的实时变化参数信息。

其中，锅炉附属设备参数模拟变化模块还用于模拟锅炉水位的参数实时变化状态。

示例性的，以电厂锅炉侧运行设备为电厂锅炉侧水位为例，锅炉附属设备参数模拟变化模块在模拟电厂锅炉水位的参数实时变化状态时，此时锅炉附属设备参数模拟检测模块可以模拟检测电厂锅炉内水位的参数，当模拟检测的参数处于模拟电厂锅炉侧运行设备参数对应的标准范围内，锅炉附属设备参数预警模块不会进行超标预警，当检测的参数超出模拟电厂锅炉侧运行设备参数对应的标准范围内，锅炉附属设备参数预警模块进行超标预警，电厂运行人员可通过锅炉附属设备参数调节模块对电厂锅炉水位进行调节，增加或减少电厂锅炉内进水，同时在电厂锅炉水位调节时，锅炉附属设备参数范围提示模块提示电厂锅炉水位对应的标准范围，即生成模拟电厂锅炉侧运行设备参数对应的标准范围提示信息。

进一步的，在上述实施例的基础上，所述锅炉侧仿真模块还用于检测模拟电厂锅炉侧汽包内气压参数、给料机参数以及给水箱参数中的至少一个。

在上述实施例的基础上，所述汽轮机侧仿真模块包括汽轮机附属设备参数模拟检测模块、汽轮机附属设备参数调节模块、汽轮机附属设备参数预警模块、汽轮机附属设备参数范围提示模块和汽轮机附属设备参数模拟变化模块；

汽轮机附属设备参数模拟检测模块用于模检测拟电厂汽轮机侧运行设备参数；

汽轮机附属设备参数调节模块用于对模拟电厂汽轮机侧运行设备参数进行调节；

汽轮机附属设备参数预警模块用于对模拟电厂汽轮机侧运行设备参数进行超标预警；

汽轮机附属设备参数范围提示模块用于生成模拟电厂汽轮机侧运行设备参数对应的标准范围提示信息；

汽轮机附属设备参数模拟变化模块用于生成模拟电厂汽轮机侧运行设备参数对应的实时变化参数信息。

其中，汽轮机附属设备参数模拟变化模块还用于模拟电厂汽轮机侧运行设备参数实时变化状态

示例性的，以电厂汽轮机侧运行设备为电厂汽轮机转子为例，汽轮机附属设备参数模拟变化模块在模拟电厂汽轮机转子转速参数实时变化状态时，此时，汽轮机附属设备参数模拟检测模块可以模拟检测电厂汽轮机转子转速的参数，当模拟检测的参数处于电厂汽轮机侧运行设备参数对应的标准范围内，汽轮机附属设备参数预警模块不会进行超标预警，当检测的参数超出电厂汽轮机侧运行设备参数对应的标准范围内，汽轮机附属设备参数预警模块进行超标预警，电厂运行人员可通过汽轮机附属设备参数调节模块对电厂汽轮机转子转速进行调节，增加或减小进入电厂汽轮机内的蒸汽量，同时在电厂汽轮机转子转速调节时，汽轮机附属设备参数范围提示模块提示电厂汽轮机转子转速对应的标准范围，即生成模拟电厂汽轮机侧运行设备参数对应的标准范围提示信息。

进一步的，在上述实施例的基础上，所述汽轮机侧仿真模块还用于检测模拟电厂汽轮机侧除氧器内给水含氧量参数、水泵压力参数、润滑油箱油位参数、润滑油箱温度参数中的至少一个。

在上述实施例的基础上，所述发电机侧仿真模块包括发电机附属设备参数模拟检测模块、发电机附属设备参数调节模块、发电机附属设备参数预警模块、发电机附属设备参数范围提示模块和发电机附属设备参数模拟变化模块；

发电机附属设备参数模拟检测模块用于检测模拟电厂发电机侧运行设备参数；

发电机附属设备参数调节模块用于对模拟电厂发电机侧运行设备参数进行调节；

发电机附属设备参数预警模块用于对模拟电厂发电机侧运行设备的参数进行超标预警；

发电机附属设备参数范围提示模块用于生成模拟电厂发电机侧运行设备参数对应的标准范围提示信息；

发电机附属设备参数模拟变化模块用于生成模拟电厂发电机侧运行设备参数对应的实时变化参数信息。

其中，发电机附属设备参数模拟变化模块还用于模拟电厂发电机电流参数实时变化状态。

示例性的，以电厂发电机侧运行设备为发电机为例，发电机附属设备参数模拟变化模块在模拟电厂发电机电流参数实时变化状态时，此时发电机附属设备参数模拟检测模块可以模拟检测电厂发电机电流的参数，当模拟检测的参数处于模拟电厂发电机侧运行设备参数对应的标准范围内，发电机附属设备参数预警模块不会进行超标预警，当检测的参数超出模拟电厂发电机侧运行设备参数对应的标准范围内，发电机附属设备参数预警模块进行超标预警，电厂运行人员可通过发电机附属设备参数调节模块对电厂发电机电流进行调节，同时在电厂发电机电流调节时，发电机附属设备参数范围提示模块提示电厂发电机电流对应的标准范围，即生成模拟电厂发电机侧运行设备参数对应的标准范围提示信息。

在上述实施例的基础上，发电机侧仿真模块还可以用于模拟电厂发电机侧控制保护的参数、冷却散热的参数等参数中的至少一个。

实施例二

本发明实施例二还提供的一种虚拟电厂，该虚拟电厂包括本发明任一实施例所述的虚拟电厂的控制系统。

本发明实施例提供的虚拟电厂，通过虚拟电厂的控制系统用于电厂运行中的自动预警，虚拟电厂的控制系统包括控制显示模块、实时仿真模块和报警模块；所述控制显示模块分别与所述实时仿真模块和所述报警模块电连接，所述实时仿真模块和所述报警模块电连接，解决了目前传统虚拟电厂系统中不能真实模拟24小时运行环境，一旦人员长时间远离控制台，设备运行容易出现问题，且在操作调节过程中有时会因误操作出现事故的问题，取到了能够模拟电厂24小时运行环境，防止其他人员误操作虚拟电厂，且对电厂运行设备进行自动报警的有益效果。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。