一种光伏电站设备故障实时监控的方法转让专利
申请号 : CN201610637409.3
文献号 : CN106100580A
文献日 : 2016-11-09
发明人 : 孙海知 , 郝国强 , 范毅 , 袁爱谊 , 赵李杰 , 葛金胜 , 李志财
申请人 : 江阴海润太阳能电力有限公司
摘要 :
本发明涉及的一种光伏电站设备故障实时监控的方法，其特征在于它包括如下步骤：步骤一、计算基准偏差b；步骤二、计算实时偏差d；步骤三、判断偏差相对差是否处于容差范围内，若在容差范围内，则判定为“通过”；否则判定为“不通过”，则初步判断该支路设备疑似故障；然后判断疑似故障持续时间是否处于容差范围内，若在容差范围内，则判定为“通过”，否则判定为“不通过”；步骤四、判定为“不通过”的支路故障报警，运维人员及时进行处理。本发明结合电站系统各支路之间的相对值关联特性，利用与各相邻支路对比，能够快速准确地判断出电站各设备故障位置，减少故障发现时间，提高故障处理速度；且简单易行降低运维人员劳动强度，易于操作。
权利要求 :
1.一种光伏电站设备故障实时监控的方法，其特征在于它包括如下步骤：
步骤一、通过在线监测获取光伏电站正常运行下的各支路监控数据，存入数据库；将光伏电站正常运行下的同一汇集单元内的各支路监控数据进行求出基准平均值a；将光伏电站正常运行下的各支路监控数据与基准平均值a对比，将其比值作为基准偏差b；
步骤二、通过在线监测获取光伏电站实时运行状态下的各支路监控数据，存入数据库；
将光伏电站实时运行下的同一汇集单元内的各支路监控数据进行求出实时平均值c；将光伏电站实时运行下的各支路监控数据与实时平均值c对比，将其比值作为实时偏差d；
步骤三、将步骤二中各支路监控数据计算出的实时偏差d与步骤一中各支路监控数据计算出的基准偏差b的比值称为偏差相对差，判断偏差相对差是否处于容差范围内，若在容差范围内，则判定为“通过”；否则判定为“不通过”，则初步判断该支路设备疑似故障；继续对比该支路，然后判断该支路设备疑似故障持续时间是否处于容差范围内，若在容差范围内，则判定为“通过”，否则判定为“不通过”；
步骤四、判定为“不通过”的支路给出故障报警信号，运维人员具体分析该支路各监控参数及根据实际经验判断故障设备及类型；并且及时进行处理；然后再次对比该支路，如判断为“通过”，则报警解除。
2.根据权利要求1所述的一种光伏电站设备故障实时监控的方法，其特征在于各支路监控数据为组串电流，汇流箱的电流、电压、功率，逆变器的电流、电压、功率。
3.根据权利要求1所述的一种光伏电站设备故障实时监控的方法，其特征在于偏差相对差容差范围和疑似故障持续时间容差范围根据各电站的具体情况设定。
说明书 :
一种光伏电站设备故障实时监控的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种光伏电站设备故障实时监控的方法。
背景技术
[0002] 在传统能源逐渐枯竭，环境日益恶化的今天，太阳能因其清洁无污染，取之不尽用之不竭等特点，被认为最有潜力的替代传统石化能源的产品。太阳能电池是将太阳辐射直接转化为电能的器件，因为太阳能电池无机械运动，使用寿命长，维护费用低等特点，是目前最理想的光电转化设备。当前人们认识到了环境和能源的危机，在世界各国政策的大力支持下，光伏电站得到了迅速发展。
[0003] 光伏电站系统，主要由光伏电池板、线缆、汇流箱、逆变器、变压器及监控保护系统等组成。系统连接方式为：20块电池板串联为一支组串，12-16支组串并联汇集到一个汇流箱，6-8个汇流箱并联汇集到一台逆变器，两台逆变器并联通过汇集线汇集到一台变压器低压侧，若干台变压器出线汇集到高压开关柜送入电网。
[0004] 光伏电站系统在运行过程中，因电池污染、短路、开关损坏、线路磨损、老化等问题会导致光伏电站的发电量下降。光伏电站监控系统可监测光伏电池串电压、电流，汇流箱电压、电流，光伏逆变器、变压器的输入输出侧电压、电流、频率、温湿度等参数。目前的监控系统只能监控设备实时参数，无法对数据进行分析对比。当某个支路设备发生故障时，其实时监控值会发生变化，因为光伏电站各支路受光照、温度等环境条件影响，其实时数据一直在不断的变化，除非该支路完全不工作监控数据为零，运维人员很难及时发现设备问题。因而目前只有靠运维人员的细心观察和根据运维人员的工作经验，才能发现设备故障具体故障位置。面对电站即有成千上万个监控在实时变化的数据，运维人员很难及时发现设备问题，其工作效率低，需要大量的精力才能实现，而且故障定位时间长，将会导致故障进一步恶化。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种结合电站系统各支路之间的相对值关联特性，利用与各相邻支路对比的方法，实现光伏电站设备故障实时监控的方法。
[0006] 本发明的目的是这样实现的：一种光伏电站设备故障实时监控的方法，它包括如下步骤：
步骤一、通过在线监测获取光伏电站正常运行下的各支路监控数据，存入数据库；将光伏电站正常运行下的同一汇集单元内的各支路监控数据进行求出基准平均值a；将光伏电站正常运行下的各支路监控数据与基准平均值a对比，将其比值作为基准偏差b；
步骤二、通过在线监测获取光伏电站实时运行状态下的各支路监控数据，存入数据库；
将光伏电站实时运行下的同一汇集单元内的各支路监控数据进行求出实时平均值c；将光伏电站实时运行下的各支路监控数据与实时平均值c对比，将其比值作为实时偏差d；
步骤三、将步骤二中各支路监控数据计算出的实时偏差d与步骤一中各支路监控数据计算出的基准偏差b的比值称为偏差相对差，判断偏差相对差是否处于容差范围内，若在容差范围内，则判定为“通过”；否则判定为“不通过”，则初步判断该支路设备疑似故障；继续对比该支路，然后判断该支路设备疑似故障持续时间是否处于容差范围内，若在容差范围内，则判定为“通过”，否则判定为“不通过”；
步骤四、判定为“不通过”的支路给出故障报警信号，运维人员具体分析该支路各监控参数及根据实际经验判断故障设备及类型；并且及时进行处理；然后再次对比该支路，如判断为“通过”，则报警解除。
步骤一、通过在线监测获取光伏电站正常运行下的各支路监控数据，存入数据库；将光伏电站正常运行下的同一汇集单元内的各支路监控数据进行求出基准平均值a；将光伏电站正常运行下的各支路监控数据与基准平均值a对比，将其比值作为基准偏差b；
步骤二、通过在线监测获取光伏电站实时运行状态下的各支路监控数据，存入数据库；
将光伏电站实时运行下的同一汇集单元内的各支路监控数据进行求出实时平均值c；将光伏电站实时运行下的各支路监控数据与实时平均值c对比，将其比值作为实时偏差d；
步骤三、将步骤二中各支路监控数据计算出的实时偏差d与步骤一中各支路监控数据计算出的基准偏差b的比值称为偏差相对差，判断偏差相对差是否处于容差范围内，若在容差范围内，则判定为“通过”；否则判定为“不通过”，则初步判断该支路设备疑似故障；继续对比该支路，然后判断该支路设备疑似故障持续时间是否处于容差范围内，若在容差范围内，则判定为“通过”，否则判定为“不通过”；
步骤四、判定为“不通过”的支路给出故障报警信号，运维人员具体分析该支路各监控参数及根据实际经验判断故障设备及类型；并且及时进行处理；然后再次对比该支路，如判断为“通过”，则报警解除。
[0007] 各支路监控数据为组串电流，汇流箱的电流、电压、功率，逆变器的电流、电压、功率。
[0008] 偏差相对差容差范围和疑似故障持续时间容差范围根据各电站的具体情况设定。
[0009] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明光伏电站设备故障实时监控的方法结合电站系统各支路之间的相对值关联特性，利用与各相邻支路对比，能够快速准确地判断出电站各设备故障位置，减少故障发现时间，提高故障处理速度；且简单易行降低运维人员劳动强度，易于操作。
附图说明
[0010] 图1为本发明的流程图。
具体实施方式
[0011] 参见图1，本发明涉及的一种光伏电站设备故障实时监控的方法，它包括如下步骤：步骤一、通过在线监测获取光伏电站正常运行下的各支路监控数据，存入数据库；将光伏电站正常运行下的同一汇集单元内的各支路监控数据进行求出基准平均值a；将光伏电站正常运行下的各支路监控数据与基准平均值a对比，将其比值作为基准偏差b；
步骤二、通过在线监测获取光伏电站实时运行状态下的各支路监控数据，存入数据库；
将光伏电站实时运行下的同一汇集单元内的各支路监控数据进行求出实时平均值c；将光伏电站实时运行下的各支路监控数据与实时平均值c对比，将其比值作为实时偏差d；
步骤三、将步骤二中各支路监控数据计算出的实时偏差d与步骤一中各支路监控数据计算出的基准偏差b的比值称为偏差相对差，判断偏差相对差是否处于容差范围内，若在容差范围内，则判定为“通过”；否则判定为“不通过”，则初步判断该支路设备疑似故障；继续对比该支路，然后判断该支路设备疑似故障持续时间是否处于容差范围内，若在容差范围内，则判定为“通过”，否则判定为“不通过”；
步骤四、判定为“不通过”的支路给出故障报警信号，运维人员具体分析该支路各监控参数及根据实际经验判断故障设备及类型；并且及时进行处理；然后再次对比该支路，如判断为“通过”，则报警解除。
步骤二、通过在线监测获取光伏电站实时运行状态下的各支路监控数据，存入数据库；
将光伏电站实时运行下的同一汇集单元内的各支路监控数据进行求出实时平均值c；将光伏电站实时运行下的各支路监控数据与实时平均值c对比，将其比值作为实时偏差d；
步骤三、将步骤二中各支路监控数据计算出的实时偏差d与步骤一中各支路监控数据计算出的基准偏差b的比值称为偏差相对差，判断偏差相对差是否处于容差范围内，若在容差范围内，则判定为“通过”；否则判定为“不通过”，则初步判断该支路设备疑似故障；继续对比该支路，然后判断该支路设备疑似故障持续时间是否处于容差范围内，若在容差范围内，则判定为“通过”，否则判定为“不通过”；
步骤四、判定为“不通过”的支路给出故障报警信号，运维人员具体分析该支路各监控参数及根据实际经验判断故障设备及类型；并且及时进行处理；然后再次对比该支路，如判断为“通过”，则报警解除。
[0012] 上述的各支路监控数据可以为组串电流，汇流箱的电流、电压、功率，逆变器的电流、电压、功率等。
[0013] 上述的偏差相对差容差范围和疑似故障持续时间容差范围可根据各电站的具体情况设定。偏差相对差容差范围和疑似故障持续时间容差范围优选设定为10%和20分钟。
[0014] 根据需要选择测试间隔时间，成本最少的测试，为此步最优测试，优选为一般为5分钟。
[0015] 实施例1：取某电站某一汇流箱A各支组串的监控数据，该汇流箱A下有16支组串，每支组串由20块250WPa电池板串联组成。
[0016] 将该汇流箱A各支组串电流监控值作为对比对象，按5分钟进行一次采样对比，偏差相对差容差范围和疑似故障持续时间容差范围设定为10%和20分钟。步骤一的测试结果如表1所列，步骤二的测试结果如表2所列。
[0017]表1.汇流箱A正常运行状态下某时刻各支路的监控值
表2. 汇流箱A实时状态下某时刻各支路监控值
根据表2可以初步判断该汇流箱A的第7支路疑似故障。
表2. 汇流箱A实时状态下某时刻各支路监控值
根据表2可以初步判断该汇流箱A的第7支路疑似故障。
[0018] 持续对比，20分钟内该支路的偏差相对差始终保持在10%以上。
[0019] 则给出该支路的报警信号，根据报警支路位置，运维人员到现场查看，发现该支路有一块组件上覆盖了一只黑色塑料袋，取下后报警解除。
[0020]实施例2：
取某电站某一汇流箱B各支组串的监控数据，该汇流箱B下有16支组串，每支组串由20块250WPa电池板串联组成。
取某电站某一汇流箱B各支组串的监控数据，该汇流箱B下有16支组串，每支组串由20块250WPa电池板串联组成。
[0021] 将该汇流箱B各支组串电流监控值作为对比对象，按5分钟进行一次采样对比，偏差相对差容差范围和疑似故障持续时间容差范围设定为10%和20分钟。步骤一的测试结果如表3所列，步骤二的测试结果如表4所列。
[0022]表3.汇流箱B正常运行状态下某时刻各支路的监控值
表4. 汇流箱B实时状态下某时刻各支路监控值
支路 1 2 3 4 5 6 7 8
电流 4.232 4.311 4.706 4.760 4.023 3.665 4.623 4.454
实时偏差 0.979 0.997 1.089 1.101 0.931 0.848 1.070 1.030
基准偏差 1.000 0.950 1.073 1.029 0.975 1.075 0.930 1.050
偏差相对差 -2.1% 4.7% 1.4% 6.6% -4.8% -26.8% 13.0% -1.9%
支路 9 10 11 12 13 14 15 16
电流 4.087 4.112 4.765 4.356 4.378 4.065 4.543 4.078
实时偏差 0.946 0.951 1.102 1.008 1.013 0.940 1.051 0.943
基准偏差 0.990 0.905 1.053 0.938 1.033 0.985 1.003 1.010
偏差相对差 -4.7% 4.8% 4.5% 6.9% -2.0% -4.7% 4.6% -7.1%
根据表4可以初步判断该汇流箱B的第6支路疑似故障。
表4. 汇流箱B实时状态下某时刻各支路监控值
支路 1 2 3 4 5 6 7 8
电流 4.232 4.311 4.706 4.760 4.023 3.665 4.623 4.454
实时偏差 0.979 0.997 1.089 1.101 0.931 0.848 1.070 1.030
基准偏差 1.000 0.950 1.073 1.029 0.975 1.075 0.930 1.050
偏差相对差 -2.1% 4.7% 1.4% 6.6% -4.8% -26.8% 13.0% -1.9%
支路 9 10 11 12 13 14 15 16
电流 4.087 4.112 4.765 4.356 4.378 4.065 4.543 4.078
实时偏差 0.946 0.951 1.102 1.008 1.013 0.940 1.051 0.943
基准偏差 0.990 0.905 1.053 0.938 1.033 0.985 1.003 1.010
偏差相对差 -4.7% 4.8% 4.5% 6.9% -2.0% -4.7% 4.6% -7.1%
根据表4可以初步判断该汇流箱B的第6支路疑似故障。
[0023] 持续对比，20分钟内该支路的偏差相对差始终保持在10%以上。
[0024] 则给出该支路的报警信号，根据报警支路位置，运维人员到现场查看，发现该支路有一块组件破碎，更换后报警解除。
[0025]实施例3：
取某电站高压开关的汇集线上五台变压器（每台变压器接两台逆变器）上总计十台逆变器的监控数据，每台逆变器容量为500KW。
取某电站高压开关的汇集线上五台变压器（每台变压器接两台逆变器）上总计十台逆变器的监控数据，每台逆变器容量为500KW。
[0026] 将各逆变器功率监控值作为对比对象，按5分钟进行一次采样对比，偏差相对差容差范围和疑似故障持续时间容差范围设定为10%和20分钟。步骤一的测试结果如表5所列，步骤二的测试结果如表6所列。
[0027]表5.正常运行状态下某时刻各支路的监控值
逆变器编号 1 2 3 4 5
功率(KW) 230.5 225.8 268.2 245.9 265.6
基准偏差 0.940 0.921 1.094 1.003 1.084
逆变器编号 6 7 8 9 10
功率(KW) 278.8 212.8 239.6 264.4 219.3
基准偏差 1.138 0.868 0.978 1.079 0.895
表6. 实时运行状态下某时刻各支路的监控值
逆变器编号 1 2 3 4 5
功率(KW) 158.4 154.1 180.7 179.1 186.9
实时偏差 0.941 0.915 1.074 1.064 1.111
基准偏差 0.940 0.921 1.094 1.003 1.084
偏差相对差 0.0% -0.6% -1.9% 6.1% 2.5%
逆变器编号 6 7 8 9 10
功率(KW) 192.2 150.0 140.1 182.1 159.5
实时偏差 1.142 0.891 0.833 1.082 0.948
基准偏差 1.138 0.868 0.978 1.079 0.895
偏差相对差 0.4% 2.6% -14.8% 0.3% 5.9%
根据表6可以初步判断第8个逆变器疑似故障。
逆变器编号 1 2 3 4 5
功率(KW) 230.5 225.8 268.2 245.9 265.6
基准偏差 0.940 0.921 1.094 1.003 1.084
逆变器编号 6 7 8 9 10
功率(KW) 278.8 212.8 239.6 264.4 219.3
基准偏差 1.138 0.868 0.978 1.079 0.895
表6. 实时运行状态下某时刻各支路的监控值
逆变器编号 1 2 3 4 5
功率(KW) 158.4 154.1 180.7 179.1 186.9
实时偏差 0.941 0.915 1.074 1.064 1.111
基准偏差 0.940 0.921 1.094 1.003 1.084
偏差相对差 0.0% -0.6% -1.9% 6.1% 2.5%
逆变器编号 6 7 8 9 10
功率(KW) 192.2 150.0 140.1 182.1 159.5
实时偏差 1.142 0.891 0.833 1.082 0.948
基准偏差 1.138 0.868 0.978 1.079 0.895
偏差相对差 0.4% 2.6% -14.8% 0.3% 5.9%
根据表6可以初步判断第8个逆变器疑似故障。
[0028] 持续对比，20分钟内该支路的偏差相对差始终保持在10%以上。
[0029] 则给出该支路的报警信号，根据报警支路位置，运维人员到现场查看，发现该支路逆变器的8个汇流箱进线其中一进线跳闸，检查无故障合闸后报警解除。