CN110233877A - 一种智能光伏发电故障综合预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能光伏发电故障综合预警系统，对光伏系统中每个光伏阵区下的逆变器下的所有汇流箱中的电流支路进行电流数据分析，得出每条电流支路的工作状态。采集的数据传输到云中心，云中心和中央处理模块分别进行分析，云中心对中央处理模块的处理结果进行校正。本系统的故障预警模块能够准确有效的对故障预警支路进行分级展示，并且显示与该故障支路在同一汇流箱下的所有支路的数据的图像对比，对比信息包括所有支路的电流信息的对比，以及与当天斜面辐照，相对湿度，大气压力，背板温度等影响光伏发电的环境因素的对比，供光伏电站维保人员参考和分析，对于光伏电站的实际运维有重要的作用，对于光伏电站的长期维护具有举足轻重的作用。
Description
技术领域
本发明涉及能源领域，尤其涉及一种智能光伏发电故障综合预警系统。
背景技术
随着世界经济的快速发展，越来越多的能源被消耗。化石燃料是不可在生的，石油、煤和天然气储采比分别为53.3年、113年和55.1年。据英国石油公司预测2030年可再生能源占全球能源供应的比例将达到30%。太阳能是最理想的可再生能源之一，在太阳能应用中，光伏发电是最重要的形式之一。光伏系统一般应用于单个建筑的独立系统、农村的户用光伏系统、偏远地区的大规模光伏发电厂。然而，在实际生产中，光伏电站的输出电能和运维成本受到了温度、灰尘和污染、遮挡、组件朝向和倾角、逆变器效率、线缆损耗等多方面因素的影响。所有这些因素都会对光伏输出电能造成或多或少的降额，导致光伏系统输出电能的损失。同时，光伏电站一般占地面积较大，运维人员在对光伏组件进行检修时，如果不能事先定位到光伏组件的物理位置，则会增加运维的成本甚至因为处理不及时而引起相关设备损坏甚至火灾等危及生命财产安全的严重危害。因此，对光伏物理设备电流数据进行及时分析并且对故障电流支路进行及时预警和检修是非常有必要的。本发明提供了一种光伏发电故障支路预警综合管理系统，针对现场实际情况，对光伏物理设备的电流数据以及相关的环境因素等进行综合分析，并将分析结果上传到云中心，运维人员通过查看数据处理模块，及时对故障设备进行处理，并且通过人机交互，对新出现的故障进行保存，提高故障分析模型的准确率，大大的降低了光伏电站生产运维的成本，延缓了光伏系统设备组件的损耗，一定程度上提高了光伏系统的输出电能。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能光伏发电故障综合预警系统，针对现场实际情况，通过对光伏物理设备的电流数据以及相关的环境因素等进行综合分析，并将分析结果上传到云中心，运维人员通过查看数据处理模块，及时对故障设备进行及时有效的处理，大大的降低了光伏电站生产运维的成本，延缓了光伏系统设备组件的损耗，一定程度上提高了光伏系统的输出电能。
为实现上述目的，本发明提供一种智能光伏发电故障综合预警系统，采用的技术方案如下：
智能光伏发电故障综合预警系统包括：中央处理模块、网络通信模块，数据处理模块，设备监测模块，故障预警模块、故障分析模块、故障运维模块及故障设备模块；
其中，设备监测模块与监测预警的光伏发电设备连接以进行实时监测；在监测到故障时，设备监测模块将故障位置和故障信息通过数据处理模块发送到故障分析模块，故障分析模块结合故障信息及故障位置设定最佳解决方案，并发送到故障预警模块和故障运维模块，以进行故障预警和故障维修；故障预警模块、故障分析模块、故障运维模块均连接至数据处理模块，故障分析模块与设备监测模块，以及故障预警模块、故障分析模块、故障运维模块三者之间的信号传输均通过数据处理模块进行数据处理和传输；中央处理模块连接数据处理模块和设备监测模块，用于接收并分析故障处理信息，并通过网络通信模块与远端服务器及云中心进行信息交互；故障设备模块连接设备监测模块，用于在设备监测模块监测到光伏发电设备故障时进行记录存储。
其中，故障预警模块根据接收到数据处理模块传输的光伏组件电流数据以及后台的电流故障分析算法，得到预警结果并进行显示和预警。
其中，故障分析模块包括故障支路分析单元，故障类型分析单元和故障汇总分析单元；其中故障支路分析单元对发生故障的故障支路的严重等级及故障类型进行显示，并且显示与发生故障的故障支路在同一汇流箱下的所有支路的数据的图像对比；其中，对比信息至少包括同一汇流箱下所有支路的电流信息的对比，以及与当天斜面辐照、相对湿度、大气压力及背板温度影响光伏发电的环境因素的对比；故障类型分析单元用于光伏组件故障类型的汇总，包括所有光伏组件故障类型，故障支路电流图像及故障类型描述，以供运维人员对故障类型进行参考和分析；故障汇总分析单元用于对所有时间尺度下的故障进行分析统计，对不同严重程度、不同故障类型、不同设备故障类型进行数据可视化分析，得到故障障统计分析报表，通过表项、柱状图或饼图的形式展示出来。
其中，若出现新的故障，通过光伏电站维保人员现场巡检找出具体故障后，用人工输入的方式，将其分类或者调整故障类型，通过故障类型分析单元定义新的类型名称，添加新故障类型的电流图像以及对新故障类型图像的特征进行简要描述并提交保存，在审核通过后，将新故障类型添加到故障类型库中。
其中，故障运维模块包括故障已处理单元和故障待处理单元；其中，故障已处理单元用于统计显示已经处理的故障支路的故障信息，包括故障支路名称、处理时间、故障描述、处理方法、维保人员、维保工时、维保人数及是否有新类型；故障待处理单元统计显示未处理的故障支路，根据严重等级进行分类显示，提示维保人员及时处理。
其中，故障运维模块对故障支路的物理空间结构分布图中进行明确的标注，方便光伏电站维保人员对故障支路进行准确的定位。
其中，网络通信模块的通信方式包括移动网络、无线网络及有线网络，用于传输中央处理模块和云中心之间的数据；远端服务器为手机、电脑或平板电脑，用于查看数据及对中央处理模块的控制指令进行修改。
本发明提供的智能光伏发电故障综合预警系统可对光伏系统中每个光伏阵区下的每个逆变器下的每个汇流箱中的电流支路进行全面的电流数据分析，分析结果能够得出每条电流支路的工作状态。采集的数据能够第一时间传输到云中心，云中心和中央处理模块分别进行分析，云中心对中央处理模块的处理结果进行校正。本系统的故障预警模块能够准确有效的对故障预警支路进行分级展示，并且可以显示与该故障支路在同一汇流箱下的所有支路的数据的图像对比，对比信息包括所有支路的电流信息的对比，以及与当天斜面辐照，相对湿度，大气压力，背板温度等影响光伏发电的环境因素的对比，供光伏电站维保人员参考和分析，对于光伏电站的实际运维有重要的作用，对于光伏电站的长期维护具有举足轻重的作用。
附图说明
图1是本发明提供的一种智能光伏发电故障综合预警系统的一种实施方式的结构示意图。
图2是本发明提供的一种智能光伏发电故障综合预警系统的另一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，图1和图2是本发明提供的一种智能光伏发电故障综合预警系统的不同实施方式的结构示意图。该装置包括：中央处理模块1、网络通信模块2，数据处理模块3，设备监测模块4，故障预警模块5、故障分析模块6、故障运维模块7及故障设备模块8；
其中，设备监测模块4与监测预警的光伏发电设备连接以进行实时监测；在监测到故障时，设备监测模块4将故障位置和故障信息通过数据处理模块3发送到故障分析模块6，故障分析模块6结合故障信息及故障位置设定最佳解决方案，并发送到故障预警模块5和故障运维模块7，以进行故障预警和故障维修；故障预警模块5、故障分析模块6、故障运维模块7均连接至数据处理模块3，故障分析模块6与设备监测模块4，以及故障预警模块5、故障分析模块6、故障运维模块7三者之间的信号传输均通过数据处理模块3进行数据处理和传输，其中数据处理为数据格式转换的操作。中央处理模块1连接数据处理模块3和设备监测模块4，用于接收并分析故障处理信息，并通过网络通信模块2与远端服务器及云中心进行信息交互；故障设备模块8连接设备监测模块4，用于在设备监测模块4监测到光伏发电设备故障时进行记录存储。
光伏电站维保人员可以根据故障预警模块5以及故障分析模块6对已解决和未解决的故障支路有清晰全面的了解，通过故障运维模块7可以清楚的已发现的故障的解决情况，并且根据故障严重等级对现场的光伏组件进行及时准确的维护和检修；设备监测模块4和故障设备模块8连接，在故障设备模块8对故障支路进行明确的标注，方便光伏电站维保人员对故障支路进行准确的定位。
其中，故障预警模块5根据接收到数据处理模块4传输的光伏组件电流数据以及后台的电流故障分析算法，得到预警结果并进行显示和预警。
如果系统发现新的故障，需要在界面显著的地方弹出显示该报警信息。故障支路预警显示内容需要做如下分类：（1）根据故障预警结果的严重程度可作分级报警；（2）按照不同的设备类型（逆变器、汇流箱、组串）对故障预警结果进行分类；（3）按照故障的类型对故障进行分类。
其中，故障分析模块6包括故障支路分析单元61，故障类型分析单元62和故障汇总分析单元63；其中故障支路分析单元61对发生故障的故障支路的严重等级及故障类型进行显示，并且显示与发生故障的故障支路在同一汇流箱下的所有支路的数据的图像对比；其中，对比信息至少包括同一汇流箱下所有支路的电流信息的对比，以及与当天斜面辐照、相对湿度、大气压力及背板温度影响光伏发电的环境因素的对比；故障类型分析单元62用于光伏组件故障类型的汇总，包括所有光伏组件故障类型，故障支路电流图像及故障类型描述，以供运维人员对故障类型进行参考和分析；故障汇总分析单元63用于对所有时间尺度下的故障进行分析统计，对不同严重程度、不同故障类型、不同设备故障类型进行数据可视化分析，得到故障障统计分析报表，通过表项、柱状图或饼图的形式展示出来。
其中，若出现新的故障，通过光伏电站维保人员现场巡检找出具体故障后，用人工输入的方式，将其分类或者调整故障类型，通过故障类型分析单元定义新的类型名称，添加新故障类型的电流图像以及对新故障类型图像的特征进行简要描述并提交保存，在审核通过后，将新故障类型添加到故障类型库中。
其中，故障运维模块7包括故障已处理单元71和故障待处理单元72；其中，故障已处理单元71用于统计显示已经处理的故障支路的故障信息，包括故障支路名称、处理时间、故障描述、处理方法、维保人员、维保工时、维保人数及是否有新类型；故障待处理单元72统计显示未处理的故障支路，根据严重等级进行分类显示，提示维保人员及时处理。
其中，故障运维模块7对故障支路的物理空间结构分布图中进行明确的标注，方便光伏电站维保人员对故障支路进行准确的定位。
其中，网络通信模块2的通信方式包括移动网络、无线网络及有线网络，用于传输中央处理模块和云中心之间的数据；远端服务器为手机、电脑或平板电脑，用于查看数据及对中央处理模块的控制指令进行修改。
云中心对上传的数据进行分析，并将分析后的预警结果传到数据处理模块。远端服务器包括手机终端、平板电脑或计算机终端，可远程实时查看及控制。
本发明提供的光伏发电故障支路预警综合信息系统可以高效、可靠、长期的对太阳能光伏发电电池板的电流支路进行预警，实际生产中的光伏发电维保人员可以通过该系统的预警反馈及时准确的对故障支路进行检修，避免因对故障支路处理不及时而降低光伏组件的发电效率，甚至产生安全隐患。有了准确的故障支路预警系统，才能在实际运维中做到心中有数，掌握主动权，大大降低了生产成本。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种智能光伏发电故障综合预警系统，其特征在于：包括中央处理模块、网络通信模块，数据处理模块，设备监测模块，故障预警模块、故障分析模块、故障运维模块及故障设备模块；
其中，设备监测模块与监测预警的光伏发电设备连接以进行实时监测；在监测到故障时，设备监测模块将故障位置和故障信息通过数据处理模块发送到故障分析模块，故障分析模块结合故障信息及故障位置设定最佳解决方案，并发送到故障预警模块和故障运维模块，以进行故障预警和故障维修；故障预警模块、故障分析模块、故障运维模块均连接至数据处理模块，故障分析模块与设备监测模块，以及故障预警模块、故障分析模块、故障运维模块三者之间的信号传输均通过数据处理模块进行数据处理和传输；中央处理模块连接数据处理模块和设备监测模块，用于接收并分析故障处理信息，并通过网络通信模块与远端服务器及云中心进行信息交互；故障设备模块连接设备监测模块，用于在设备监测模块监测到光伏发电设备故障时进行记录存储。
2.根据权利要求1所述的智能光伏发电故障综合预警系统，其特征在于：故障预警模块根据接收到数据处理模块传输的光伏组件电流数据以及后台的电流故障分析算法，得到预警结果并进行显示和预警。
3.根据权利要求1所述的智能光伏发电故障综合预警系统，其特征在于：故障分析模块包括故障支路分析单元，故障类型分析单元和故障汇总分析单元；其中故障支路分析单元对发生故障的故障支路的严重等级及故障类型进行显示，并且显示与发生故障的故障支路在同一汇流箱下的所有支路的数据的图像对比；其中，对比信息至少包括同一汇流箱下所有支路的电流信息的对比，以及与当天斜面辐照、相对湿度、大气压力及背板温度影响光伏发电的环境因素的对比；故障类型分析单元用于光伏组件故障类型的汇总，包括所有光伏组件故障类型，故障支路电流图像及故障类型描述，以供运维人员对故障类型进行参考和分析；故障汇总分析单元用于对所有时间尺度下的故障进行分析统计，对不同严重程度、不同故障类型、不同设备故障类型进行数据可视化分析，得到故障障统计分析报表，通过表项、柱状图或饼图的形式展示出来。
4.根据权利要求3所述的智能光伏发电故障综合预警系统，其特征在于：若出现新的故障，通过光伏电站维保人员现场巡检找出具体故障后，用人工输入的方式，将其分类或者调整故障类型，通过故障类型分析单元定义新的类型名称，添加新故障类型的电流图像以及对新故障类型图像的特征进行简要描述并提交保存，在审核通过后，将新故障类型添加到故障类型库中。
5.根据权利要求1所述的智能光伏发电故障综合预警系统，其特征在于：故障运维模块包括故障已处理单元和故障待处理单元；其中，故障已处理单元用于统计显示已经处理的故障支路的故障信息，包括故障支路名称、处理时间、故障描述、处理方法、维保人员、维保工时、维保人数及是否有新类型；故障待处理单元统计显示未处理的故障支路，根据严重等级进行分类显示，提示维保人员及时处理。
6.根据权利要求1所述的智能光伏发电故障综合预警系统，其特征在于：故障运维模块对故障支路的物理空间结构分布图中进行明确的标注，方便光伏电站维保人员对故障支路进行准确的定位。
7.根据权利要求1所述的智能光伏发电故障综合预警系统，其特征在于：网络通信模块的通信方式包括移动网络、无线网络及有线网络，用于传输中央处理模块和云中心之间的数据；远端服务器为手机、电脑或平板电脑，用于查看数据及对中央处理模块的控制指令进行修改。
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