CN103019193B - 一种光伏电站多类型转向支架监视控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏电站多类型转向支架监视控制方法，包括以下步骤：1）建立面向用户的光伏转向支架统一参数模型；2）参照步骤1)的统一参数模型对不同类型的光伏转向支架进行参数模型统一操作及规约处理；3）以面向用户的方式对不同类型的光伏转向支架进行集中统一监控。本发明的多类型转向支架监视控制方法，针对光伏电站中转向支架可能存在多类型、多运行参数的实际情况，采用统一建模的处理机制，将光伏电站中多类型的转向支架统一为通用模型，只需通过简单地配置，即可对站内光伏转向支架进行统一地监视和快速地控制，从而减轻了光伏电站运行维护人员的工作量，减少因突发天气灾害而导致光伏板件损坏的故障发生率，保证光伏电站的正常运行。

Description

一种光伏电站多类型转向支架监视控制方法

技术领域

本发明涉及绿色能源发电技术领域，具体涉及一种用于光伏电站多类型转向支架的监视控制方法。

背景技术

近年来，随着能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一，光伏发电作为一种新兴绿色能源产业，逐步得到国家的重视与扶持，但是由于目前光伏电站中的发电组件同其他发电方式相比，电能转换效率低、发电量受天气因素影响大等的缺点，现有技术中为了实现达到一定发电量目标的要求，采用在光伏电站中大范围铺建太阳能板，并采用转向支架阳光跟踪技术的方法来弥补光伏电站的上述缺陷。一般在发电量为40MW的光伏电站，通常会存在不同制造商制造的上千个光伏转向支架控制点，目前具备自动跟踪的光伏转向支架有平单轴跟踪、背接触斜单轴跟踪、斜单轴跟踪、双轴跟踪和聚光跟踪等多种方式，大部分转向支架考虑到其经济效益和可靠性等因素，其跟踪方法是预先设定好未来若干年内当地日出和日落的时间，转向支架按照设定好的参数简单的进行转向运动。当遇到大风或大雪天气时，需要光伏电站运行维护人员人为干预操作才能将光伏板件放平或放直，以此来减少自然原因对光伏板件的损害，但是由于光伏电站内通常会安装由多个制造商供货的不同类型的转向支架，其运行参数及通讯规约往往存在着不统一的情况，这给光伏转向支架的快速人为干预控制增加了难度，降低光伏电站的维护效率，抑制光伏电站的快速发展。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供的光伏电站多类型转向支架监视控制方法，通过将不同制造商生产的不同类型光伏转向支架统一建模，以统一的监视控制接口面向光伏电站运行维护人员，能够减轻光伏电站运行维护人员的工作量，减少因突发天气灾害而导致光伏板件损坏的故障发生率，保证光伏电站的正常运行。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种光伏电站多类型转向支架监视控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1）建立面向用户的光伏转向支架统一参数模型

根据光伏电站正常运行时站内各光伏转向支架的运行参数，建立面向用户的光伏转向支架统一参数模型；

步骤（2）参照步骤（1）的光伏转向支架统一参数模型，对不同类型的转向支架进行参数模型统一操作及规约处理

将光伏电站中的不同类型光伏转向支架，参照步骤（1）建立的面向用户的光伏转向支架统一参数模型，进行参数模型统一操作，对光伏电站中采用非通用规约的光伏转向支架进行规约接口开发；

步骤（3）以面向用户的方式对不同类型的光伏转向支架进行集中统一监控。

前述的光伏电站多类型转向支架监视控制方法，其特征在于：步骤（1）所述光伏电站正常运行时各光伏转向支架的参数包括遥信功能参数、遥测功能参数、遥控功能参数和遥调功能参数，所述遥信功能参数包括东西报警、南北报警、感光报警和跟踪器异常报警；所述遥测功能参数包括当前方位角/高度角、天文方位角/高度角、风速、跟踪模式、远程模式和感光强度；所述遥控功能参数包括分别对固定轴方式、水平轴跟踪方式、斜单轴跟踪方式、双轴跟踪方式和聚光跟踪方式的光伏转向支架进行放平和放直操作参数，以及对光伏转向支架运行方式的控制参数；所述遥调功能参数包括分别对固定轴方式、水平轴跟踪方式、斜单轴跟踪方式、双轴跟踪方式和聚光跟踪方式的光伏转向支架进行方位角和高度角的设定参数，以及对光伏转向支架的时间设定参数。

前述的光伏电站多类型转向支架监视控制方法，其特征在于：步骤（2）对不同类型的光伏转向支架参数进行模型统一操作，包括a）对遥信功能参数建模；b）对遥测功能参数建模；c）对遥控功能参数建模；d）对遥调功能参数建模。

前述的光伏电站多类型转向支架监视控制方法，其特征在于： 所述c）和d）之前还设有控制c）和d）操作权限的运行方式控制操作，所述运行方式控制操作包括自动运行模式和人工干预操作运行模式，当光伏板件转向支架处于自动运行模式时，闭锁遥控操作和遥调操作。

前述的光伏电站多类型转向支架监视控制方法，其特征在于：所述c）和d），当所建模的光伏转向支架的追日系统类型为双轴追日方式或聚光跟踪追日方式时，方位角和高度角控制操作同时进行。

前述的光伏电站多类型转向支架监视控制方法，其特征在于：所述对光伏转向支架的时间设定参数，用于统一光伏电站中光伏转向支架上转向装置的时间。

前述的光伏电站多类型转向支架监视控制方法，其特征在于：步骤（2）参照步骤（1）的光伏转向支架统一参数模型，对不同类型的光伏转向支架参数进行统一参数模型操作，根据现在或者将来光伏电板转向支架存在其他参数及运行模式实时更新。

前述的光伏电站多类型转向支架监视控制方法，其特征在于：步骤（3）以面向用户的方式对不同类型的光伏转向支架进行集中统一监控，包括统一建模功能、集群控制功能和分析功能，所述统一建模功能包括统一建模配置工具，用于将多类型光伏转向支架的运行参数关联至步骤（1）所述统一模型中；所述集群控制功能用于对光伏板件转向支架进行集群遥控和集群遥调操作；所述分析功能用于对光伏转向支架运行情况进行定期分析和故障及时告警。

本发明的有益效果是：本发明的多类型转向支架监视控制方法，针对光伏电站中转向支架可能存在多类型、多运行参数的实际情况，采用统一建模的处理机制，将光伏电站中多类型的转向支架统一为通用模型，只需通过简单地配置，即可对站内光伏转向支架进行统一地监视和快速地控制，从而减轻了光伏电站运行维护人员的工作量，减少因突发天气灾害而导致光伏板件损坏的故障发生率，保证光伏电站的正常运行。

附图说明

图1是本发明的光伏电站多类型转向支架监视控制方法的流程图。

图2是本发明的对不同类型的光伏转向支架建模的逻辑图。

图3是本发明的图2逻辑图的A部分。

图4是本发明的图2逻辑图的B部分。

图5是本发明的图2逻辑图的C部分。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明针对光伏电站中可能存在着大量不同制造商提供的多类型转向支架，在遇到大风或大雪天气时，需要人工干预，快速控制转向支架改变其运行姿态，以保证光伏板件正常使用寿命的实际情况，减少因突发天气灾害而导致光伏板件损坏的故障发生率，保证光伏电站的正常运行，提供了的光伏电站多类型转向支架监视控制方法，如图1所示，具体包括以下步骤，

第一步，建立面向用户的光伏转向支架统一参数模型

根据光伏电站正常运行时各光伏转向支架的参数，建立面向用户的光伏转向支架统一的参数模型，光伏电站正常运行时各光伏转向支架的参数包括遥信功能参数、遥测功能参数、遥控功能参数和遥调功能参数：

所述遥信功能参数包括东西报警、南北报警、感光报警和跟踪器异常报警等；

所述遥测功能参数包括当前方位角/高度角、天文方位角/高度角、风速、跟踪模式、远程模式和感光强度等；

所述遥控功能参数包括分别对固定轴方式、水平轴跟踪方式、斜单轴跟踪方式、双轴跟踪方式和聚光跟踪方式的光伏转向支架进行放平和放直操作参数，以及对光伏转向支架运行方式的控制参数等；

所述遥调功能参数包括分别对固定轴方式、水平轴跟踪方式、斜单轴跟踪方式、双轴跟踪方式和聚光跟踪方式的光伏转向支架进行方位角和高度角的设定参数，以及对光伏转向支架的时间设定参数等。

第二步，参照第一步的光伏转向支架统一参数模型，对不同类型的转向支架进行参数模型统一操作及规约处理，正常配置时只需要在图形界面或表格中进行配置，当上述条件不能满足需求时，将会对程序包括规约进行修改，光伏转向支架参数模型统一操作包括a）对遥信功能参数建模；b）对遥测功能参数建模；c）对遥控功能参数建模；d）对遥调功能参数建模，如图2-5所示，具体描述如下：

a）对遥信功能参数建模

光伏电站中的多类型转向支架监视控制平台中，遥信功能参数中的遥信集合为光伏电站中不同类型光伏转向支架常用遥信集合的并集，定义光伏转向支架类型Z₁的常用遥信为YX₁₁、YX₁₂、…、YX_1n，定义光伏转向支架类型Z₂的常用遥信为YX₂₁、YX₂₂、…、YX_2n，其中当YX₂₁不属于光伏转向支架Z₁与Z₂常用遥信的交集，且属于光伏转向支架Z₁与Z₂常用遥信的并集时，在光伏转向支架Z₁的遥信表中该遥信的实时值显示为“未定义”，不同光伏电站定义的遥信集合由光伏电站中安装的光伏转向支架及各光伏转向支架的常用遥信动态决定；

b）对遥测功能参数建模

光伏电站多类型转向支架监视控制平台中，遥测功能参数中的遥测集合为光伏电站中不同类型光伏转向支架常用遥测集合的并集。定义光伏转向支架类型Z₁的常用遥测为YC₁₁、YC₁₂、…、YC_1n，定义光伏转向支架类型Z₂的常用遥测为YC₂₁、YC₂₂、…、YC_2n，其中当YC₂₁不属于光伏转向支架Z₁与Z₂常用遥测的交集，且属于光伏转向支架Z₁与Z₂常用遥测的并集时，在光伏转向支架Z₁的遥测表中该遥测的实时值显示为“未定义”,不同光伏电站定义的遥测集合由光伏电站中安装的光伏转向支架及各光伏转向支架的常用遥测动态决定；

c）对遥控功能参数建模

光伏电站多类型转向支架监视控制平台中，遥控功能参数中的控制操作包括光伏板件的放直操作（大雪模式）和放平操作（大风模式），光伏板件转向支架的追日模式主要包括固定轴方式、水平轴跟踪方式、斜单轴跟踪方式、双轴跟踪方式和聚光跟踪方式等，

固定轴追日方式的光伏板件支架无法转动；

水平轴追日跟踪方式的光伏板件的高度角为90°，光伏板件允许向东或向西偏转；

斜单轴追日跟踪方式的光伏板件高度角为大于0°且小于90°（北半球）的固定值，光伏板件允许向东或向西偏转；

双轴追日跟踪方式的光伏板件允许向东或向西偏转，且允许其在高度角为0°~90°（北半球）的范围内偏转；

聚光追日跟踪方式允许光伏板件在转向角度允许范围内向东、向西、向南、向北偏转。

不同制造商生产的光伏板件转向支架，其在人工干预控制光伏板件姿态的控制方式方面存在着差异，具体差异之处在于：部分光伏板件转向支架通过遥控方式实现，如向东偏转、向南偏转、向西偏转、向北偏转等；另一部分光伏板件转向支架通过遥调方式实现，控制时预先设定好待偏转位置的方位角和高度角的具体数值，光伏转向支架自动偏转至待偏角度，针对光伏板件转向支架的上述特点，遥控功能部分中光伏板件放直操作的实现方式是：

当转向支架追日系统类型为固定轴方式时，不作控制处理；

当转向支架追日系统类型为水平轴追日方式或斜单轴追日方式时，判断当前实时方位角角度，当实时方位角小于或者等于0°时，判断当前控制对象的人工干预控制方式，如果当前控制对象的控制方式为遥控方式，则光伏板件向东偏转至-90°或大于-90°的偏角下限时停止控制，如果当前控制对象的控制方式为遥调方式，则设置光伏板件转向支架的方位角为-90°或大于-90°的偏角下限；当实时方位角大于0°时，判断当前控制对象的人工干预控制方式，如果当前控制对象的控制方式为遥控方式，则光伏板件向西偏转至90°或小于90°的偏角上限时停止控制，如果当前控制对象的控制方式为遥调方式，则设置光伏板件转向支架的方位角为90°或小于90°的偏角上限.以上操作目的是根据光伏板件的当前姿态，以最快的速度使光伏板件放直，以上操作控制策略适用于北半球；

当转向支架追日系统类型为双轴追日方式或聚光跟踪追日方式时，判断当前实时方位角角度。当实时方位角小于或者等于0°时，判断当前控制对象的人工干预控制方式，如果当前控制对象的控制方式为遥控方式，则光伏板件向东偏转至-90°或大于-90°的偏角下限时停止控制，当高度角小于或者等于90°时，高度角向南偏转至0°或允许值的下限时停止控制，当高度角大于90°时，高度角向北偏转至180°或允许值的上限时停止控制，如果当前控制对象的控制方式为遥调方式，则设置光伏板件转向支架的方位角为-90°或大于-90°的偏角下限，当高度角小于或者等于90°时，设置高度角为0°或允许值的下限，当高度角大于90°时，设置高度角为180°或允许值的上限；当实时方位角大于0°时，判断当前控制对象的人工干预控制方式，如果当前控制对象的控制方式为遥控方式，则光伏板件向西偏转至90°或小于90°的偏角上限时停止控制，当高度角小于或者等于90°时，高度角向南偏转至0°或允许值的下限时停止控制，当高度角大于90°时，高度角向北偏转至180°或允许值的上限时停止控制。如果当前控制对象的控制方式为遥调方式，则设置光伏板件转向支架的方位角为90°或小于90°的偏角上限，当高度角小于或者等于90°时，设置高度角为0°或允许值的下限，当高度角大于90°时，设置高度角为180°或允许值的上限。以上操作控制策略适用于北半球。

遥控功能参数中光伏板件放平操作的实现方式是：

当转向支架追日系统类型为固定轴方式时，不作控制处理；

当转向支架追日系统类型为水平轴追日方式或斜单轴追日方式时，判断当前控制对象的人工干预控制方式。如果控制方式为遥控方式时，判断当前的实时方位角角度值，当实时方位角小于或者等于0°时，光伏板件转向支架向西偏转至0°时停止偏转；当实时方位角大于0°时，光伏板件转向支架向东偏转至0°时停止偏转；如果控制方式是遥调方式，设置光伏板件转向支架的方位角为0°。以上操作控制策略适用于北半球；

当转向支架追日系统类型为双轴追日方式或聚光跟踪追日方式时，判断当前控制对象的人工干预控制方式。如果控制方式为遥控方式时，判断当前的实时方位角角度值，当实时方位角小于或者等于0°时，光伏板件转向支架向西偏转至0°时停止偏转，当高度角小于或者等于90°时，高度角向北偏转至90°或允许值的上限，当高度角大于90°时，高度角向南偏转至90°或允许值的下限。当实时方位角大于0°时，光伏板件转向支架向东偏转至0°时停止偏转，当高度角小于或者等于90°时，高度角向北偏转至90°或允许值的上限，当高度角大于90°时，高度角向南偏转至90°或允许值的下限；如果控制方式是遥调方式，设置光伏板件转向支架的方位角为0°，高度角为90°。以上操作控制策略适用于北半球；

d）对遥调功能参数建模

光伏电站多类型转向支架监视控制平台中，遥调功能参数的控制操作包括光伏板件方位角和高度角的设定，参照c）中光伏板件转向支架控制方式和追日模式特点，遥调功能部分中光伏板件方位角和高度角设置的实现方式是：

当转向支架追日系统类型为固定轴方式时，不作控制处理；

当转向支架追日系统类型为水平轴追日方式或斜单轴追日方式时，判断当前控制对象的人工干预控制方式。如果控制方式为遥控方式时，判断当前的实时方位角角度值，当实时方位角小于或者等于设定方位角时，光伏板件转向支架向西偏转至设定方位角时停止偏转。当实时方位角大于设定方位角时，光伏板件转向支架向东偏转至设定方位角时停止偏转；如果控制方式是遥调方式，设置光伏板件转向支架的方位角为设定方位角。以上操作目的是根据光伏板件的当前姿态，以最快的速度使光伏板件设置为指定姿态。以上操作控制策略适用于北半球；

当转向支架追日系统类型为双轴追日方式或聚光跟踪追日方式时，判断当前控制对象的人工干预控制方式，如果控制方式为遥控方式时，判断当前实时方位角值和当前实时高度角值，当实时方位角小于或者等于设定方位角时，光伏板件转向支架向西偏转至设定方位角时停止偏转，当实时方位角大于设定方位角时，光伏板件转向支架向东偏转至设定方位角时停止偏转，当实时高度角小于或者等于设定高度角时，光伏板件转向支架向北偏转至设定高度角时停止偏转，当实时高度角大于设定高度角时，高度角向南偏转至设定高度角时停止偏转；如果控制方式是遥调方式，设置光伏板件转向支架的方位角为设定方位角，设置光伏板件转向支架的高度角为设定高度角，其操作目的是根据光伏板件的当前姿态，以最快的速度使光伏板件设置为指定姿态，以上操作控制策略适用于北半球；

所述c）和d）之前还设有控制c）和d）操作权限的运行方式控制操作，所述运行方式控制操作包括自动运行模式和人工干预操作运行模式，当光伏板件转向支架处于自动运行模式时，闭锁遥控操作和遥调操作（运行方式控制操作除外），所述c）和d），当所建模的光伏转向支架的追日系统类型为双轴追日方式或聚光跟踪追日方式时，方位角和高度角控制操作同时进行，所述对光伏转向支架的时间设定参数，用于统一光伏电站中光伏转向支架上转向装置的时间。

第三步，以面向用户的方式对不同类型的光伏转向支架进行集中统一监控

集中统一监控包括统一建模功能、集群控制功能和分析功能等，所述统一建模功能包括统一建模配置工具，用于将多类型光伏转向支架的运行参数关联至第一步所述统一模型中，统一建模操作完成后，整站不同类型的光伏转向支架将以统一的运行参数面向光伏电站运行维护人员，这将大大提高光伏电站转向支架的可操作性；

所述集群控制功能用于对光伏电站中全部或者部分光伏转向支架进行集群遥控和集群遥调操作，例如将光伏电站中全部光伏转向支架放平，或者将部分选中转向支架偏转至方位角X°、高度角Y°时，按照第二步中c）和d）的控制逻辑进行统一的控制操作，采用集中控制功能，平台能够按照用户的需求，将多个目标控制对象的控制操作进行分解，多个目标对象及目标对象的多个控制点能够同时动作，以此达到快速控制光伏电站转向支架的目的；

所述分析功能对光伏电站中光伏转向支架的四遥信息进行定期分析和判断，对可能存在故障点的转向支架及时通知用户，例如光伏转向支架Z₁连续n次控制操作不成功报警、光伏转向支架Z₂连续n次在一定的时间范围内系统时间误差超过m秒报警、平台定期对光伏电站中的转向支架进行对时操作等，协助运行维护人员对光伏电站进行分析管理，及时发现光伏转向支架的故障点并告警，提高电站的生产效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.光伏电站多类型转向支架监视控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1）建立面向用户的光伏转向支架统一参数模型

根据光伏电站正常运行时各光伏转向支架的运行参数，建立面向用户的光伏转向支架统一参数模型；

步骤（2）参照步骤（1）的光伏转向支架统一参数模型，对不同类型的转向支架进行参数模型统一操作及规约处理

将光伏电站中的不同类型光伏转向支架，参照步骤（1）建立的面向用户的光伏转向支架统一参数模型，进行参数模型统一操作，对光伏电站中采用非通用规约的光伏转向支架进行规约接口开发；

步骤（3）以面向用户的方式对不同类型的光伏转向支架进行集中统一监控；

步骤（1）所述光伏电站正常运行时各光伏转向支架的运行参数包括遥信功能参数、遥测功能参数、遥控功能参数和遥调功能参数，所述遥信功能参数包括东西报警、南北报警、感光报警和跟踪器异常报警；所述遥测功能参数包括当前方位角/高度角、天文方位角/高度角、风速、跟踪模式、远程模式和感光强度；所述遥控功能参数包括分别对固定轴方式、水平轴跟踪方式、斜单轴跟踪方式、双轴跟踪方式和聚光跟踪方式的光伏转向支架进行放平和放直操作参数，以及对光伏转向支架运行方式的控制参数；所述遥调功能参数包括分别对固定轴方式、水平轴跟踪方式、斜单轴跟踪方式、双轴跟踪方式和聚光跟踪方式的光伏转向支架进行方位角和高度角的设定参数，以及对光伏转向支架的时间设定参数；

步骤（2）对不同类型的光伏转向支架参数进行模型统一操作，包括a）对遥信功能参数建模；b）对遥测功能参数建模；c）对遥控功能参数建模；d）对遥调功能参数建模；

所述c）和d）之前还设有控制c）和d）操作权限的运行方式控制操作，所述运行方式控制操作包括自动运行模式和人工干预操作运行模式，当光伏板件转向支架处于自动运行模式时，闭锁遥控操作和遥调操作；

所述c）和d），当所建模的光伏转向支架的追日系统类型为双轴追日方式或聚光跟踪追日方式时，方位角和高度角控制操作同时进行。

2.根据权利要求1所述的光伏电站多类型转向支架监视控制方法，其特征在于：所述对光伏转向支架的时间设定参数，用于统一光伏电站中光伏转向支架上转向装置的时间。

3.根据权利要求1所述的光伏电站多类型转向支架监视控制方法，其特征在于：步骤（2）参照步骤（1）的光伏转向支架统一参数模型，对不同类型的光伏转向支架参数进行统一参数模型操作，根据现在或者将来光伏转向支架存在其他参数及运行模式实时更新。

4.根据权利要求1所述的光伏电站多类型转向支架监视控制方法，其特征在于：步骤（3）以面向用户的方式对不同类型的光伏转向支架进行集中统一监控，包括统一建模功能、集群控制功能和分析功能，所述统一建模功能包括统一建模配置工具，用于将多类型光伏转向支架的运行参数关联至步骤（1）所述统一参数模型中；所述集群控制功能用于对光伏板件转向支架进行集群遥控和集群遥调操作；所述分析功能用于对光伏转向支架运行情况进行定期分析和故障及时告警。