CN104579164B - 一种光伏储能系统性能监控方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及光伏储能设备领域，尤其涉及一种光伏储能系统性能监控方法、装置及系统。该方法包括：每隔设定时间采集一次光伏储能系统中的逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据，将所述工作状态参数数据转化成输出数据，并显示所述输出数据。本发明实施例提供的技术方案实现了对光伏储能系统中三个重要组成部分的全面的实时监测，使工作人员能够根据显示的数据快速判断光伏储能系统的工作状态是否正常，对光伏储能系统中的各组成部分进行调试使其协调工作，以优化光伏储能系统的性能，有效提升其使用寿命。
Description
技术领域
本发明实施例涉及光伏储能设备领域，尤其涉及一种光伏储能系统性能监控方法、装置及系统。
背景技术
光伏储能系统是适用于常规额定输出功率为250W～300W的光伏组件的储能系统，它广泛用于分布式户用光伏系统中，可将单块光伏组件输出的不稳定直流电能转换成稳定输出的220V交流电能并存储，具有安装方便，可靠性高，成本低等优点。
电池包、逆变器和负载是光伏储能系统的三大重要组成部分，为保证光伏储能系统的正常工作以及使其能够拥有较长的使用寿命，使这三个部分密切配合地工作以优化光伏储能系统的性能，显得尤为重要。现有的光伏储能系统在组装完毕后，生产厂商通常只会对其中一个或两个部分进行简单的监测和相应调试，或者分别对每个部分进行较繁琐的监测和调试，影响工作效率。所以有待于开发一种全面监测光伏储能系统中各组成部分的工作状态以方便工作人员进行调试，进而优化整个光伏储能系统性能的方法及相应装置。
发明内容
本发明的目的是提出一种光伏储能系统性能监控方法、装置及系统，对光伏储能系统中各组成部分的工作状态加以全面的监测，并使工作人员能够便捷的根据监测结果优化光伏储能系统性能。
第一方面，本发明实施例提供了一种光伏储能系统性能监控方法，包括：
每隔设定时间采集一次光伏储能系统中的逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据；
将所述工作状态参数数据转化成输出数据；
显示所述输出数据。
第二方面，本发明实施例提供了一种光伏储能系统性能监控装置，包括：
数据采集模块，用于每隔设定时间采集一次光伏储能系统中的逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据；
数据转化模块，用于将所述工作状态参数数据转化成输出数据；
数据显示模块，用于显示所述输出数据。
第三方面，本发明实施例提供了一种光伏储能系统性能监控系统，包括：
终端以及和所述终端具有通信连接的光伏储能系统；其中，所述终端包括本发明实施例中所述的光伏储能系统性能监控装置。
本发明实施例中提供的光伏储能系统性能监控方法、装置及系统，能够对光伏储能系统中各组成部分的工作状态加以全面的监测，并便捷的根据监测结果优化光伏储能系统性能。本发明实施例中提供的光伏储能系统性能监控方法，每隔设定时间采集一次光伏储能系统中的逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据，将所述工作状态参数数据转化成输出数据，并显示所述输出数据，实现了对光伏储能系统中三个重要组成部分的全面的实时监测，使工作人员能够根据显示的数据快速判断光伏储能系统的工作状态是否正常，对光伏储能系统中的各组成部分进行调试使其协调工作，以优化光伏储能系统的性能，有效提升其使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的光伏储能系统性能监控方法的流程示意图；
图2为本发明实施例二提供的光伏储能系统性能监控方法的流程示意图；
图3为本发明实施例二提供的单次采集工作状态参数数据后的显示界面示意图；
图4为本发明实施例三提供的光伏储能系统性能监控方法的流程示意图；
图5为本发明实施例三提供的曲线图作为输出数据显示在显示界面中的示意图；
图6为本发明实施例四提供的光伏储能系统性能监控装置的结构框图；
图7为本发明实施例五提供的光伏储能系统性能监控系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的光伏储能系统性能监控方法的流程示意图，该方法可以由光伏储能系统性能监控装置执行，可作为终端设备的一部分被内置在终端设备中。如图1所示，该方法包括：
步骤101、每隔设定时间采集一次光伏储能系统中的逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据。
光伏储能系统的主要工作过程是将光伏电池组件所产生直流电能通过逆变器转变成交流电能，再将其充电储存于电池包内。当用户需要使用这部分电能时，将负载接入逆变器相应的外部输出接口，则电池包向逆变器输出电能，经逆变器向负载提供电能。因此，光伏储能系统中的主要组成部分有：逆变器、电池包和负载，只有这三者之间协调工作，才能够保证光伏储能系统的性能最大化。工作人员能够从逆变器、电池包和负载在运行时的工作状态参数的参数值中得出三者之间的工作关系，并进行调试。所以，为了全面监测光伏储能系统的性能，需要得知逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据。
具体的，逆变器的工作状态参数包括如下至少一个参数：充电电压、充电电流、放电电压、放电电流和放电频率；电池包的工作状态参数包括如下至少一个参数：实时充放电状态、充电电压、充电电流、放电电压、放电电流、工作温度和剩余电量；所述负载的工作状态参数包括如下至少一个参数：负载容量、负载电压和负载电流。进一步的，光伏储能系统的性能还与周围环境有关，所以需要采集的参数数据还可包括环境温度、湿度等参数数据。
工作状态参数的参数值是随着时间变化而变化的，而采集数据后需要对数据进行处理，为了避免数据处理的冲突，可以设定每两次采集的时间间隔，如300毫秒。
步骤102、将工作状态参数数据转化成输出数据。
所采集到的工作状态参数数据由于数据来源不同通常会具有不同的数据格式，一般不能够用于直接显示，所以需要对工作状态参数数据进行处理，转化成输出数据，以便用于后续的显示。
步骤103、显示输出数据。
在显示界面上显示输出数据，工作人员通过显示的输出数据能够得知光伏储能系统的当前工作状态，在当前工作状态不符合系统性能要求时，对系统进行调试，以优化系统性能。例如，电池包中有三个磷酸铁锂电池，当从显示的输出数据中得出其中一个锂电池的剩余电量比其他两个锂电池的剩余电量少时，说明该锂电池的放电速度过快，若继续进行充、放电的循环往复，三个电池之间的差异会不断增大，更严重的会导致该锂电池失效，从而引起整个电池包的容量降低。所以，此时工作人员应进行及时调试，降低该锂电池的放电速度，平衡三个锂电池的同步放电，延长电池包的使用寿命。
本发明实施例一提供的光伏储能系统性能监控方法，每隔设定时间采集一次光伏储能系统中的逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据，将所述工作状态参数数据转化成输出数据，并显示所述输出数据，实现了对光伏储能系统中三个重要组成部分的全面的实时监测，使工作人员能够根据显示的数据快速判断光伏储能系统的工作状态是否正常，对光伏储能系统中的各组成部分进行调试使其协调工作，以优化光伏储能系统的性能，有效提升其使用寿命。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的光伏储能系统性能监控方法的流程示意图，该方法可以由光伏储能系统性能监控装置执行，可作为终端设备的一部分被内置在终端设备中。如图2所示，该方法包括：
步骤201、每隔设定时间采集一次光伏储能系统中的逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据。
具体的，所述光伏储能系统性能监控装置是基于Labview的虚拟仪器。所述终端设备为监控计算机。
示例性的，光伏储能系统中包括能源管理模块，该能源管理模块能够与逆变器、电池包、负载以及光伏储能系统中的其他部件进行通讯，获取并汇总与其进行通讯的各部件的工作状态信息，控制光伏储能系统的电能传递模式、均衡电池包内部各电池间的充放电状态。光伏储能系统性能监控装置可与能源管理模块之间通过通用串行总线(UniversalSerial Bus，USB)转RS232串口通讯线连接，光伏储能系统性能监控装置通过串口通讯从能源管理模块中采集逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据，进一步的，还可采集能源管理模块的工作状态参数数据，如能源管理模块中的中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)的使用率及其工作温度。
步骤202、提取单次采集的工作状态参数数据中的与预设参数名称信息对应的参数值。
工作状态参数数据中包含参数名称信息和参数值。单次采集到的每一帧参数数据是以单行字符串形式暂存的，即异步串行接口(Asynchronous Serial Interface，ASI)码。ASI码中会包含能源管理模块获取并汇总的所有的与其进行通讯的各部件的工作状态信息，其中包括逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据，也包括其他部件的相关参数数据。在ASI码中，这些参数数据是以参数名称信息和对应的参数值相邻的形式存在的，如ASI码中会存在temp 20，用以表示温度为20℃；又如会存在charge_vol 50，用以表示充电电压为50V。其中，temp和charge_vol代表参数名称信息，20和50代表参数值。
所述预设参数名称信息是指需要监测和显示的工作状态参数对应的参数名称信息，如与逆变器的充电电压对应的在ASI码中的参数名称信息(如inv_charge_vol)、与电池包中第一个电池的充电电压对应的在ASI码中的参数名称信息(如cell1_charge_vol)。
步骤203、将所提取的参数值转化成一维数组数据作为输出数据。
将步骤202中提取的参数值按照预设的顺序排列形成一维数组数据作为输出数据，能够集中显示单次采集的需要监测的参数值，方便工作人员快速发现问题。
步骤204、显示输出数据。
本实施例中的输出数据包括采集到的每个参数值以及步骤203中的一维数组数据。图3为本发明实施例二提供的单次采集工作状态参数数据后的显示界面示意图。如图3所示，每个参数值对应显示在与参数名称对应的位置上，图3右侧显示了一维数组数据。
本发明实施例二在实施例一的基础上，增加了显示一维数组数据的步骤，一维数组数据汇总了单次采集到的工作状态参数数据，集中显示在显示界面后，方便工作人员查看并及时发现问题。
实施例三
图4为本发明实施例三提供的光伏储能系统性能监控方法的流程示意图，该方法可以由光伏储能系统性能监控装置执行，可作为终端设备的一部分被内置在终端设备中。如图4所示，该方法包括：
步骤401、每隔设定时间采集一次光伏储能系统中的逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据。
步骤402、提取单次采集的工作状态参数数据中的与预设参数名称信息对应的参数值。
步骤403、将所提取的参数值转化成一维数组数据作为输出数据。
步骤404、提取多次采集的工作状态参数数据中的与预设参数名称信息对应的参数值。
在工作人员对光伏储能系统性能的判定过程中，通常需要将不同的工作状态参数的参数值进行比较，例如电池包充电电压与电池包充电电流之间的关系；或者需要某个工作状态参数的参数值随时间的变化，例如电池包中第一个锂电池的剩余电量随时间的变化。这时，就需要提取多次采集的参数数据中的与预设参数名称信息对应的参数值。所述预设参数名称信息是指需要进行比较或观察其随时间变化规律的工作状态参数对应的参数名称信息。
步骤405、根据预设参数名称的预设排列组合形式将所提取的参数值转化成二维数组数据。
预设排列组合形式，是指在预设参数名称中选取两个需要进行比较的参数名称，如电池包充电电压与电池包充电电流，将电池包充电电压的数值和电池包充电电流的数值按照采集顺序进行排列，形成二维数组数据。
步骤406、将二维数组数据转化成曲线图作为输出数据。
示例性的，以时间为横坐标，电池包充电电压值为主纵坐标，电池包充电电流值为次纵坐标轴，绘制曲线图，将该曲线图作为输出数据；以锂电池温度值为横坐标，以环境温度值为纵坐标，绘制曲线图，将该曲线图作为输出数据。
步骤407、显示输出数据。
本实施例中的输出数据在实施例二的基础上进一步包括了曲线图。图5为本发明实施例三提供的曲线图作为输出数据显示在显示界面中的示意图。如图5所示，左边坐标图应显示步骤306中举例的第一个曲线图，反应电池包充电电压与电池包充电电流之间的关系；右边坐标图应显示步骤306中举例的第二个曲线图，反应锂电池工作温度与环境温度之间的关系。
步骤408、以预设方式存储输出数据。
示例性的，将输出数据以表格或者图片的形式进行存储，方便后期将输出数据导出，如以Excel文件形式或jpg文件形式导出。
本发明实施例三在实施例二的基础上，进一步包括了输出二维数组数据所转换成的曲线图的步骤，使工作人员更加直观的看到逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据中重要的工作状态参数的对比情况及随时间的变化情况，进一步方便工作人员找出问题，对光伏储能系统进行调试，优化光伏储能系统性能。
实施例四
图6为本发明实施例四提供的光伏储能系统性能监控装置的结构框图，该装置可作为终端设备的一部分被内置在终端设备中，通过执行本发明实施例的光伏储能系统性能监控方法来实现对光伏储能系统性能的监控。如图6所示，该装置包括：
数据采集模块601，用于每隔设定时间采集一次光伏储能系统中的逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据；数据转化模块602，用于将工作状态参数数据转化成输出数据；数据显示模块603，用于显示输出数据。其中，工作状态参数数据中包含参数名称信息和参数值；
进一步的，数据转化模块602包括：参数值提取单元和一维数组数据转化单元。其中，参数值提取单元，用于提取单次采集的工作状态参数数据中的与预设参数名称信息对应的参数值；一维数组数据转化单元，用于将所提取的参数值转化成一维数组数据作为输出数据。
进一步的，参数值提取单元，还用于提取多次采集的工作状态参数数据中的与预设参数名称信息对应的参数值；数据转化模块602，还包括二维数组数据转化单元和曲线图转化单元。其中，二维数组数据转化单元，用于根据预设参数名称的预设排列组合形式将所提取的参数值转化成二维数组数据；曲线图转化单元，用于将所述二维数组数据转化成曲线图作为输出数据。
进一步的，该装置还包括数据存储模块604，用于在将工作状态参数数据转化成输出数据之后，以预设方式存储所述输出数据。
进一步的，该装置还包括控制模块，控制模块与该装置中其他模块分别连接，起到控制作用。示例性的，控制模块与数据采集模块601连接，可向数据采集模块601发送时钟信号指令，控制采集数据的时间间隔，避免数据处理的冲突。还可控制时间间隔的计时起始时间，只有前一次采集的数据处理完毕(以收到数据保存完毕的信号为准)后才开始计算下一次采集的时间间隔。又如，控制模块与终端设备上的用户操作界面进行通讯，根据用户操作来控制数据采集模块601进行数据采集。
本发明实施例四提供的光伏储能系统性能监控装置，数据采集模块601每隔设定时间采集一次光伏储能系统中的逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据，数据转化模块602将所述工作状态参数数据转化成输出数据，并由数据显示模块603显示所述输出数据，实现了对光伏储能系统中三个重要组成部分的全面的实时检测，使工作人员能够根据显示的数据快速判断光伏储能系统的工作状态是否正常，对光伏储能系统中的各组成部分进行调试使其协调工作，以优化光伏储能系统的性能，有效提升其使用寿命。
实施例五
图7为本发明实施例五提供的光伏储能系统性能监控系统的结构框图，该系统通过执行本发明实施例的光伏储能系统性能监控方法来实现对光伏储能系统性能的监控。如图7所示，该系统包括：
终端701以及和终端具有通信连接的光伏储能系统702；其中，终端701包括本发明实施例中所述的光伏储能系统性能监控装置。
示例性的，光伏储能系统性能监控装置是基于Labview的虚拟仪器。终端701为监控计算机。光伏储能系统702中包括能源管理模块，该能源管理模块能够与逆变器、电池包、负载以及光伏储能系统中的其他部件进行通讯，获取并汇总与其进行通讯的各部件的工作状态信息，控制光伏储能系统702的电能传递模式、均衡电池包内部各电池间的充放电状态。光伏储能系统性能监控装置可与能源管理模块之间通过通用串行总线(UniversalSerial Bus，USB)转RS232串口通讯线连接，光伏储能系统性能监控装置通过串口通讯从能源管理模块中采集逆变器、电池包和负载的工作状态参数数据。在工作人员根据显示的输出数据进行调试时，可通过在终端701上面进行操作，控制能源管理模块向与其通讯的逆变器和电池包等部件发送控制指令，已达到调试和控制的目的。
本发明实施例五提供的光伏储能系统性能监控系统，包括终端701以及和终端具有通信连接的光伏储能系统702，其中，终端701包括本发明实施例中的光伏储能系统性能监控装置，能够实现对光伏储能系统702中三个重要组成部分逆变器、电池包和负载的全面的实时检测，使工作人员能够根据显示的数据快速判断光伏储能系统702的工作状态是否正常，对光伏储能系统702中的各组成部分进行调试使其协调工作，以优化光伏储能系统702的性能，有效提升其使用寿命。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种光伏储能系统性能监控方法，其特征在于，包括：
每隔设定时间，通过串口通讯采集一次光伏储能系统中的能源管理模块中的逆变器、电池包、负载的工作状态参数数据和能源管理模块的工作状态参数数据；
将所述工作状态参数数据转化成输出数据；
显示所述输出数据；
其中，所述能源管理模块根据获取并汇总到的所述逆变器、电池包和负载的工作状态参数，控制光伏储能系统的电能传递模式，均衡所述电池包内部各电池间的充放电状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作状态参数数据中包含参数名称信息和参数值；
将所述工作状态参数数据转化成输出数据，包括：
提取单次采集的所述工作状态参数数据中的与预设参数名称信息对应的参数值；
将所提取的参数值转化成一维数组数据作为输出数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作状态参数数据中包含参数名称信息和参数值；
将所述工作状态参数数据转化成输出数据，包括：
提取多次采集的所述工作状态参数数据中的与预设参数名称信息对应的参数值；
根据预设参数名称的预设排列组合形式将所提取的参数值转化成二维数组数据；
将所述二维数组数据转化成曲线图作为输出数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述工作状态参数数据转化成输出数据之后，还包括：
以预设方式存储所述输出数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述逆变器的工作状态参数包括如下至少一个参数：充电电压、充电电流、放电电压、放电电流和放电频率；
所述电池包的工作状态参数包括如下至少一个参数：实时充放电状态、充电电压、充电电流、放电电压、放电电流、工作温度和剩余电量；
所述负载的工作状态参数包括如下至少一个参数：负载容量、负载电压和负载电流。
6.一种光伏储能系统性能监控装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于每隔设定时间，通过串口通讯采集一次光伏储能系统中的能源管理模块中的逆变器、电池包、负载的工作状态参数数据和能源管理模块的工作状态参数数据；
数据转化模块，用于将所述工作状态参数数据转化成输出数据；
数据显示模块，用于显示所述输出数据；
其中，所述能源管理模块根据获取并汇总到的所述逆变器、电池包和负载的工作状态参数，控制光伏储能系统的电能传递模式，均衡所述电池包内部各电池间的充放电状态。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述工作状态参数数据中包含参数名称信息和参数值；
所述数据转化模块包括：
参数值提取单元，用于提取单次采集的所述工作状态参数数据中的与预设参数名称信息对应的参数值；
一维数组数据转化单元，用于将所提取的参数值转化成一维数组数据作为输出数据。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述参数值提取单元，还用于提取多次采集的所述工作状态参数数据中的与预设参数名称信息对应的参数值；
所述数据转化模块，还包括：
二维数组数据转化单元，用于根据预设参数名称的预设排列组合形式将所提取的参数值转化成二维数组数据；
曲线图转化单元，用于将所述二维数组数据转化成曲线图作为输出数据。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
数据存储模块，用于在将所述工作状态参数数据转化成输出数据之后，以预设方式存储所述输出数据。
10.一种光伏储能系统性能监控系统，其特征在于，包括：终端以及和所述终端具有通信连接的光伏储能系统；其中，所述终端包括如权利要求6-9中任一项所述的装置。
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