CN104779913B - 一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法及系统 - Google Patents

一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法及系统，属于太阳能光伏发电技术领域。该方法包括：实时检测每个通道的电流值，并根据电流值计算电流变化率；实时检测每个通道的日照强度，并根据日照强度计算日照强度变化率；计算电流变化率与日照强度变化率的比值；判断比值是否在预设阈值区间内，如果是，则计算通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值；判断通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值是否大于预设的电流跟随变化系数，如果是，则确定与通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常。该太阳能光伏电站的工作状态监测方法，监测准确率高。

Description

一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法及系统
技术领域
本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，特别涉及一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法及系统。
背景技术
太阳能光伏电站中的太阳能光伏电池阵列和逆变器之间的连线繁多、线路损耗大，并且在行业中使用的太阳能电池板种类繁多、组件参数方面相差很大，针对不同设计方案，也会采用不同形式的逆变器，从而使得在实际应用中根据项目的不同，太阳能光伏阵列的排布方式多种多样。基于光伏阵列中各组串工作特性相差很大，因此很难单一的依据组件特性或者排布方式给太阳能电池串(或称为组串)的工作状态划定确定数值范围，这就给太阳能光伏阵列的实时监测及故障诊断带来了巨大的困难。由于组串是太阳能光伏电池阵列的基本构成单元，而组串是否正常工作将直接影响到光伏电站的安全及光伏电站的总发电量，因此，对每个组串的实时电流进行监测及其故障诊断就显得尤为重要。
现有技术中，常用的监测系统主要实现对太阳能光伏电站的电量信号的远程监测，具体而言，只是将电量信号的不同数据在同一窗口进行显示，而不会直接形成对比结果；也有部分监测系统能够根据组串中的电流变化率来对光伏电站的工作情况进行监测，但该种监测系统在外界出现干扰时，例如太阳能电池串受到物体遮挡或者飘过的云彩遮挡等情况下，容易导致监测结果出现错误。
发明内容
本发明实施例提供了一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法及系统，有效提高了监测准确率。
本发明实施例提供的技术方案如下：
一方面，提供了一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法，所述太阳能光伏电站包括至少一个太阳能光伏电池阵列，所述太阳能光伏电池阵列包括多个太阳能电池串和具有多个通道的汇流箱，每个所述通道的一端与一个太阳能电池串或上一级汇流箱相连，每个所述通道的另一端均与下一级汇流箱或逆变器相连，所述方法包括：
实时检测每个所述通道的电流值，并根据所述电流值计算电流变化率；
实时检测每个所述通道的日照强度，并根据所述日照强度计算日照强度变化率；
计算所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值；
判断所述比值是否在预设阈值区间内，如果是，则计算所述通道的电流变化率和与所述通道相邻的其余通道的电流变化率的比值；
判断所述通道的电流变化率和与所述通道相邻的其余通道的电流变化率的比值是否大于预设的电流跟随变化系数，如果是，则确定与所述通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常。
优选地，在判断与所述通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常后，所述方法还包括：根据所述通道的电流值确定所述工作状态的异常类别，并根据所述异常类别发出相应的报警信号。
优选地，所述根据所述通道的电流值确定所述工作状态的异常类别，并根据所述异常类别发出相应的报警信号，包括：
分别获取所述通道在预设时刻和当前时刻的电流值，计算所述通道的电流变化量；
将所述电流变化量分别与电流上限阈值、电流下限阈值比较，所述电流上限阈值大于所述电流下限阈值；
如果所述电流变化量大于所述电流上限阈值，且大于所述预设时刻电流值的h倍，所述h大于0且小于1，则确定所述工作状态的异常类别为电流高值
越限，并发出电流高值越限报警信号；
如果所述电流变化量小于所述电流下限阈值，且小于所述预设时刻电流值的l倍，所述l大于0且小于1，则确定所述工作状态的异常类别为电流低值
越限，并发出电流低值越限报警信号。
优选地，所述根据所述通道的电流值确定所述工作状态的异常类别，并根据所述异常类别发出相应的报警信号，还包括：
将所述当前时刻的电流值与零值报警门限比较，所述零值报警门限小于所述电流下限阈值；
如果所述通道的当前时刻的电流值小于所述零值报警门限，则确定所述工作状态的异常类别为零值报警，并发出零值报警信号。
优选地，所述判断所述比值是否在预设阈值区间内包括：
判断所述比值是否为正数，如果是，则在所述比值小于第一预设阈值时，判断所述比值在预设阈值区间内；否则，在所述比值大于第二预设阈值时，判断所述比值在预设阈值区间内；所述第一预设阈值为正数，所述第二预设阈值为负数。
另一方面，提供了一种太阳能光伏电站的工作状态监测系统，所述太阳能光伏电站包括至少一个太阳能光伏电池阵列，所述太阳能光伏电池阵列包括多个太阳能电池串和具有多个通道的汇流箱，每个所述通道的一端与一个太阳能电池串或上一级汇流箱相连，每个所述通道的另一端均与下一级汇流箱或逆变器相连，所述系统包括：
电流检测模块，用于实时检测每个所述通道的电流值；
第一计算模块，用于根据所述电流值计算电流变化率；
日照强度检测模块，用于实时检测每个所述通道的日照强度；
第二计算模块，用于根据所述日照强度计算日照强度变化率；
第三计算模块，用于计算所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值；
第四计算模块，用于在判断所述比值在预设阈值区间内后，计算所述通道的电流变化率和与所述通道相邻的其余通道的电流变化率的比值；
判断模块，用于判断所述通道的电流变化率和与所述通道相邻的其余通道的电流变化率的比值是否大于预设的电流跟随变化系数；
确定模块，用于在所述判断模块判断所述通道的电流变化率和与所述通道相邻的其余通道的电流变化率的比值大于预设的电流跟随变化系数后，确定与所述通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常。
优选地，所述系统还包括：
分类报警模块，用于在所述确定模块确定与所述通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常后，根据所述通道的电流值确定所述工作状态的异常类别，并根据所述异常类别发出相应的报警信号。
优选地，所述分类报警模块包括：
获取单元，用于分别获取所述通道在预设时刻和当前时刻的电流值；
第一计算单元，用于计算所述通道的电流变化量；
第一比较单元，用于将所述电流变化量分别与电流上限阈值、电流下限阈值比较，所述电流上限阈值大于所述电流下限阈值；
第一分类报警单元，用于在所述电流变化量大于所述电流上限阈值，且大于所述预设时刻电流值的h倍时，所述h大于0且小于1，确定所述工作状态的异常类别为电流高值越限，并发出电流高值越限报警信号；在所述电流变化量小于所述电流下限阈值，且小于所述预设时刻电流值的l倍时，l大于0且小于1，确定所述工作状态的异常类别为电流低值越限，并发出电流低值越限报警信号。
优选地，所述分类报警模块，还包括：
第二比较单元，用于将所述当前时刻的电流值与零值报警门限比较，所述零值报警门限小于所述电流下限阈值；
第二分类报警单元，用于在所述通道的当前时刻的电流值小于所述零值报警门限时，确定所述工作状态的异常类别为零值报警，并发出零值报警信号。
优选地，所述判断模块包括：
第一判断单元，用于判断所述比值是否为正数；
第二判断单元，用于在所述第一判断单元判断所述比值为正数后，判断所述比值是否小于第一预设阈值，如果是，则判断所述比值在预设阈值区间内；
所述第二判断单元，还用于在所述第一判断单元判断所述比值不为正数后，判断所述比值是否大于第二预设阈值，如果是，则判断所述比值在预设阈值区间内；所述第一预设阈值为正数，所述第二预设阈值为负数。
本发明实施例提供的太阳能光伏电站的工作状态监测方法及系统，通过实时检测每个通道的电流值，并根据电流值计算电流变化率，实时检测每个通道的日照强度，并根据日照强度计算日照强度变化率，然后计算电流变化率与日照强度变化率的比值，如果经判断比值在预设阈值区间内，则计算通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值，如果通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值大于预设的电流跟随变化系数，则确定与通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常，由于将实时检测的发电电流数据和能够反映环境情况的日照强度数据相结合进行监测，能够减少对历史数据的依赖以及外界干扰引起的误判，从而有效提高监测准确率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种太阳能光伏电站的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的第二种太阳能光伏电站的工作状态监测方法的流程图；
图4是本发明实施例提供的一种太阳能光伏电站的工作状态监测系统的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的第二种太阳能光伏电站的工作状态监测系统的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的第三种太阳能光伏电站的工作状态监测系统的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的第四种太阳能光伏电站的工作状态监测系统的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的第五种太阳能光伏电站的工作状态监测系统的结构示意图。
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实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
本发明实施例提供了一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法，其中，太阳能光伏电站包括至少一个太阳能光伏电池阵列，太阳能光伏电池阵列包括多个太阳能电池串和具有多个通道的汇流箱，每个通道的一端与一个太阳能电池串或上一级汇流箱相连，每个通道的另一端均与下一级汇流箱或逆变器相连。如图1所示，为本发明实施例提供的一种太阳能光伏发电站的一部分，即仅示出了两级汇流组成的光伏阵列的一部分，在实际应用中，该光伏阵列能够继续增加汇流级别。本实施例中光伏阵列中组件连接方式为：x个(x≥1)太阳能电池板组成一个太阳能电池串，采用n进1的一级汇流，即将n个太阳能电池串通过同一个一级汇流箱的通道1至通道n进行汇流，同时再采用m进1的二级汇流，即将m个一级汇流箱的通道输出的电流通过同一个二级汇流箱的通道1至通道m进行汇流，最后统一由二级汇流箱的通道输出。i代表汇流箱各通道输入的电流值。I代表汇流箱通道的输出电流值。n代表一级汇流箱所能接入的最大太阳能电池串数量，如对于型号为8进1一级汇流箱，最多有8个通道，最多可接入8个太阳能电池串，在实际使用时不同的一级汇流箱在实际排布时可能实际接入太阳能电池串数量不同，如Z1-H1号汇流箱实际只接有7个通道连接太阳能电池串，Z1-H2号汇流箱实际连接有6个输入太阳能电池串。m代表二级汇流箱所接能接入的最大支路数量，如对于型号为10进1二级汇流箱，最多有10个通道，最多可连接10个一级汇流箱的通道。若一级汇流箱为8进一的型号，那么这个10进1的二级汇流箱每个通道的电流将是一个一级汇流箱的输出，为8个太阳能电池串电流的和，整个二级汇流箱的输出电流最多是80个太阳能电池串电流的和。在实际使用时不同的二级汇流箱在实际排布时可能实际接入的太阳能电池串数量不同，如Z1汇流箱实际只接有9个一级汇流箱，Z1汇流箱的通道1接Z1-H1号汇流箱的通道，Z1汇流箱的通道2接Z1-H2号汇流箱的通道，依次类推。或者，Z1汇流箱除连接有一级汇流箱外，还存在直接连接太阳能电池串的通道。也就是说，对于一级汇流箱Z1-H1至Z1-Hm，一级汇流箱的n个通道中，多个或者全部通道与太阳能电池串连接，并允许一级汇流箱存在空置通道；而对于二级汇流箱Z1来说，至少有一个通道与一级汇流箱的通道连接其它通道能够与太阳能电池串连接，或者如图1所示二级汇流箱的所有在用的通道1至通道m分别与一级汇流箱Z1-H1至Z1-Hm连接，并且允许存在空置通道。更高级别的汇流箱依次类推直至N级(N为整数且N≥2)。
本实施例中太阳能电站所采用的光伏阵列中各级汇流箱的各支路电路有以下关系：
1、对于一级汇流箱：以Z1-H1号汇流箱为例，其通道的电流与通道的电流值有如下关系：IZI-H1＝i11+i12+···+i1n。Z1-H1号汇流箱有n个通道，每个通道都只接一串太阳能电池串，那么其各通道的电流值就是各自所接太阳能电池串的电流，即：i通道1＝i11。
2、对于二级汇流箱：以Z1号汇流箱为例，其通道的电流值与通道的电流值有如下关系：IZI＝i1+i2+···+im。其中，i1为二级汇流箱Z1的通道1的输入电流值，该电流值等于一级汇流箱Z1-H1的通道的输出电流值IZI-H1，i2至im依次类推。Z1号汇流箱有m个通道，每个通道都连接一个一级汇流箱，那么二级汇流箱Z1的各通道的电流值就是各自所连接的一级汇流箱的通道的电流值，实际上是n个太阳能电池串电流值的和，即：二级汇流箱的i通道1＝i1＝IZI-H1＝i11+i12+···+i1n，i通道m＝im＝IZI-Hm＝im1+im2+···+imn。而如果Z1号汇流箱既存在直接连接太阳能电池串的通道，也存在连接一级汇流箱的通道，则Z1号汇流箱的通道的电流值等于与其直接连接的太阳能电池串的电流值与各一级汇流箱的通道的电流值之和。
对于N＞2的更高级别的汇流箱，计算方式依次类推，本文不再详述。第N级汇流箱的通道的电流经逆变器接入并网点，进入供电电网。
在汇流箱正常工作的情况下，容易检测出汇流箱的每个通道的电流值，由于每个通道与一个太阳能电池串或上级汇流箱的通道相连，因此，每个通道的电流值实际也是流过与该汇流箱相连的太阳能电池串或上级汇流箱的电流值。
由于太阳能电池是太阳能光伏电站的基本构成单元，将多个太阳能电池串联后构成一个太阳能电池串，对于不同的太阳能光伏电站，太阳能光伏阵列的排布方式可能会有较大不同，由于太阳能光伏电池串的数量较多，可以采用一个或多个汇流箱将太阳能电池串的发电量进行汇流，因此，保证每个太阳能电池串以及汇流箱能够正常工作是保证太阳能光伏电站正常工作的前提。
如图2所示，该监测方法包括：
步骤101：实时检测每个通道的电流值，并根据电流值计算电流变化率。
在通道正常工作的情况下，容易检测出每个通道的电流值，由于每个通道与一个太阳能电池串或上级汇流箱相连，因此，此电流值实际也是流过与该通道相连的太阳能电池串或上级汇流箱的电流值，其中，电流变化率是电流值随时间的变化率的简称，分别检测出两个时刻的电流值后，本领域技术人员容易计算出电流变化率。
步骤102：实时检测每个通道的日照强度，并根据所述日照强度计算日照强度变化率。
上述日照强度也被称为日照幅度，对于某个太阳能电池串而言，从t0时刻到t时刻的日照强度变化率＝(日照强度(t)-日照强度(t0))/日照强度(t0)。变化率能够反映一段时间内的日照变化情况。通过实时监测每个通道的日照强度数据，不仅能够采集更为真实的环境数据，还不需要参考历史气相数据或者购买专门的气相数据，有效降低采购成本，并且使得本实施方式具有更强的可实施性。
步骤103：计算电流变化率与日照强度变化率的比值。
步骤104：判断比值是否在预设阈值区间内，如果是，则计算通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值。
步骤105：判断通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值是否大于预设的电流跟随变化系数。
如果经步骤105判断通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值大于预设的电流跟随变化系数，则执行步骤106：确定与通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常。
在本发明实施例中，由于将实时的发电电流数据与环境数据相结合，即使在太阳能电池串或汇流箱受到物体遮挡或者飘过的云彩遮挡等情况下，也能够得到准确的监测结果，从而有效提高监测准确率；此外，由于实时检测日照强度变化情况，更加反映真实环境情况，能够不依赖历史气象数据，进一步增强了该方法的可实施性。
需要说明的是，上述步骤101和步骤102的执行顺序不限于上述顺序，既可以先执行步骤101，也可以先执行步骤102，还可以同时执行步骤101和步骤102，本发明实施例不做具体限定。
如图3所示，在判断与通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常后，上述方法还包括：
步骤201：根据通道的电流值确定工作状态的异常类别，并根据异常类别发出相应的报警信号。
在本发明实施例中，步骤201：根据通道的电流值确定工作状态的异常类别，并根据异常类别发出相应的报警信号，具体包括：
分别获取通道在预设时刻和当前时刻的电流值，计算通道的电流变化量；
将电流变化量分别与电流上限阈值、电流下限阈值比较，电流上限阈值大于电流下限阈值；
如果电流变化量大于电流上限阈值，且大于预设时刻电流值的h倍，h大于0且小于1，则确定工作状态的异常类别为电流高值越限，并发出电流高值越限报警信号；
如果电流变化量小于电流下限阈值，且小于预设时刻电流值的l倍，l大于0且小于1，则确定工作状态的异常类别为电流低值越限，并发出电流低值越限报警信号。
上述步骤201：根据通道的电流值确定工作状态的异常类别，并根据异常类别发出相应的报警信号，进一步还包括：
将当前时刻的电流值与零值报警门限比较，零值报警门限小于电流下限阈值；
如果通道的当前时刻的电流值小于零值报警门限，则确定工作状态的异常类别为零值报警，并发出零值报警信号。
在本发明实施例中，上述步骤104中的判断比值是否在预设阈值区间内包括：判断比值是否为正数，如果是，则在比值小于第一预设阈值时，判断比值在预设阈值区间内；否则，在比值大于第二预设阈值时，判断比值在预设阈值区间内；第一预设阈值为正数，第二预设阈值为负数。
为了对本发明实施例进行详细说明，以下先给出几个基本量的定义，并结合基本量进一步对本发明的优选实施例进行详细说明。
(1)通道电流：指汇流箱的每个通道的实际电流值；
(2)报警遥信量：根据所采集的模拟量信号进行内部计算，输出数字遥信量(0或1)，不同的数字遥信量代表不同的含义；
(3)零值报警：根据通道电流是否为零，来确定是否发出报警信号，“0”代表该通道所接组件不工作，1代表该通道所接组件处于工作状态，其中，组件主要包括由多个太阳能电池所组成的太阳能电池串；
(4)电流低值越限：表示通道电流在当前时刻发生电流值较大幅度的减少，“0”代表该通道所接组件电流几乎没有发生变化，处于正常工作状态；“1”代表该通道所接组件电流发生较大幅度变化，处于不正常工作状态；
(5)电流高值越限：表示通道电流在当前时刻发生电流值较大幅度的增加，“0”代表该通道所接组件电流几乎没有发生变化，处于正常工作状态；“1”代表该通道所接组件电流发生较大幅度变化，处于不正常工作状态；
以下分别对零值报警、电流高值越限和电流低值越限进行详细说明：
对于(3)零值报警：
在本发明实施例中，通过判断通道电流值是否为0，能够判断通道是否正常工作。若同一汇流箱所接组件中，任意一个通道已稳定输出发电电流，而处在该汇流箱下的某一个通道电流值为0，则该电流值为0的通道发出“零值报警”，从而提醒该通道处存在故障。由于同一汇流箱的某些通道正常工作，说明当时天气情况具备发电条件，而此时某个通道的通道电流为“0”，说明该通道下接的所有太阳能电池串均不发电，属于异常情况，当然其原因多种多样，如组串串联的保护熔丝损坏或者组串中某个组件损坏，或者该组串连接有问题等，要排出具体故障，需要进一步对组件进行检测。
具体可以根据实际需要，设置零值报警的条件，例如，可以设置当通道电流满足以下条件时，发出“零值报警”信号(即遥信量置“1”)的条件为：
(1)设置一可调的零值报警启动值有效值q，当同一个汇流箱内任意个支路电流大于q时，零值报警功能才投入使用；
(2)设置一可调的零值报警有效门限g，当任意一个组串通道的电流小于g时，视为该支路电流为0，发出“零值报警”。
在本发明实施例中，由于正常情况下，光伏组件输出相对稳定，没有固定的工作电流，输出电流随辐照量(日照强度)的变化而变化，通常情况下，阳光的辐照量是稳定连续变化的，且受漫射等影响，不会发生跃变，因此，正常情况下，组串电流相对稳定，不会突变，当有故障或损坏时，其输出电流将发生明显变化。因此，可以通过检测组串实时电流变化量来判断组串是否正常工作。
对于(4)电流低值越限：
通过比较电流值在设置的时间内的变化量来判断是否有通道电流发生突变超过正常限值，来判断组串是否正常工作。若同一个汇流箱内有多路同时发生电流较大跃变时，此时认为与通道相连的太阳能电池串或汇流箱未出现异常，而可能是有物体遮挡或者云彩飘过造成，此时，不发出异常报警信号。
当通道电流满足以下条件时，发出“电流低值越限”报警，即电流低值越限遥信量置位(置1)条件为：
(1)设置日照幅度跟随变化系数R1算当前日照幅度变化率，若日照幅度变化率为负值，且日照幅度变化率与通道电流变化率的比值的绝对值超过所设置的日照幅度跟随变化系数，那么电流高值越限系数置1；结合(4)和(5)中的日照幅度变化系数可知，当比值不在预设阈值区间内，则确定与通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常，根据日照幅值变化率的正负可以确定是低值越限还是高值越限。
(2)设置同时发生系数S(整数，代表周围通道比较范围)，设置比较通道跟随变化系数B1，计算该通道周围的其他通道电流变化率的比值，当该比值超过所设置的通道跟随变化系数时，电流高值越限系数置1。
(3)设置电流低值越限系数l(也成为电流下限阈值)：即通道电流变化量低于电流的l倍时，发出“电流低值越限”报警。
当(in(0)-in(t))<Imin＝lin(0)，输出电流低值越限报警；其中，l为电流低值限制系数，l∈(0,1)，此变量可通过后台维护软件设置，与监控后台实时通信，n为整数，代表汇流箱内某个回路，n最大为通道数，t为某个回路，计时器时间，此变量可通过后台维护软件设置,调节范围依据不同项目进行不同设置。
对于(5)电流高值越限：
通过比较电流值在设置的时间内的变化量来判断是否有通道电流发生突变，超过正常限值，来判断组串是否正常工作。
当通道电流满足以下条件时，发出“电流高值越限”报警，即电流高值越限遥信量置1的条件为：
(1)计算当前日照幅度变化率，若日照幅度变化率为正值，且日照幅度变化率与通道电流变化率的比值的绝对值超过所设置的日照幅度跟随变化系数R2，那么电流高值越限系数置1；
(2)设置比较通道跟随变化系数B2，计算该通道周围的其他通道电流变化率的比值，当该比值超过所设置的通道跟随变化系数时，电流低值越限系数置1。
(3)设置电流高值越限系数h(也称为电流上限阈值)：即通道电流变化量高于电流的h倍时，输出告警遥信。
当(in(t)-in(0))>Imax＝hin(0)，输出电流高值越限告警遥信，其中，h为电流高值限制系数，h∈(0,1)，此变量可通过后台维护软件设置，有读写窗口，可以通过485通信线直接下载到设备中，而不需重新烧写程序，n为整数，代表汇流箱内某个回路，n最大为实际支路数，t为某个回路，计时器时间，此变量可通过后台维护软件设置，调节范围依据不同项目进行不同设置。
本发明实施例提供的太阳能光伏电站的工作状态监测方法，通过实时检测每个通道的电流值，并根据电流值计算电流变化率，实时检测每个通道的日照强度，并根据日照强度计算日照强度变化率，然后计算电流变化率与日照强度变化率的比值，如果经判断比值在预设阈值区间内，则计算通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值，如果通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值大于预设的电流跟随变化系数，则确定与通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常，由于将实时检测的发电电流数据和能够反映环境情况的日照强度数据相结合进行监测，能够减少对历史数据的依赖以及外界干扰引起的误判，从而有效提高监测准确率。
相应地，本发明实施例还提供了一种太阳能光伏电站的工作状态监测系统，如图4所示，其中，太阳能光伏电站包括至少一个太阳能光伏电池阵列，太阳能光伏电池阵列包括多个太阳能电池串和具有多个通道的汇流箱，每个通道的一端与一个太阳能电池串或上一级汇流箱相连，每个通道的另一端均与下一级汇流箱或逆变器相连，该系统包括：
电流检测模块301，用于实时检测每个通道的电流值；
第一计算模块302，用于根据电流值计算电流变化率；
日照强度检测模块303，用于实时检测每个通道的日照强度；
第二计算模块304，用于根据日照强度计算日照强度变化率；
第三计算模块305，用于计算电流变化率与日照强度变化率的比值；
第四计算模块306，用于在判断比值在预设阈值区间内后，计算通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值；
判断模块307，用于判断通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值是否大于预设的电流跟随变化系数；
确定模块308，用于在判断模块307判断通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值大于预设的电流跟随变化系数后，确定与通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常。
如图5所示，上述太阳能光伏电站的工作状态监测系统还包括：
分类报警模块401，用于在确定模块308确定与通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常后，根据通道的电流值确定工作状态的异常类别，并根据异常类别发出相应的报警信号。
在本发明的一个实施例中，如图6所示，上述分类报警模块401包括：
获取单元501，用于分别获取通道在预设时刻和当前时刻的电流值；
第一计算单元502，用于计算通道的电流变化量；
第一比较单元503，用于将电流变化量分别与电流上限阈值、电流下限阈值比较，电流上限阈值大于电流下限阈值；
第一分类报警单元504，用于在电流变化量大于电流上限阈值，且大于预设时刻电流值的h倍时，h大于0且小于1，确定工作状态的异常类别为电流高值越限，并发出电流高值越限报警信号；在电流变化量小于电流下限阈值，且小于预设时刻电流值的l倍时，l大于0且小于1，确定工作状态的异常类别为电流低值越限，并发出电流低值越限报警信号。
在本发明的另外一个实施例中，如图7所示，上述分类报警模块401还包括：
第二比较单元505，用于将当前时刻的电流值与零值报警门限比较，零值报警门限小于电流下限阈值；
第二分类报警单元506，用于在通道的当前时刻的电流值小于零值报警门限时，确定工作状态的异常类别为零值报警，并发出零值报警信号。
当然，分类报警模块并不局限于上述结构，还可以根据实际应用需要有其它具体实现结构，对此本发明实施例不做限定。
如图8所示，上述判断模块307包括：
第一判断单元601，用于判断比值是否为正数；
第二判断单元602，用于在第一判断单元601判断比值为正数后，判断比值是否小于第一预设阈值，如果是，则判断比值在预设阈值区间内；
第二判断单元602，还用于在第一判断单元601判断比值不为正数后，判断比值是否大于第二预设阈值，如果是，则判断比值在预设阈值区间内；第一预设阈值为正数，第二预设阈值为负数。
本发明实施例提供的太阳能光伏电站的工作状态监测系统，通过实时检测每个通道的电流值，并根据电流值计算电流变化率，实时检测每个通道的日照强度，并根据日照强度计算日照强度变化率，然后计算电流变化率与日照强度变化率的比值，如果经判断比值在预设阈值区间内，则计算通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值，如果通道的电流变化率和与通道相邻的其余通道的电流变化率的比值大于预设的电流跟随变化系数，则确定与通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常，由于将实时检测的发电电流数据和能够反映环境情况的日照强度数据相结合进行监测，能够减少对历史数据的依赖以及外界干扰引起的误判，从而有效提高监测准确率。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块或单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法，所述太阳能光伏电站包括至少一个太阳能光伏电池阵列，所述太阳能光伏电池阵列包括多个太阳能电池串和具有多个通道的汇流箱，每个所述通道的一端与一个太阳能电池串或上一级汇流箱相连，每个所述通道的另一端均与下一级汇流箱或逆变器相连，其特征在于，所述方法包括：
实时检测每个所述通道的电流值，并根据所述电流值计算电流变化率；
实时检测每个所述通道的日照强度，并根据所述日照强度计算日照强度变化率；
计算所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值；
判断所述比值是否在预设阈值区间内，如果是，则计算所述通道的电流变化率和与所述通道相邻的其余通道的电流变化率的比值；
判断所述通道的电流变化率和与所述通道相邻的其余通道的电流变化率的比值是否大于预设的电流跟随变化系数，如果是，则确定与所述通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏电站的工作状态监测方法，其特征在于，在判断与所述通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常后，所述方法还包括：根据所述通道的电流值确定所述工作状态的异常类别，并根据所述异常类别发出相应的报警信号。
3.根据权利要求2所述的太阳能光伏电站的工作状态监测方法，其特征在于，所述根据所述通道的电流值确定所述工作状态的异常类别，并根据所述异常类别发出相应的报警信号，包括：
分别获取所述通道在预设时刻和当前时刻的电流值，计算所述通道的电流变化量；
将所述电流变化量分别与电流上限阈值、电流下限阈值比较，所述电流上限阈值大于所述电流下限阈值；
如果所述电流变化量大于所述电流上限阈值，且大于所述预设时刻电流值的h倍，所述h大于0且小于1，则确定所述工作状态的异常类别为电流高值越限，并发出电流高值越限报警信号；
如果所述电流变化量小于所述电流下限阈值，且小于所述预设时刻电流值的l倍，所述l大于0且小于1，则确定所述工作状态的异常类别为电流低值越限，并发出电流低值越限报警信号。
4.根据权利要求3所述的太阳能光伏电站的工作状态监测方法，其特征在于，所述根据所述通道的电流值确定所述工作状态的异常类别，并根据所述异常类别发出相应的报警信号，还包括：
将所述当前时刻的电流值与零值报警门限比较，所述零值报警门限小于所述电流下限阈值；
如果所述通道的当前时刻的电流值小于所述零值报警门限，则确定所述工作状态的异常类别为零值报警，并发出零值报警信号。
5.根据权利要求4所述的太阳能光伏电站的工作状态监测方法，其特征在于，所述判断所述比值是否在预设阈值区间内包括：
判断所述比值是否为正数，如果是，则在所述比值小于第一预设阈值时，判断所述比值在预设阈值区间内；否则，在所述比值大于第二预设阈值时，判断所述比值在预设阈值区间内；所述第一预设阈值为正数，所述第二预设阈值为负数。
6.一种太阳能光伏电站的工作状态监测系统，所述太阳能光伏电站包括至少一个太阳能光伏电池阵列，所述太阳能光伏电池阵列包括多个太阳能电池串和具有多个通道的汇流箱，每个所述通道的一端与一个太阳能电池串或上一级汇流箱相连，每个所述通道的另一端均与下一级汇流箱或逆变器相连，其特征在于，所述系统包括：
电流检测模块，用于实时检测每个所述通道的电流值；
第一计算模块，用于根据所述电流值计算电流变化率；
日照强度检测模块，用于实时检测每个所述通道的日照强度；
第二计算模块，用于根据所述日照强度计算日照强度变化率；
第三计算模块，用于计算所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值；
第四计算模块，用于在判断所述比值在预设阈值区间内后，计算所述通道的电流变化率和与所述通道相邻的其余通道的电流变化率的比值；
判断模块，用于判断所述通道的电流变化率和与所述通道相邻的其余通道的电流变化率的比值是否大于预设的电流跟随变化系数；
确定模块，用于在所述判断模块判断所述通道的电流变化率和与所述通道相邻的其余通道的电流变化率的比值大于预设的电流跟随变化系数后，确定与所述通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常。
7.根据权利要求6所述的太阳能光伏电站的工作状态监测系统，其特征在于，所述系统还包括：
分类报警模块，用于在所述确定模块确定与所述通道相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常后，根据所述通道的电流值确定所述工作状态的异常类别，并根据所述异常类别发出相应的报警信号。
8.根据权利要求7所述的太阳能光伏电站的工作状态监测系统，其特征在于，所述分类报警模块包括：
获取单元，用于分别获取所述通道在预设时刻和当前时刻的电流值；
第一计算单元，用于计算所述通道的电流变化量；
第一比较单元，用于将所述电流变化量分别与电流上限阈值、电流下限阈值比较，所述电流上限阈值大于所述电流下限阈值；
第一分类报警单元，用于在所述电流变化量大于所述电流上限阈值，且大于所述预设时刻电流值的h倍时，所述h大于0且小于1，确定所述工作状态的异常类别为电流高值越限，并发出电流高值越限报警信号；在所述电流变化量小于所述电流下限阈值，且小于所述预设时刻电流值的l倍时，l大于0且小于1，确定所述工作状态的异常类别为电流低值越限，并发出电流低值越限报警信号。
9.根据权利要求8所述的太阳能光伏电站的工作状态监测系统，其特征在于，所述分类报警模块，还包括：
第二比较单元，用于将所述当前时刻的电流值与零值报警门限比较，所述零值报警门限小于所述电流下限阈值；
第二分类报警单元，用于在所述通道的当前时刻的电流值小于所述零值报警门限时，确定所述工作状态的异常类别为零值报警，并发出零值报警信号。
10.根据权利要求9所述的太阳能光伏电站的工作状态监测系统，其特征在于，所述判断模块包括：
第一判断单元，用于判断所述比值是否为正数；
第二判断单元，用于在所述第一判断单元判断所述比值为正数后，判断所述比值是否小于第一预设阈值，如果是，则判断所述比值在预设阈值区间内；
所述第二判断单元，还用于在所述第一判断单元判断所述比值不为正数后，判断所述比值是否大于第二预设阈值，如果是，则判断所述比值在预设阈值区间内；所述第一预设阈值为正数，所述第二预设阈值为负数。
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