CN105007041B - 一种基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法 - Google Patents

一种基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法。硬件结构包括现场侧，现场侧与集控中心侧连接；所述的现场侧包括远动机，远动机与通讯管理机连接，通讯管理机与第一三层交换机连接，第一三层交换机与纵向加密装置连接；所述的集控中心侧包括纵向解密装置，纵向解密装置与第二三层交换机连接，第二三层交换机的一端与实时数据库及控制服务器集群连接，另一端与系统监视终端连接；所述的纵向加密装置与纵向解密装置连接。本发明具有对光伏发电机组中的逆变器进行精细化管理及监控，提高工作效率，提光伏发电机组的可利用率及降低劳动强度的特点。

Description

一种基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法
技术领域
本发明涉及一种光伏发电机组性能监测方法，特别是一种基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法。
背景技术
随着我国计算机技术和通信技术的迅猛发展，计算机监控技术应用于电力行业自动化控制的可靠性越来越高，已实现了机组自动化由现场集中自动化控制到远方自动化控制的飞跃。远方计算机监控(集控中心)目前在国内的电力行业在大力推广，并且已成为趋势。但目前的集控中心主要存在以下缺点：目前电力行业的集控中心对发电机组的运行状态划分不够细致，其主要划分为运行、停止和故障，该划分不能精细化地对发电机组进行管理监控，在发电机出现其他异常状况时，不能及时进行处理，还需技术人员到现场逐步排查，不仅效率低，而且劳动强度大。
发明内容
本发明的目的，是提供一种基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法。本发明具有对光伏发电机组中的逆变器进行精细化管理及监控，提高工作效率，提光伏发电机组的可利用率及降低劳动强度的特点。
本发明是这样实现的。一种基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法，硬件结构包括现场侧，现场侧与集控中心侧连接；所述的现场侧包括远动机，远动机与通讯管理机连接，通讯管理机与第一三层交换机连接，第一三层交换机与纵向加密装置连接；所述的集控中心侧包括纵向解密装置，纵向解密装置与第二三层交换机连接，第二三层交换机的一端与实时数据库及控制服务器集群连接，另一端与系统监视终端连接；所述的实时数据库及控制服务器集群包括实时服务器，实时服务器旁设有应用服务器，应用服务器旁设有远控服务器；所述的实时服务器与磁盘阵列连接；所述的实时服务器，应用服务器和远控服务器均与第二三层交换机连接；所述的纵向加密装置与纵向解密装置连接。
前述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法中，所述的应用服务器用于对逆变器状态进行划分和逆变器的技术性能指标计算；所述的远控服务器用于执行逆变器的启动、停止和复位命令；所述的远动机用于采集逆变器参数。
前述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法中，所述的逆变器状态包括正常运行、故障停机、自身限负荷、检修停机、通讯中断、待机、调度限负荷和调度停机八个状态。
前述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法中，所述的逆变器的技术性能指标包括远动率，可利用率和能量利用率。
前述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法中，所述的逆变器参数包括有功功率、功率因素、机内温度、A-B线电压、B-C线电压、C-A线电压、A相电流、B相电流、C相电流和发电量。
前述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法中，所述的逆变器参数还包括标杆逆变器平均功率，所述的标杆逆变器设为每光伏站前五台逆变器。
前述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法中，所述的逆变器状态的判断公式如下，
1)正常运行状态：逆变器有功功率>5kW，且逆变器有功功率>＝95％标杆逆变器平均功率；
2)故障停机状态：逆变器有功功率<＝0kW,且逆变器故障总测点状态＝故障状态；所述的逆变器故障总测点状态包括故障状态和无故障状态；所述的故障状态的值为1，无故障状态的值为0；
3)自身限负荷状态：逆变器有功功率>5kW，且逆变器有功功率<95％标杆逆变器平均功率；
4)检修停机状态：逆变器有功功率<＝0kW，且逆变器故障总测点状态＝无故障状态；
5)通讯中断状态：通讯状态测点状态＝无通讯状态；所述的通讯状态测点状态包括通讯状态和无通讯状态；所述的通讯状态的值为0，无通讯状态的值为1；
6)待机状态：0kW<逆变器有功功率<＝5kW；
7)调度限负荷状态：由于目前光伏场站不存在限电情况，现置为0，保留手动置位功能；
8)调度停机状态：由于目前光伏场站不存在限电情况，现置为0，保留手动置位功能。
前述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法中，所述的远动率和可利用率以逆变器状态持续时间进行计算，具体的计算公式为，所述的远动率的计算公式如下：
所述的可利用率计算公式如下：
其中T为统计时间，T＝T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8；所述的T1＝正常运行时间，T2＝故障停机时间，T3＝自身限负荷时间，T4＝检修停机时间，T5＝通讯中断时间，T6＝待机时间，T7＝调度限负荷时间，T8＝调度停机时间；
所述的能量利用率计算公式如下：
与现有技术比较，本发明通过光伏电机组中的逆变器运行时的参数的采集，再经过一系列判断公式将逆变器的运行状况细分为八个状态，该八个状态较原有的运行、停止和故障三个状态更准确地反应了逆变器的运行状况，实现了对逆变器的精细化管理及监控；本发明将通过对逆变器的运行状态详细划分为八个状态，并将该八个状态实时的反映在系统监视终端，技术人员可直观快速地知晓逆变器的运行状况，并可通过运行状况快速地进行逆变器故障处理(如复位、停止或通知检修人员到场维修),不再需要仔细查询相关具体参数后才进行进一步动作，不仅提高了工作效率，还极大地减少了工作量及劳动强度。由于提高了逆变器的故障处理效率，缩短了逆变器的停机时间，提高了逆变器的可利用率，从而让光伏电机组的发电效率有了进一步的提升。在未采用本发明时，一名操作员最多可监测30台逆变器；使用本发明后，一名操作员最多可监测150台逆变器，其工作工作效率提升5倍。本发明通过八个状态的划分，首次对提出了远动率指标，该指标确切的统计了现场逆变器对于集控中心可控时间的百分比，填补了集控中心对于现场管理的空缺；在未划分八个状态，且未提出远动率指标时，集控中心无法监测到逆变器的通讯中断状态时间，单一地通过可利用率监测，无法对逆变器的运行情况做出准确判断；在划分八个状态，且提出远动率指标后，通过远动率，可考核逆变器的远动状态，精确测算出了逆变器的通讯中断时间，进一步实现了集控中心的的远程精细化管理。本发明首次提出了能量利用率指标，从该指标可清晰、直观的展现现场逆变器对于太阳能资源的利用情况；在未提出能量利用率指标前，只能通过人工查看光照强度及功率进行对比，以此来对太阳能的利用情况进行监测，该监测方法查询繁琐，需要长时间在不同电脑前监测，在能量利用率指标提出后，通过确切的数值即可展现太阳能资源利用情况，大大的提高了工作效率。本发明通过有针对性地采集10余项逆变器的运行参数，并通过该10余项参数对逆变器状态判断后划分为八个状态，取代传统需采集100余项参数对逆变器进行监测的方法，极大的降低了服务器的计算负担，提升了系统的效率。
附图说明
图1为本发明的硬件结构示意图。
附图标记为：1-现场侧，2-集控中心侧，3-远动机，4-通讯管理机，5-第一三层交换机，6-纵向加密装置，7-纵向解密装置，8-第二三层交换机，9-实时数据库及控制服务器集群，10-实时服务器，11-应用服务器，12-远控服务器，13-磁盘阵列，14-系统监视终端。
具体实施方式
实施例。一种基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法，硬件结构如图1所示，包括现场侧1，现场侧1与集控中心侧2连接；所述的现场侧1包括远动机3，远动机3与通讯管理机4连接，通讯管理机4与第一三层交换机5连接，第一三层交换机5与纵向加密装置6连接；所述的集控中心侧2包括纵向解密装置7，纵向解密装置7与第二三层交换机8连接，第二三层交换机8的一端与实时数据库及控制服务器集群9连接，另一端与系统监视终端14连接；所述的实时数据库及控制服务器集群9包括实时服务器10，实时服务器10旁设有应用服务器11，应用服务器11旁设有远控服务器12；所述的实时服务器10与磁盘阵列13连接；所述的实时服务器10，应用服务器11和远控服务器12均与第二三层交换机8连接；所述的纵向加密装置6与纵向解密装置7连接。
前述的应用服务器11用于对逆变器状态进行划分和逆变器的技术性能指标计算；所述的远控服务器12用于执行逆变器的启动、停止和复位命令；所述的远动机3用于采集逆变器参数。
前述的逆变器状态包括正常运行、故障停机、自身限负荷、检修停机、通讯中断、待机、调度限负荷和调度停机八个状态。
前述的逆变器的技术性能指标包括远动率，可利用率和能量利用率。
前述的逆变器参数包括有功功率、功率因素、机内温度、A-B线电压、B-C线电压、C-A线电压、A相电流、B相电流、C相电流和发电量。上述的逆变器参数是现有的监测逆变器必不可少的参数，在实现逆变器控制时，通过这些参数即可了解现场逆变器是否具备相应控制条件。
前述的逆变器参数还包括标杆逆变器平均功率，所述的标杆逆变器设为每光伏站前五台逆变器。
前述的逆变器状态的判断公式如下，
1)正常运行状态：逆变器有功功率>5kW，且逆变器有功功率>＝95％标杆逆变器平均功率；
2)故障停机状态：逆变器有功功率<＝0kW,且逆变器故障总测点状态＝故障状态；所述的逆变器故障总测点状态包括故障状态和无故障状态；所述的故障状态的值为1，无故障状态的值为0；
3)自身限负荷状态：逆变器有功功率>5kW，且逆变器有功功率<95％标杆逆变器平均功率；
4)检修停机状态：逆变器有功功率<＝0kW，且逆变器故障总测点状态＝无故障状态；
5)通讯中断状态：通讯状态测点状态＝无通讯状态；所述的通讯状态测点状态包括通讯状态和无通讯状态；所述的通讯状态的值为0，无通讯状态的值为1；
6)待机状态：0kW<逆变器有功功率<＝5kW；
7)调度限负荷状态：由于目前光伏场站不存在限电情况，现置为0，保留手动置位功能；目前电网公司对光伏电站不下发调度指令，即光伏发电不受限制，故目前该状态暂不启用，预留一个手动置位功能，所述的手动置位功能是指可由操作人员在系统监视终端中直接进行状态置位的功能。
8)调度停机状态：由于目前光伏场站不存在限电情况，现置为0，保留手动置位功能。
前述的远动率和可利用率以逆变器状态持续时间进行计算，具体的计算公式为，所述的远动率的计算公式如下：
所述的可利用率计算公式如下：
其中T为统计时间，T＝T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8；所述的T1＝正常运行时间，T2＝故障停机时间，T3＝自身限负荷时间，T4＝检修停机时间，T5＝通讯中断时间，T6＝待机时间，T7＝调度限负荷时间，T8＝调度停机时间；
所述的能量利用率计算公式如下：
上述能量利用率公式用于计算单台逆变器时，“发电量”为单台逆变器发电量，“标杆发电量”为5台标杆逆变器的发电量总和÷5，即标杆逆变器发电量平均数；用于计算光伏场能量利用率时，“发电量”为光伏场中所有逆变器发电量总和，“标杆发电量”为，标杆逆变器发电量×光伏场的逆变器总台数。
本发明的工作原理为：通过现场侧1的远动机3采集逆变器参数，并将采集的参数经通讯管理机4传送给第一三层交换机5，第一三层交换机5又传递给纵向加密装置6，经纵向加密装置6加密后传送到集控中心侧2的纵向解密装置7，经解密后，又经第二三层交换机8传给实时服务器10，此时，应用服务器11又通过第二三层交换机8调取实时服务器10的这些参数进行分析、计算，将逆变器运行情况分为正常运行、故障停机、自身限负荷、检修停机、通讯中断、待机、调度限负荷和调度停机八个状态，并对逆变器的各项技术性能指标如远动率、能量利用率等进行计算，之后经第二三层交换机8反映在系统监视终端14，技术员根据系统监视终端14监测各逆变器的运行状况，并根据运行状况通过远控服务器12对逆变器进行远端控制，远端控制如执行逆变器的启动、停止和复位命令，或根据监测情况通知检修人员到现场检修。

Claims (7)

1.一种基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法，其特征在于：硬件结构包括现场侧(1)，现场侧(1)与集控中心侧(2)连接；所述的现场侧(1)包括远动机(3)，远动机(3)与通讯管理机(4)连接，通讯管理机(4)与第一三层交换机(5)连接，第一三层交换机(5)与纵向加密装置(6)连接；所述的集控中心侧(2)包括纵向解密装置(7)，纵向解密装置(7)与第二三层交换机(8)连接，第二三层交换机(8)的一端与实时数据库及控制服务器集群(9)连接，另一端与系统监视终端(14)连接；所述的实时数据库及控制服务器集群(9)包括实时服务器(10)，实时服务器(10)旁设有应用服务器(11)，应用服务器(11)旁设有远控服务器(12)；所述的实时服务器(10)与磁盘阵列(13)连接；所述的实时服务器(10)，应用服务器(11)和远控服务器(12)均与第二三层交换机(8)连接；所述的纵向加密装置(6)与纵向解密装置(7)连接；通过现场侧(1)的远动机(3)采集逆变器参数，并将采集的参数经通讯管理机(4)传送给第一三层交换机(5)，第一三层交换机(5)又传递给纵向加密装置(6)，经纵向加密装置(6)加密后传送到集控中心侧(2)的纵向解密装置(7)，经解密后，又经第二三层交换机(8)传给实时服务器(10)，应用服务器(11)通过第二三层交换机(8)调取实时服务器(10)的解密后参数进行分析、计算，将逆变器运行情况分为正常运行、故障停机、自身限负荷、检修停机、通讯中断、待机、调度限负荷和调度停机八个状态，对逆变器的技术性能指标进行计算。
2.如权利要求1所述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法，其特征在于：所述的应用服务器(11)用于对逆变器状态进行划分和逆变器的技术性能指标计算；所述的远控服务器(12)用于执行逆变器的启动、停止和复位命令；所述的远动机(3)用于采集逆变器参数。
3.如权利要求2所述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法，其特征在于：所述的逆变器的技术性能指标包括远动率，可利用率和能量利用率。
4.如权利要求2所述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法，其特征在于：所述的逆变器参数包括有功功率、功率因素、机内温度、A-B线电压、B-C线电压、C-A线电压、A相电流、B相电流、C相电流和发电量。
5.如权利要求4所述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法，其特征在于：所述的逆变器参数还包括标杆逆变器平均功率，所述的标杆逆变器设为每光伏站前五台逆变器。
6.如权利要求2所述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法，其特征在于：所述的逆变器状态的判断公式如下，
1)正常运行状态：逆变器有功功率>5kW，且逆变器有功功率>＝95％标杆逆变器平均功率；
2)故障停机状态：逆变器有功功率<＝0kW，且逆变器故障总测点状态＝故障状态；所述的逆变器故障总测点状态包括故障状态和无故障状态；所述的故障状态的值为1，无故障状态的值为0；
3)自身限负荷状态：逆变器有功功率>5kW，且逆变器有功功率<95％标杆逆变器平均功率；
4)检修停机状态：逆变器有功功率<＝0kW，且逆变器故障总测点状态＝无故障状态；
5)通讯中断状态：通讯状态测点状态＝无通讯状态；所述的通讯状态测点状态包括通讯状态和无通讯状态；所述的通讯状态的值为0，无通讯状态的值为1；
6)待机状态：0kW<逆变器有功功率<＝5kW；
7)调度限负荷状态：由于目前光伏场站不存在限电情况，现置为0，保留手动置位功能；
8)调度停机状态：由于目前光伏场站不存在限电情况，现置为0，保留手动置位功能。
7.如权利要求3所述的基于八个状态的光伏发电机组性能监测方法，其特征在于：所述的远动率和可利用率以逆变器状态持续时间进行计算，具体的计算公式为，所述的远动率的计算公式如下：
所述的可利用率计算公式如下：
其中T为统计时间，T＝T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8；所述的T1＝正常运行时间，T2＝故障停机时间，T3＝自身限负荷时间，T4＝检修停机时间，T5＝通讯中断时间，T6＝待机时间，T7＝调度限负荷时间，T8＝调度停机时间；
所述的能量利用率计算公式如下：
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