CN105703483A - 一种光伏电站多功能智能运维管理的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏电站多功能智能运维管理的系统及方法，属于光伏电站运行维护领域。本发明给出了一种全新的数据采集及分析处理方法，采用多种结构方案，对光伏电站各个组件阵列进行运维管理，以最小化的成本投入，最简便的安装改造，最快捷的速度及时可靠检测出组件表面的积尘、积雪量，是否存在热斑、隐裂、破损、倒塌以及鸟类逗留造成鸟粪污染等导致电站功率输出下降的不利因素，并且第一时间给出故障预警、安全驱鸟及清扫处理，将光伏电站损失降到最低，并且基本实现无人值守、少人运维管理，为光伏电站完全实现智能化、网络化、安全高效化提供可行的解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏电站管理方法，具体是一种光伏电站多功能智能运维管理的系统及方法。
背景技术
随着光伏电站建设规模越来越大，国家光伏发电补贴政策的改变以及光伏电站智能化程度的不断提高，广大的光伏电站业主为了最大化提高投资回报率、最大化提高光伏电站高效安全运行、最大限度降低运维管理成本及人工劳动强度和安全风险，如中暑、冻伤、电击以及人工作业损坏光伏组件等，对智能光伏电站的重要组成部分，即光伏电站全生命周期内的智能化运维管理工作提出了越来越强烈的需求。同时，随着光伏电站由沙漠、荒漠区域向居民集中的渔光互补、农光互补、荒山、屋顶等模式推进，更需要因地制宜的提出适用于不同类型光伏电站的智能运维管理方案，比如，对于大规模的沙漠光伏电站，由于沙尘影响强烈、沙尘中不含油渍等污染物、运维管理人员不方便常年值守等，因此适合开发具有低压中速气流吹拂除尘的运维管理工具，并且需要全面实时采集处理光伏电站基本信息并使用可靠的通信网络远传，以实现无人值守；对于居民集中的分布式光伏电站，由于鸟类影响频繁，需要开发具有全天候安全防鸟驱鸟功能及吹、扫结合的运维管理工具。总之，智能的光伏电站，必须有不可或缺的先进的全新的智能化运维管理手段及工具做保障，才能保证光伏电站25年使用寿命里的安全、可靠、稳定的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全新的基于电站数据采集及分析处理实现光伏电站多功能智能运维管理的系统及方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光伏电站多功能智能运维管理的系统，包括集中管理单元、能量传输单元、负责清洁及热斑检测的执行单元和支撑单元，集中管理单元由控制板、电源板、出口板和机壳组成；能量传输单元主要由光伏专用动力电缆、导电铝合金电缆、电缆托架和固定件构成；执行单元主要由超细纤维毛刷、缓流型空气发生器、红外温度传感器、24V直流有刷电机、驱动轮、传动齿轮、取电轮和运动轮构成；支撑单元主要由支撑架、限位栓、位置状态阀和灰度传感器构成。
一种光伏电站多功能智能运维管理的方法，集中管理单元实时完整采集数据信息，通过内嵌的智能分析软件算法，对组件阵列状态进行分析判断，如果发现组件阵列功率异常时及时给出告警信息；组件阵列积尘过多时实时启动执行单元进行清扫处理；同时不断的驱动安全驱鸟防鸟器进行驱鸟工作；执行单元执行智能清扫任务的同时，会执行组件热斑的检测工作，发现热斑现象后，记录下热斑发生的组件具体位置并上报给集中管理单元，上述所有工作共同作用下，就可以实现绝大部分光伏电站现场无人值守及减少绝大部分的人力运维工作，实现光伏电站的智能化运维管理。
作为本发明的优选方案：所述数据信息包括光伏电站的组件阵列电压电流、组件阵列温度、环境辐照度、灰度传感器输出和环境风速。
作为本发明的优选方案：所述集中管理单元得到该集中管理单元所对应的组件阵列工作状态、积尘程度、执行单元是否正常等信息后，通过RS485/zigbee通信口将信息上传至后台或远程调度室。
作为本发明的优选方案：所述集中管理单元通过RS485/zigbee现场通信网络获取光伏组串实时数据，通过内嵌的智能分析软件算法，得到该集中管理单元所对应的组件阵列信息。
作为本发明的优选方案：所述光伏组串实时数据包括电气量数据、光伏电站现场环境温度、风速、辐照度、灰度传感器输出和执行单元位置。
作为本发明的优选方案：所述组件阵列信息包括工作状态、积尘程度和执行单元是否正常。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明给出了一种全新的数据采集及分析处理方法，采用多种结构方案，对光伏电站各个组件阵列进行运维管理，以最小化的成本投入，最简便的安装改造，最快捷的速度及时可靠检测出组件表面的积尘、积雪量，是否存在热斑、隐裂、破损、倒塌以及鸟类逗留造成鸟粪污染等导致电站功率输出下降的不利因素，并且第一时间给出故障预警、安全驱鸟及清扫处理，将光伏电站损失降到最低，并且基本实现无人值守、少人运维管理，为光伏电站完全实现智能化、网络化、安全高效化提供可行的解决方案。
附图说明
图1为发明电气电路逻辑原理图；
图2为输电方案的结构图；
图3为双环绕柔性驱动方案的结构图；
图4为充电方案的结构图；
图5是本发明输电方案中的取电轮结构示意图；
图2中：1-执行单元、2-输电线与信号线、3-线缆固定架、4-组件阵列、5-支撑架；
图3中：1-执行单元、2-双环绕柔性传动系统、3-封闭式托索架、4-组件阵列、5-支撑架；
图4中：1-锂电池与电机、2-执行单元、3-组件阵列、4-支撑架、5-低压电流充电桩；
图5中：1-取电轮、2-刷头、3-电机接线柱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明实施例中，一种光伏电站多功能智能运维管理的系统；包括集中管理单元、能量传输单元、负责清洁及热斑检测的执行单元和支撑单元，集中管理单元由控制板、电源板、出口板和机壳组成；能量传输单元主要由光伏专用动力电缆、导电铝合金电缆、电缆托架和固定件构成；执行单元主要由超细纤维毛刷、缓流型空气发生器、红外温度传感器、24V直流有刷电机、驱动轮、传动齿轮、取电轮和运动轮构成；支撑单元主要由支撑架、限位栓、位置状态阀和灰度传感器构成。
一种光伏电站多功能智能运维管理的方法，集中管理单元实时完整采集数据信息，通过内嵌的智能分析软件算法，对组件阵列状态进行分析判断，如果发现组件阵列功率异常时及时给出告警信息；组件阵列积尘过多时实时启动执行单元进行清扫处理；同时不断的驱动安全驱鸟防鸟器进行驱鸟工作；执行单元执行智能清扫任务的同时，会执行组件热斑的检测工作，发现热斑现象后，记录下热斑发生的组件具体位置并上报给集中管理单元，上述所有工作共同作用下，就可以实现绝大部分光伏电站现场无人值守及减少绝大部分的人力运维工作，实现光伏电站的智能化运维管理。
数据信息包括光伏电站的组件阵列电压电流、组件阵列温度、环境辐照度、灰度传感器输出和环境风速。
集中管理单元得到该集中管理单元所对应的组件阵列工作状态、积尘程度、执行单元是否正常等信息后，通过RS485/zigbee通信口将信息上传至后台或远程调度室。
集中管理单元通过RS485/zigbee现场通信网络获取光伏组串实时数据，通过内嵌的智能分析软件算法，得到该集中管理单元所对应的组件阵列信息。
光伏组串实时数据包括电气量数据、光伏电站现场环境温度、风速、辐照度、灰度传感器输出和执行单元位置。
组件阵列信息包括工作状态、积尘程度和执行单元是否正常。
本发明的工作原理是：本专利所包含的电气电路逻辑原理图如图1所示。由图1可见，本专利产品电气电路主要由三部分电路模块组成：①安全防鸟驱鸟器逻辑电路；②集中管理单元控制与信号逻辑电路；③执行单元逻辑电路。除了这些重要的电气逻辑电路，本专利还包括同样重要的结构构造方案，本专利共有3种具体实现方案，即分别对应于图2-4所示的输电方案；双环绕柔性驱动方案；充电方案。每一种方案结构形式都有其各自特点，以适应不同应用环境。
集中管理单元通过RS485/zigbee通信接口及分布于光伏电站各处的传感器，将光伏电站现场组件阵列的电流电压信号、组件温度信号、积尘程度信号、辐照度信号等信息采集到中央处理器CPU，通过内嵌的智能分析软件计算、分析、处理、判断后得到对应组件阵列的工作状态及积尘程度(洁净度)。最终判断结果为下述四种可能结果之一：①组件工作正常，清洁度良好；②组件工作正常，清洁度低于定值；③组件工作异常，清洁度良好；④组件工作异常，清洁度低于定值。下面分别分析这四种结果中集中管理单元是如何进行处理及向执行单元发出指令逻辑行为的：
①组件工作正常，清洁度良好。组件阵列工作正常，并且表面干净，不需要执行清扫任务。集中管理单元将电流电压、功率、温度、辐照度等信息通过通信接口网络上传至后台或远程调度室，同时根据内嵌的智能分析软件设定的时段控制安全驱鸟防鸟单元动作，具体过程如下：集中管理单元控制继电器J7动作，则其两副常开接点J7-1、J7-2闭合，于是，驱鸟器电机DJ2通过L1、X1、K2获得电能，于是DJ2开始转动，推动驱鸟器运动；驱鸟器运动过程中，机械开关K4有规律的间歇性发生开、合，使得线路L1、L2相应出现间歇性通、断，该信息传递至集中管理单元电路中，形成驱鸟器运动信号；该信号被集中管理单元CPU检测并判断，得到驱鸟器工作是否正常的结果。驱鸟器到达终点后，K4断开、K2断开，K3闭合，驱鸟器电机DJ2电源回路断开，停止转动；大约15分钟后，集中管理单元控制继电器J8动作，则其两副常开接点J8-1、J8-2闭合，于是，驱鸟器电机DJ2通过L1、X1、K3获得电能，于是DJ2开始反向转动，推动驱鸟器反向运动，同样的，机械开关K4有规律的间歇性发生开、合，使得线路L1、L2相应出现间歇性通、断，该信息传递至集中管理单元电路中，形成驱鸟器运动信号并被CPU检测及作出判断，驱鸟器到达起点后，K4断开、K2闭合，K3断开，驱鸟器电机DJ2电源回路断开，停止转动；重复上述过程，形成有效的安全驱鸟防鸟功能。
②组件工作正常，清洁度低于定值。组件阵列工作正常，但表面积尘过多，需要进行清扫作业任务。集中管理单元将电流电压、功率、温度、辐照度以及清洁度超标等信息通过通信接口网络上传至后台或远程调度室，同时启动执行单元进行清扫作业，具体过程如下：集中管理单元控制继电器J5动作，则其两副常开接点J5-1、J5-2闭合，于是，刷子电机DJ1通过线路L1、L2获得电能，DJ1开始转动，同时继电器J1也获得电能，其常开接点J1-1闭合。DJ1转动推动执行单元运动；执行单元运动过程中，机械开关K1有规律的间歇性发生开、合，使得信号线X1间歇性出现高电平信号，该信号传递至集中管理单元中，形成刷子运动信号；执行单元达到终点后，集中管理单元跳开继电器J5，则其两副常开接点J5-1、J5-2断开，DJ1失去电能而停止；大约3秒钟后，集中管理单元控制继电器J6动作，则其两副常开接点J6-1、J6-2闭合，于是，刷子电机DJ1通过线路L2、L1获得电能，DJ1开始反向转动，同时继电器J1也获得电能，其常开接点J1-1闭合。DJ1反向转动推动执行单元反向运动；执行单元反向运动过程中，机械开关K1同样有规律的间歇性发生开、合，使得信号线X1间歇性出现高电平信号，该信号传递至集中管理单元中，形成刷子运动信号；执行单元达到起点后，集中管理单元跳开继电器J6，则其两副常开接点J6-1、J6-2断开，DJ1失去电能而停止；重复上述过程，直至清洁度达到设定的理想值，或者清扫时间过长自行停止，并且形成清扫异常信号，上传至后台或远程调度室。
③组件工作异常，清洁度良好。集中管理单元将电流电压、功率、温度、辐照度以及组件工作异常等信息通过通信接口网络上传至后台或远程调度室，同时驱鸟器及执行单元都停止工作。
④组件工作异常，清洁度低于定值。集中管理单元将电流电压、功率、温度、辐照度、组件工作异常以及清洁度超标等信息通过通信接口网络上传至后台或远程调度室，同时驱鸟器及执行单元都停止工作。
Claims (7)
1.一种光伏电站多功能智能运维管理的系统，其特征在于：包括集中管理单元、能量传输单元、负责清洁及热斑检测的执行单元和支撑单元，集中管理单元由控制板、电源板、出口板和机壳组成；能量传输单元主要由光伏专用动力电缆、导电铝合金电缆、电缆托架和固定件构成；执行单元主要由超细纤维毛刷、缓流型空气发生器、红外温度传感器、24V直流有刷电机、驱动轮、传动齿轮、取电轮和运动轮构成；支撑单元主要由支撑架、限位栓、位置状态阀和灰度传感器构成。
2.一种光伏电站多功能智能运维管理的方法，其特征在于：集中管理单元实时完整采集数据信息，通过内嵌的智能分析软件算法，对组件阵列状态进行分析判断，如果发现组件阵列功率异常时及时给出告警信息；组件阵列积尘过多时实时启动执行单元进行清扫处理；同时不断的驱动安全驱鸟防鸟器进行驱鸟工作；执行单元执行智能清扫任务的同时，会执行组件热斑的检测工作，发现热斑现象后，记录下热斑发生的组件具体位置并上报给集中管理单元，上述所有工作共同作用下，就可以实现绝大部分光伏电站现场无人值守及减少绝大部分的人力运维工作，实现光伏电站的智能化运维管理。
3.根据权利要求2所述的光伏电站多功能智能运维管理的方法，其特征在于，所述数据信息包括光伏电站的组件阵列电压电流、组件阵列温度、环境辐照度、灰度传感器输出和环境风速。
4.根据权利要求2所述的光伏电站多功能智能运维管理的方法，其特征在于，所述集中管理单元得到该集中管理单元所对应的组件阵列工作状态、积尘程度、执行单元是否正常等信息后，通过RS485/zigbee通信口将信息上传至后台或远程调度室。
5.根据权利要求2所述的光伏电站多功能智能运维管理的方法，其特征在于，所述集中管理单元通过RS485/zigbee现场通信网络获取光伏组串实时数据，通过内嵌的智能分析软件算法，得到该集中管理单元所对应的组件阵列信息。
6.根据权利要求5所述的光伏电站多功能智能运维管理的方法，其特征在于，所述光伏组串实时数据包括电气量数据、光伏电站现场环境温度、风速、辐照度、灰度传感器输出和执行单元位置。
7.根据权利要求5所述的光伏电站多功能智能运维管理的方法，其特征在于，所述组件阵列信息包括工作状态、积尘程度和执行单元是否正常。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160622 |