CN107040205B - 一种用于光伏电站的设备监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光伏电站的设备监测装置，包括采集模块，用于实时采集光伏电站内各个设备的运行数据以及当前的环境数据；计算模块，用于分别依据每个设备的运行数据以及环境数据进行分析计算以及判断操作，若判断出现设备故障，发送告警信号至告警模块；告警模块，用于接收告警信号后进行告警操作。本发明能够自动依据采集的光伏电站数据进行故障检测，减少工作人员的工作量，且提供设备检测的效率及准确性。

Description

一种用于光伏电站的设备监测装置

技术领域

本发明涉及光伏电站安全监测技术领域，特别是涉及一种用于光伏电站的设备监测装置。

背景技术

随着社会生产的扩大，太阳能及相关产业成为迅速发展的行业之一，其中，光伏发电为当今利用太阳能最主要的一种方式。

为了保证光伏电站的正常工作，需要实时监控光伏电站中的设备运行情况，目前的光伏电站中的监控系统能够实现对设备的运行数据等进行实时监控，但之后需要工作人员对这些数据进行人工推测和故障判断，效率低下，准确性低，并且，随着光伏电站中逆变器和汇流箱数量的不断增加，工作人员的工作量大且无法及时发现设备的故障。

因此，如何提供一种能够解决上述问题的用于光伏电站的设备监测装置是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于光伏电站的设备监测装置，能够自动依据采集的光伏电站数据进行故障检测，减少工作人员的工作量，且提供设备检测的效率及准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于光伏电站的设备监测装置，包括：

采集模块，用于实时采集光伏电站内各个设备的运行数据以及当前的环境数据；

计算模块，用于分别依据每个所述设备的运行数据以及所述环境数据进行分析计算以及判断操作，若判断出现设备故障，发送告警信号至告警模块；

所述告警模块，用于接收所述告警信号后进行告警操作。

优选地，所述设备包括逆变器；所述运行数据具体为所述逆变器的电压、电流、输出功率；

所述计算模块具体包括：

比值计算单元，用于计算每个所述逆变器的所述输出功率与所述光伏电站的装机量和辐照值数据的功率比值；

比值判断单元，用于判断所述功率比值是否达到第一预设告警阈值，若是，发送逆变器故障告警信号至所述告警模块；

功率均值计算单元，用于计算自当前时刻之前的第一预设时间段内的输出功率的平均值；

均值判断单元，用于判断当前采集的输出功率是否达到所述平均值与第一预设动态系数的差值，若达到，发送逆变器故障告警信号至所述告警模块；

第一恒定判断单元，用于判断自当前时刻之前的第二预设时间段内采集的所述逆变器的电压和电流是否一直处于恒定状态，若否，发送逆变器故障告警信号至所述告警模块。

优选地，所述计算模块还包括：

限电判断单元，用于判断各个所述逆变器的所述功率比值是否均超出预设限电系数，若否，发送限定告警信号至所述告警模块；若是，触发所述比值判断单元。

优选地，所述设备还包括汇流箱；所述汇流箱对应的运行数据具体为所述汇流箱的母线电压及各支路的电压、电流、输出功率；

所述计算模块具体包括：

电流判断单元，用于判断每个所述支路的电流是否超出预设故障阈值，若是，发送汇流箱故障告警信号至所述告警模块；

电压判断单元，用于判断所述母线电压是否超出动态电压阈值，若是，发送汇流箱故障告警信号至所述告警模块；

最大电流判断单元，用于依据各个所述支路的电流计算最大电流值，判断每个所述支路的电流是否达到所述最大电流值与第二预设动态系数的差值，若达到，发送汇流箱故障告警信号至所述告警模块；

平均电流判断单元，用于依据各个所述支路的电流计算电流平均值，判断每个所述支路的电流是否达到所述电流平均值与第三预设动态系数的差值，若达到，发送汇流箱故障告警信号至所述告警模块；

环境比值判断单元，用于计算各个所述支路的电流与所述环境数据的比值是否达到预设告警系数阈值，若达到，发送汇流箱故障告警信号至所述告警模块；

第二恒定判断单元，用于判断自当前时刻之前的第三预设时间段内采集的所述汇流箱的母线电压及各个所述支路的电压、电流是否一直处于恒定状态，若否，发送汇流箱故障告警信号至所述告警模块。

优选地，还包括：

存储模块，用于存储所述计算模块确定的设备故障及故障发生时刻；

所述告警模块还包括：

检测单元，用于接收告警信号后，检测所述存储模块内的存储记录，判断当前时刻之前的第四预设时间段内，所述存储模块中是否存储有与当前接收到的告警信号携带的故障内容相同的存储记录，若有，则进行告警操作。

本发明提供了一种用于光伏电站的设备监测装置，包括采集光伏电站内的运行数据以及环境数据的采集模块、计算模块和告警模块，计算模块用于根据采集模块采集的数据进行分析计算判断，检测光伏电站内的设备是否出现故障，若出现故障，则发送告警信号至告警模块进行告警操作。可见，本发明中对光伏电站内的设备进行检测的过程由装置自动进行，不需要工作人员人工查看计算采集到的运行数据，工作效率高，工作量小，且相比人工巡查的方式，告警及时且准确性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种用于光伏电站的设备监测装置的结构示意图；

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于光伏电站的设备监测装置，能够自动依据采集的光伏电站数据进行故障检测，减少工作人员的工作量，且提供设备检测的效率及准确性。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本发明提供了一种用于光伏电站的设备监测装置，参见图1所示，图1为本发明提供的一种用于光伏电站的设备监测装置的结构示意图；该装置包括：

采集模块1，用于实时采集光伏电站内各个设备的运行数据以及当前的环境数据；

其中，这里的环境数据包括当前的温度数据、辐照数据。

计算模块2，用于分别依据每个设备的运行数据以及环境数据进行分析计算以及判断操作，若判断出现设备故障，发送告警信号至告警模块4；

告警模块4，用于接收告警信号后进行告警操作。

在一种实施例中，上述设备包括逆变器；运行数据具体为逆变器的电压、电流、输出功率；

计算模块2具体包括：

比值计算单元，用于计算每个所述逆变器的输出功率与光伏电站的装机量和辐照值数据的功率比值；其中，功率PR比值＝输出功率/(装机量+辐照值)

比值判断单元，用于判断功率比值是否达到第一预设告警阈值，若是，发送逆变器故障告警信号至告警模块4；

功率均值计算单元，用于计算自当前时刻之前的第一预设时间段内的输出功率的平均值；

均值判断单元，用于判断当前采集的输出功率是否达到平均值与第一预设动态系数的差值，若达到，发送逆变器故障告警信号至告警模块4；

第一恒定判断单元，用于判断自当前时刻之前的第二预设时间段内采集的逆变器的电压和电流是否一直处于恒定状态，若否，发送逆变器故障告警信号至告警模块4。

其中，第一预设告警阈值、第一预设动态系数的具体数据本发明不作限定。

作为优选地，计算模块2还包括：

限电判断单元，用于判断各个所述逆变器的功率比值是否均超出预设限电系数，若否，发送限定告警信号至告警模块4；若是，触发比值判断单元。

可以理解的是，这里的限电判断是在计算模块2进行设备故障判断之前进行的，即首先进行是否限电的判断，若此时处于限电状态，则不需要进行后续计算，而是直接进行限定告警；若不处于限电状态，才继续判断逆变器等设备是否出现故障。

另外，这里的预设限电系数的具体数值可自行设定，本发明不作具体限定。

在另一种实施例中，上述设备还包括汇流箱；汇流箱对应的运行数据具体为汇流箱的母线电压及各支路的电压、电流、输出功率；

计算模块2具体包括：

电流判断单元，用于判断每个支路的电流是否超出预设故障阈值，若是，发送汇流箱故障告警信号至告警模块4；

电压判断单元，用于判断母线电压是否超出动态电压阈值，若是，发送汇流箱故障告警信号至告警模块4；

最大电流判断单元，用于依据各个支路的电流计算最大电流值，判断每个支路的电流是否达到最大电流值与第二预设动态系数的差值，若达到，发送汇流箱故障告警信号至告警模块4；

平均电流判断单元，用于依据各个支路的电流计算电流平均值，判断每个支路的电流是否达到电流平均值与第三预设动态系数的差值，若达到，发送汇流箱故障告警信号至告警模块4；

环境比值判断单元，用于计算各个支路的电流与环境数据的比值是否达到预设告警系数阈值，若达到，发送汇流箱故障告警信号至告警模块4；

第二恒定判断单元，用于判断自当前时刻之前的第三预设时间段内采集的汇流箱的母线电压及各个支路的电压、电流是否一直处于恒定状态，若否，发送汇流箱故障告警信号至告警模块4。

其中，由于正常情况下，光伏电站一定包括逆变器和汇流箱两种设备，因此，以上两种实施例中的全部单元均包含的计算模块2内。另外，由于逆变器和汇流箱的设置位置情况，在需要对逆变器和汇流箱均进行故障检测时，优选先处理逆变器，即先对逆变器的数据进行计算分析判断操作，之后再对汇流箱进行的数据进行分析处理，当然，也可由计算模块2内的不同部分同时对逆变器的数据和汇流箱的数据进行处理，具体采用哪种方式本发明不作具体限定。

并且，计算模块2中，除比值计算单元与限电判断单元和比值判断单元、功率均值计算单元与均值判断单元之间有先后顺序关系外，其余各部分单元之间并不严格的先后顺序限定，各个单元可并行进行判断，也可以串行顺序进行判断，具体采用哪种方式，本发明不作特别限定。

另外，预设故障阈值、动态电压阈值、第二预设动态系数、第三预设动态系数、预设告警系数阈值的具体数值本发明不作特别限定。

作为优选地，该装置还包括：

存储模块3，用于存储计算模块2确定的设备故障及故障发生时刻；

也可以理解为，存储模块3存储的是计算模块2的告警信号(携带有发生故障的设备信息)以及告警时刻。

告警模块4还包括：

检测单元，用于接收告警信号后，检测存储模块3内的存储记录，判断当前时刻之前的第四预设时间段内，存储模块3中是否存储有与当前接收到的告警信号携带的故障内容相同的存储记录，若有，则进行告警操作。

可以理解的是，光伏电站在工作中，可能由于某些特殊原因导致设备出现一瞬间的偶然故障，这种故障仅是短暂出现，并不需要进行处理，为了避免这种情况干扰，造成不必要的告警操作，则需要对计算模块2发出的告警进行过滤处理。即，通过检测单元将当前接收到的告警信号与存储模块3存储各个时刻接收到的故障内容进行比对，若在一段时间内，例如2s内，已经接收过该告警信号，表明该段时间内，该故障持续存在，则此时告警模块4才进行告警操作，由于偶然故障不可能持续存在一段时间，因此，通过上述检测处理，能够尽可能保证告警的准确性。

需要注意的是，检测单元在接收限电告警信号时可不进行上述检测，即只要接收到的是限电告警信号，则直接进行告警操作。

另外，不同设备以及不同故障的告警操作可以相同也可以不同，本发明对具体采用哪种告警操作方式不作具体限定。

为方便理解，以下为本发明的一种具体工作流程的简单介绍：

步骤s1：采集光伏电站的运行数据以及环境数据；

步骤s2：限电判断单元判断是否处于限电状态，若是，进行限电告警；否则，进入步骤s3；

步骤s3：判断逆变器的功率比值是否达到第一预设告警阈值，若是，发送告警信号并进入步骤s12；否则，进入步骤s4；

步骤s4：计算并判断当前采集的输出功率是否达到平均值与第一预设动态系数的差值，若是，发送告警信号并进入步骤s12；否则，进入步骤s5；

步骤s5：判断自当前时刻之前的第二预设时间段内采集的逆变器的电压和电流是否一直处于恒定状态，若否，发送告警信号并进入步骤s12；若是，进入步骤s6；

步骤s6：判断汇流箱每个支路的电流是否超出预设故障阈值，若是，发送告警信号并进入步骤s12；否则，进入步骤s7；

步骤s7：判断汇流箱母线电压是否超出动态电压阈值，若是，发送告警信号并进入步骤s12；否则，进入步骤s8；

步骤s8：依据汇流箱各个支路的电流计算最大电流值，判断每个支路的电流是否达到最大电流值与第二预设动态系数的差值，若是，发送告警信号并进入步骤s12；否则，进入步骤s9；

步骤s9：依据汇流箱各个支路的电流计算电流平均值，判断每个支路的电流是否达到电流平均值与第三预设动态系数的差值，若是，发送告警信号并进入步骤s12；否则，进入步骤s10；

步骤s10：计算汇流箱各个支路的电流与环境数据的比值是否达到预设告警系数阈值，若是，发送告警信号并进入步骤s12；否则，进入步骤s11；

步骤s11：判断自当前时刻之前的第三预设时间段内采集的汇流箱的母线电压及各个支路的电压、电流是否一直处于恒定状态，若否，发送告警信号并进入步骤s12；

步骤s12：依据存储模块3内的存储数据对当前接收的告警信号的内容进行检测，若检测到当前时刻之前的第四预设时间段内，存储有相同的存储记录，则进行告警操作。

当然，本发明中的设备还可包括光伏电站内的其他设备，具体的运行数据根据设备的类型进行采集，本发明对此不作具体限定。

本发明提供了一种用于光伏电站的设备监测装置，包括采集光伏电站内的运行数据以及环境数据的采集模块、计算模块和告警模块，计算模块用于根据采集模块采集的数据进行分析计算判断，检测光伏电站内的设备是否出现故障，若出现故障，则发送告警信号至告警模块进行告警操作。可见，本发明中对光伏电站内的设备进行检测的过程由装置自动进行，不需要工作人员人工查看计算采集到的运行数据，工作效率高，工作量小，且相比人工巡查的方式，告警及时且准确性高。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种用于光伏电站的设备监测装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于实时采集光伏电站内各个设备的运行数据以及当前的环境数据；

计算模块，用于分别依据每个所述设备的运行数据以及所述环境数据进行分析计算以及判断操作，若判断出现设备故障，发送告警信号至告警模块；

所述告警模块，用于接收所述告警信号后进行告警操作；

所述设备包括逆变器；所述运行数据具体为所述逆变器的电压、电流、输出功率；

所述计算模块具体包括：

比值计算单元，用于计算每个所述逆变器的所述输出功率与所述光伏电站的装机量和辐照值数据的功率比值；

比值判断单元，用于判断所述功率比值是否达到第一预设告警阈值，若是，发送逆变器故障告警信号至所述告警模块；

功率均值计算单元，用于计算自当前时刻之前的第一预设时间段内的输出功率的平均值；

均值判断单元，用于判断当前采集的输出功率是否达到所述平均值与第一预设动态系数的差值，若达到，发送逆变器故障告警信号至所述告警模块；

第一恒定判断单元，用于判断自当前时刻之前的第二预设时间段内采集的所述逆变器的电压和电流是否一直处于恒定状态，若否，发送逆变器故障告警信号至所述告警模块。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算模块还包括：

限电判断单元，用于判断各个所述逆变器的所述功率比值是否均超出预设限电系数，若否，发送限定告警信号至所述告警模块；若是，触发所述比值判断单元。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述设备还包括汇流箱；所述汇流箱对应的运行数据具体为所述汇流箱的母线电压及各支路的电压、电流、输出功率；

所述计算模块具体包括：

电流判断单元，用于判断每个所述支路的电流是否超出预设故障阈值，若是，发送汇流箱故障告警信号至所述告警模块；

电压判断单元，用于判断所述母线电压是否超出动态电压阈值，若是，发送汇流箱故障告警信号至所述告警模块；

最大电流判断单元，用于依据各个所述支路的电流计算最大电流值，判断每个所述支路的电流是否达到所述最大电流值与第二预设动态系数的差值，若达到，发送汇流箱故障告警信号至所述告警模块；

平均电流判断单元，用于依据各个所述支路的电流计算电流平均值，判断每个所述支路的电流是否达到所述电流平均值与第三预设动态系数的差值，若达到，发送汇流箱故障告警信号至所述告警模块；

环境比值判断单元，用于计算各个所述支路的电流与所述环境数据的比值是否达到预设告警系数阈值，若达到，发送汇流箱故障告警信号至所述告警模块；

第二恒定判断单元，用于判断自当前时刻之前的第三预设时间段内采集的所述汇流箱的母线电压及各个所述支路的电压、电流是否一直处于恒定状态，若否，发送汇流箱故障告警信号至所述告警模块。

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

存储模块，用于存储所述计算模块确定的设备故障及故障发生时刻；

所述告警模块还包括：

检测单元，用于接收告警信号后，检测所述存储模块内的存储记录，判断当前时刻之前的第四预设时间段内，所述存储模块中是否存储有与当前接收到的告警信号携带的故障内容相同的存储记录，若有，则进行告警操作。