CN107544049A - 依据并网点关口表手抄数据修正电站数据偏差的方法 - Google Patents
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Abstract
一种依据并网点关口表手抄数据修正电站数据偏差的方法,通过建立函数关系式,以光伏电站并网点绝对精度0.2%级关口表手抄当日发电量值为标准,利用电站监控系统采集的数据、误差系数和函数关系式,分别计算出并网点处的等效输出功率P0.2、电压U0.2、电流I0.2,并以此为标准,对电站监控系统采集的光伏电站变压器测控数据进行偏差修正,再以变压器测控数据的偏差修正值为标准,对采集到的逆变器数据进行偏差修正,然后以逆变器数据的偏差修正值为标准,对采集到的光伏电站汇流箱数据进行偏差修正,以此类推,对辐照表的输出数据逐层进行递推修正。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能光伏发电系统电站数据偏差修正方法。
背景技术
随着光伏的快速发展,电站智能化监控的引入,大大提升了电站安全、科学管理、维护的水平,以及电站发电效率。通过互联网远程数据监控、大数据分析又使光伏电站管理精益求精,这一切都是由大量现场数据的可靠性、真实性、准确性作支撑的。然而现实与电站智能化初衷相距很大,如对同一物理量,两台设备反映数值相差较大:1.在光伏电站逆变器输入端电流应与对应连接的汇流箱输出电流之和相等,而现实这最大偏差可达到15%,占光伏电站相当大的比例,此类数据在数据分析中为无效数据,为此必须进行后分析修正处理。出现偏差的原因主要是一些厂家的设备硬件保障及校对精度方法存在着问题,如逆变器输入端精度一般都不到0.5级,而且没有校准基准点,校准方法采用没有经过精度校准的普通万用表校准。而汇流箱由于工艺简单,很多劳动密集型非行业厂家涉足,尤甚者没有精度概念,竟然将分辨率为精度提供给用户,测试方法将无从谈起;2.电站逆变器发电量之和应与电站并网点关口表发电量数据近似相等,而实际数据最大相差可达5%,如关口表由电网公司校对检验合格,才允许安装,精度为0.2级。而逆变器则厂家自行校准,其输出精度有的连1.0级都无法保证;3.辐照表是测量太阳的辐照强度的一种测量仪表,可反应太阳每一时刻的辐照强度,该辐照强度是衡量光伏方阵的发电量及效率的依据,依据辐照表辐照值,可计算出光伏组件的发电量。而通过第一级汇流箱监测数据,得到的发电数与计算值偏差很大,原因是由于辐照表测量精度为5级,反映到光伏组件上的输出功率为W/m2,当最大误差为5%时,光伏组件输出功率1000W就有50W的偏差,相当于950W~1050W输出。而光伏组串输出参数是通过汇流箱设备采集,由于成本及利益关系,采用的廉价传感器精度很低,有的厂家采用分辨率为精度,蒙骗用户。而汇流箱的电压、电流采用没经定期校准对的万用表相对精度为基准校准。如采用为1.0%级精度监测汇流箱数据时,同样的光伏组件输出功率1000W就有10W的偏差,相当于990W~1010W输出,如辐照度采集为正偏差时,汇流箱采集为负偏差时,则最大误差为60W。更重要的是在电站监控系统分析评估时,对两台上下关联设备同一点采集物理量,两组采集数据不同时,无从下手。
由于数据的不统一、不准确,导致电站数据不规范分析无法进行,由此电站智能化监控形同虚设,造成资源极大的损失。
基于上述现象,如对现有电站采用更换硬件设备解决现上述问题,一是投资大时间长,二是费用高,相当于新建电站,不现实。目前光伏电站大量安装的是电力公司提供的关口电量计量表,该计量表提供双向电量计量数据,由于该计量表不能与光伏电站监控系统通讯,双向电量计量数据不能被光伏电站监控系统直接采集,只能人工抄表获取数据方式。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点,提出一种依据并网点关口表手抄数据修正电站数据偏差的方法。
本发明依据所建立函数关系式,以光伏电站并网点绝对精度0.2%级关口表手抄当日发电量值为标准,利用电站监控系统采集的数据,计算出并网点处的等效输出功率P0.2、电压U0.2、电流I0.2,并以此输出功率P0.2、电压U0.2、电流I0.2为标准,对电站监控系统采集到的光伏电站变压器测控数据进行偏差修正,再以变压器测控数据的偏差修正值为标准,对采集到的逆变器数据进行偏差修正,然后以逆变器数据的偏差修正值为标准,对采集到的光伏电站汇流箱数据进行偏差修正,以此类推,对辐照表的输出数据进行递推修正。
本发明可以提高数据精度,满足智能电站的要求,并且见效快、成本低。
所述的光伏电站由发电端的光伏组串、汇集组件输出电流的汇流箱、逆变器、升压输出的变压器、辐照表及电站监控系统组成。并网点与n台变压器的输出端连接,第n台变压器的输入端与n台逆变器的输出端连接,第n台逆变器的输入端与n台汇流箱的输出连接,第n台汇流箱的输入端与n串光伏组串的输出端连接,n为≥1的整数。
所述的辐照表位于电站中心区,用于监测太阳每一时刻的辐照强度,辐照表的监测数据通过电站监控系统采集。辐照强度是衡量光伏方阵的发电量及效率的依据。
所述的变压器测控设备与变压器配套,用于监测变压器的工作状态和输入输出电参数,变压器的工作状态和输入输出电参数上传到电站监控系统。
电站监控系统实时监测来自汇流箱、逆变器、变压器测控设备和辐照表的数据,并以手工一次性录入关口表的当日发电量数据,并对数据分析、计算、修正、显示、存储、数据经互联网上传到数据中心。
所述的光伏电站对变压器测控设备、逆变器、汇流箱等设备的电气测量参数精度要求为1.0~0.5级。对于并网点关口表,电力管理部门要求安装精度为0.2级电度表。
本发明通过电站监控系统对光伏电站数据误差进行修正,步骤如下:
第一步,电站监测系统实时采集光伏电站设备数据,录入手抄关口表数据,所采集、录入的数据如下:
1)手工抄写并录入并网点关口表的数据:当日发电量Ed0.2;
2)采集变压器测控设备数据:变压器高压侧:电压U1n、电流I1n、功率Ph-1n;变压器低压侧:电压u1n、电流i1n、功率Pl-1n;
3)采集逆变器数据:输出侧:电压U2n、电流I2n、功率P2n、当日发电量Ed2n;输入侧:电压U3、电流I3、功率P3;
4)采集汇流箱数据:输出数据:电压U4n、电流I4n、功率P4n;输入数据:即光伏组串输出电压U5n、电流I5n、功率P5n;
5)采集辐照表的数据:实测辐照度Fz、环境温度℃。
第二步,计算某一时刻并网点关口表发电量的增量ΔEd0.2与同时刻n台逆变器发电量的增量ΔEd2的比值系数ε、平均值和光伏电站并网点处的等效输出功率P0.2的方法如下:
1)校准关口表与光伏电站监控系统的时间,录入关口表当日发电量Ed0.2;
并网点关口表主要用于计量光伏电站发出总的上网电量数据,其中包括累计发电量和当日发电量Ed0.2。由于并网点关口表不能与电站监控系统连接,累计发电量和当日发电量Ed0.2不能被电站监控系统直接采集,只能通过手抄并网点关口表数据方式获得。为了对光伏电站设备输出数据进行误差倒置分析及递推修正,确保手抄当日发电量时间与光伏电站监控系统时间同步,首先将光伏电站监控系统时间参照电站关口表的时间校准,选择无云天气分别对早、中、晚三个时段中的某一时刻,读取并记录关口表n组最短时间间隔的当日发电量Ed0.2及对应的时间戳,n为整数n≥1,并将读取并记录关口表n组最短时间间隔的当日发电量Ed0.2及对应的时间戳数据录入电站监控系统中,电站监控系统依据n组最短时间间隔的当日发电量Ed0.2对应的时间戳,在电站监控系统中对应检索到同一时刻的n台逆变器当日发电量Ed2n;
2)计算某一时刻的手抄并网点关口表当日发电量的增量ΔEd0.2与n台逆变器当日发电量的增量ΔEd2的比值系数ε;
基于发电量等于功率与时间的乘积公式E=P×t,并网点关口表手抄某一时刻的当日发电量Ed0.2与同一时刻的n台逆变器当日发电量之和Ed2的比值应近似等于任意时刻的并网点处的等效输出功率P0.2与同一时刻的n台逆变器输出功率之和P2的比较值如下式:
由于光伏发电的波动特性,在分钟时间尺度的功率变化有可能不同,而发电量E=P×t是功率时间的累计量,单位KWh。当手抄并网点关口表当日发电量数据的间隔越短,前后之间输出功率数据偏差越小,累计的发电量越少,的比值与越接近。
为了保证测量精度,分别对某一时间内的t1时刻与t2时刻手抄并网点关口表当日发电量Ed0.2_t分别定义为Ed0.2_t1、Ed0.2_t2,与之对应的电站监控系统采集的t1时刻与t2时刻n台逆变器当日发电量Ed2n_t分别定义为Ed2n_t1、Ed2n_t2。
电站监控系统分别对t1时刻与t2时刻n台逆变器当日发电量Ed2n_t和T2n时刻n台逆变器输出功率P2n求和:
式(2)、(3)中n为≥1的整数,t分别为t1、t2时刻。
分别计算并网点关口表t1时刻手抄当日发电量Ed0.2_t1、t2时刻手抄当日发电量Ed0.2_t2的手抄当日发电量的增量ΔEd0.2,以及t1时刻与t2时刻的n台逆变器当日发电量之和的增量ΔEd2:
ΔEd0.2=Ed0.2_t2-Ed0.2_t1 (4)
ΔEd2=Ed2_t2-Ed2_t1 (5)
将某一时刻手抄当日发电量的增量ΔEd0.2、n台逆变器当日发电量之和的增量ΔEd2的比值定义为系数ε:
3)计算多组当日发电量比值系数ε的平均值
为提高某一时刻发电量的增量ΔEd0.2、ΔEd2比值系数ε的一致性,对n组并网点关口表某一时刻发电量的增量ΔEd0.2和对应同一时刻电站监控系统采集计算的当日发电量的增量ΔEd2比值系数ε求和,再求平均值有下式:
式(7)中n为比值系数ε求和的组数,n为≥1的整数;
4)计算光伏电站并网点处的等效输出功率P0.2;
由此,依据式(1)、式(2)、式(7)计算出T2n时刻并网点处的等效输出功率:
式(8)中,P0.2为光伏电站并网点处的等效输出功率,为当日发电量的增量ΔEd2比值系数ε的平均值,P2为n台逆变器输出功率之和,ΔEd0.2手抄当日发电量的增量,ΔEd2n台逆变器当日发电量之和的增量。
第三步,对实时采集的n台变压器测控系统的变压器高压测、低压侧的电流、电压、功率等数据进行偏差修正,计算并网点处的等效电流I0.2和推导并网点处的等效电压U0.2的方法如下:
由于并网点关口电度计量表测量精度为0.2级,逆变器监测精度为0.5级,经式(8)得到的并网点处的等效输出功率P0.2计算精度应高于0.5级低于0.2级。而变压器测控设备测量精度一般为0.5级,为提高变压器测控设备的测量精度及后续设备测量精度,电站监控系统以当日发电量比值系数平均值和T2n时刻的n台逆变器输出功率之和P2,计算出的T2n时刻并网点处的等效输出功率P0.2为标准,对T2n时刻采集的n台变压器测控设备的变压器的高压测和低压侧的电流、电压、功率进行偏差修正,方法如下:
1)首先分别对实时采集的T2n时刻n台变压器测控设备的变压器高压侧电流I1n、功率Ph_1n求和:
式中,Iz1为各台变压器测控设备的变压器高压侧T2n时刻采集的电流I1n的求和,Pz1为各台变压器测控设备的变压器高压侧T2n时刻采集的功率Ph_1n数据求和,n为≥1的整数。
2)通过T2n时刻的第n台变压器测控设备变压器高压侧已知的输出电流I1n和第n台变压器高压侧输出端到并网点的电缆数据,计算电缆功率损耗PL1n及电压降UL1n;
由于第n台变压器高压侧输出端到并网点的电缆电阻率γ1n、数量m1n、长度L1n及T2n时刻的第n台变压器测控设备变压器高压侧输出电流I1n已知,而第n台变压器高压侧输出电缆电阻率γ1n很小,T2n时刻的第n台变压器测控设备变压器高压侧输出电流I1n的误差值,对计算第n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆损耗功率PL1n及电压降UL1n偏差影响很小,由此可忽略T2n时刻的第n台变压器测控设备变压器高压侧输出电流I1n的误差值,所以有下式:
UL1n=m1nL1nγ1nI1n (12)
由式(11)得到的结果,计算出n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆在T2n时刻总的功率损耗PzL1为:
式中,L1n为第n台变压器高压侧输出端到并网点电缆的长度、m1n为第n台变压器高压侧输出端到并网点电缆的数量、γ1n为第n台变压器高压侧输出端到并网点电缆的电阻率、I1n为第n台变压器高压侧输出端到并网点电缆的输出电流I1n,n为≥1的整数;
3)对第n台变压器测控设备的变压器高压侧功率Ph_1n和低压侧功率Pl_1n进行偏差修正;
依据并网点处的等效输出功率P0.2和第n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆损耗功率PL1n,对第n台变压器测控设备变压器高压侧的输出功率Ph_1n进行偏差修正,得到第n台变压器测控设备变压器高压侧的功率修正值Ph1n_re;
首先计算n台变压器测控设备的变压器高压侧功率偏差修正值Pz1_re:
Pz1_re=P0.2+PzL1 (14)
由式(14)得到的结果,计算出n台变压器测控设备的变压器高压侧功率偏差ΔP1为:
ΔP1=Pz1-Pz1_re (15)
式中,Pz1为n台变压器测控设备变压器高压侧T2n时刻采集的功率Ph_1n的求和;
由此得到每台变压器测控设备的变压器高压侧每瓦功率的偏差系数λP1为:
由式(16)每台变压器测控设备变压器高压侧每瓦功率的偏差系数λP1与第n台变压器测控设备的变压器高压侧在T2n时刻输出功率Ph_1n的乘积,计算出第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出功率偏差ΔPh_1n:
ΔPh_1n=λP1Ph_1n (17)
将第n台变压器测控设备变压器高压侧输出功率Ph_1n与第n台变压器测控设备变压器高压侧输出功率偏差ΔPh_1n的差,加上电缆功率损耗PL1n,得到第n台变压器测控设备的变压器高压侧功率偏差修正值Ph1n_re:
Ph1n_re=ΔPh_1n+PL1n (18)
由式(18)得到的第n台变压器测控设备变压器高压侧功率偏差修正值Ph1n_re及已知的第n台变压器的转换效率η1,计算第n台变压器测控设备变压器低压侧功率偏差修正值Pl1n_re:
Pl1n_re=η1Ph1n_re (19);
4)推导并网点处的等效电压值U0.2;
将在T2n时刻电站监控系统采集到的n台变压器测控设备变压器高压侧输出电压U1n,与对应时刻电缆损耗电压降UL1n进行差值计算,得到第n台变压器在并网点的输出电压U1n_r:
U1n_r=U1n-UL1n (20)
又由于各台变压器输出电压U1n通过电缆L1n在并网点处并联,所以每台变压器高压侧输出电压U1n在并网点处电压都相等,则有下式:
U11_r=U12_r=……=U1n_r (21)
式中,U11_r、U12_r、U1n_r分别为第一台、第二台,......,第n台变压器高压侧经电缆在并网点的输出电压,n为≥1的整数。
由于变压器测控设备的监测误差,各台变压器测控设备并网点处的计算电压U1n_r有可能不同,为保障并网点处的电压精度,再将n台变压器并网点处的电压U1n_r求和再求平均,该平均值近似等于并网点处的等效电压值U0.2,则有下式:
式中,n为≥1的整数;
5)对第n台变压器测控设备高压侧电压U1n进行偏差修正;
采用经修正后的并网点处的等效电压U0.2,加上由式(12)所得第n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆电压降UL1n,可得到第n台变压器测控设备的变压器高压侧电压偏差修正值U1n_re:
U1n_re=U0.2+UL1n (23);
6)对第n台变压器测控设备的变压器低压侧电压u1n进行偏差修正;
通过已知的变压器变比B及第n台变压器测控设备的变压器高压侧电压偏差修正值U1n_re,计算出第n台变压器测控设备的变压器低压侧电压偏差修正值u1n_re:
7)计算并网处的等效输出电流I0.2;
由式(8)和式(22)可知并网处的等效输出功率P0.2和电压值U0.2,由此得到并网处的等效输出电流I0.2:
8)依据并网点处的等效输出电流I0.2,对第n台变压器测控设备变压器高压侧电流I1n进行偏差修正;
由式(9)和式(25)得到的结果,计算出n台变压器测控设备的变压器高压侧电流Iz1与并网处的等效电流I0.2的电流偏差值ΔI1:
ΔI1=I0.2-Iz1 (26)
式中,I0.2为并网处的等效T2n时刻的输出电流,Iz1为n台变压器测控设备高压侧T2n时刻采集的电流I1n之和。
通过并网处的等效电流偏差值ΔI1计算每台变压器测控设备变压器高压侧的每安培电流偏差系数λI1:
由式(27)的每台变压器测控设备的变压器高压侧的每安培电流偏差系数λI1与第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出电流I1n乘积,计算出第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出电流偏差ΔI1n:
ΔI1n=λI1I1n (28)
计算第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出电流I1n与第n台变压器测控设备变压器高压侧输出电流偏差ΔI1n的差,得到第n台变压器测控设备变压器高压侧输出电流偏差修正值I1n_re:
I1n_re=I1n-ΔI1n (29);
9)对第n台变压器测控设备的变压器低压侧电流i1n的偏差修正;
由于式(19)和式(24)可知第n台变压器测控设备变压器低压侧功率偏差修正值Pl1n_re和电压偏差修正值u1n_re,由此计算出第n台变压器测控设备的变压器低压侧电流偏差修正值i1n_re:
第四步,修正n台逆变器的输出电流和Iz2、电压U2、功率和Pz2及第n台逆变器输出电流I2n、电压U2n、功率P2n、当日发电量Ed2的方法如下:
光伏电站系统中,第n台变压器测控设备的变压器低压侧输入端对应与多台逆变器输出端连接。正常时电站监控系统采集到的第n台变压器测控设备的变压器低压侧输入端的功率、电流等数据,应与采集到多台逆变器输出功率之和Pz2、电流之和Iz2数据相等。由于精度及损耗等原因,造成电站监控系统采集到的两部分数据不等,使数据分析判断无法进行。本发明以第n台变压器变压器测控设备的变压器低压侧电流偏差修正值i1n_re、电压偏差修正值u1n_re、功率偏差修正值Pl1n_re等数据为标准,对与之对应接入的多台逆变器输出数据进行递推偏差修正,然后根据第n台变压器变压器测控设备变压器低压侧偏差修正数据,对多台逆变器输出数据进行递推偏差修正,统一第n台变压器变压器测控设备的变压器低压侧输入数据与多台逆变器输出的数据精度。
所述的递推偏差修正的方法如下:
依据由式(30)、式(19)和式(24)计算得到的第n台变压器测控设备变压器低压侧的功率偏差修正值Pl1n_re、电流偏差修正值i1n_re、电压偏差修正值u1n_re为标准,对第n台变压器测控设备的变压器低压侧对应接入的n台逆变器输出数据进行偏差修正。
1)对第n台逆变器输出电流i2n进行偏差修正;
首先电站监控系统对采集到的n台逆变器输出端实时电流i2n求和:
式中,n为≥1的整数;
由于第n台变压器测控设备变压器低压侧电流偏差修正值i1n_re应与n台逆变器实时输出电流i2n之和Iz2相等,由于测量精度等原因造成偏差,由此采用第n台变压器测控设备的变压器低压侧电流偏差修正值i1n_re与n台逆变器实时输出电流之和Iz2的差值计算,得到电流偏差值ΔI2:
ΔI2=Iz2-i1n_re (32)
式中,Iz2为n台逆变器实时输出电流i2n之和,i1n_re为第n台变压器测控设备的变压器低压侧电流偏差修正值;
通过电流差值ΔI2与n台逆变器实时输出电流之和Iz2之比,计算出每台逆变器每安培电流的偏差系数λI2:
由式(33)得到的每台逆变器每安培电流的偏差系数λI2与第n台逆变器输出电流i2n的乘积,计算出第n台逆变器的输出电流偏差值Δi2n:
Δi2n=λI2i2n (34)
再通过第n台逆变器输出电流i2n与第n台逆变器的输出电流偏差值Δi2n的差值计算,得到第n台逆变器的输出电流偏差修正值i2n_re:
i2n_re=i2n-Δi2n (35);
2)对第n台逆变器输出电压U2n进行偏差修正;
首先计算第n台变压器测控设备变压器低压侧输入端与第n台逆变器输出端连接电缆的功率损耗pL2n和电压降UL2n:
由第n台逆变器输出电流偏差修正i2n_re和已知的第n台逆变器输出与第n台变压器低压侧输入端与第n台逆变器输出端连接电缆的长度L2n、数量m2n、电阻率γ2n等参数,计算第n台变压器低压侧输入端与第n台逆变器输出端连接电缆的功率损耗pL2n:
由式(36)得到n台逆变器输出端与变压器低压侧输入端连接电缆损耗功率PL2为:
式中,n为≥1的整数。
同时计算出第n台逆变器输出端与变压器低压侧输入端连接电缆的电压降UL2n:
UL2n=m2nL2nγ2ni2n_re (38)
然后对第n台逆变器输出电压U2n进行偏差修正;
由式(38)得到第n台逆变器输出与变压器低压侧输入端连接电缆的电压降UL2n,以及第n台变压器测控设备的变压器低压侧电压偏差修正值u1n_re,递推出第n台逆变器输出电压偏差修正值为:
U2n_re=u1n_re+UL2n (39);
3)对第n台逆变器的输出功率p2n进行偏差修正;
由式(35)得到的第n台逆变器输出电流偏差修正值i2n_re和式(39)得到的第n台逆变器输出电压偏差修正值U2n_re,依据电功率计算原理计算第n台逆变器输出功率偏差修正值p2n_re:
p2n_re=i2n_reU2n_re (40);
4)对第n台逆变器输出当日发电量Ed2n进行偏差修正;
电站监控系统读取每台逆变器当日发电量Ed2n数据,并对Ed2n数据求和:
式中,n为≥1的整数,Ed2为n台逆变器当日发电量Ed2n之和。
由式(7)所得当日发电量平均比值系数以该系数与n台逆变器当日发电量Ed2n之和Ed2的乘积作为并网点关口表的等效当日发电量Ed0.2:
以并网点关口表的等效当日发电量Ed0.2为标准,计算其与n台逆变器当日发电量之和Ed2的偏差ΔE2:
ΔE2=Ed2-Ed0.2 (43)
由式(43)得到的偏差ΔE2与n台逆变器当日发电量和Ed2之比,计算每台逆变器每KWh发电量的偏差系数:
由式(44)得到的每台逆变器每KWh发电量的偏差系数λE2与第n台逆变器输出当日发电量Ed2n的乘积,计算第n台逆变器输出当日发电量的偏差量:
ΔEd2n=λE2Ed2n (45)
第n台逆变器当日发电量Ed2n减去第n台逆变器当日发电量的偏差量ΔEd2n,得到第n台逆变器当日发电量偏差修正值Ed2n_re:
Ed2n_re=Ed2n-ΔEd2n (46)。
第五步,对第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪功率P3、电流I3、电压U3进行偏差修正的方法如下:
1)对第n台逆变器输入功率P3进行偏差修正;
依据由式(40)得到的第n台逆变器输出功率偏差修正值p2n_re,以此值为标准,通过第n台逆变器效率η2n,递推得到第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪功率偏差修正值。
由于第n台逆变器效率η2n与第n台逆变器输出功率的大小有关,则有第n台逆变器输出效率:η2n=κp2n_re,其中κ为逆变器效率转换系数;再依据逆变器效率转换公式:第n台逆变器输入的MPPT最大功率点跟踪功率P3的偏差修正值P3_re为:
2)对第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪电流I3、电压U3进行偏差修正;
由于逆变器MPPT最大跟踪功率点功率偏差修正值P3_re等于逆变器MPPT最大功率点跟踪电流偏差修正值I3_re与逆变器MPPT最大功率点跟踪电压偏差修正值U3_re的乘积,即:
P3_re=I3_reU3_re (48)
为提高逆变器效率和MPPT最大跟踪功率点跟踪精度,逆变器的MPPT最大功率点跟踪电压U3的精度相对要高,由此,以逆变器实时监测MPPT最大功率点跟踪电压U3为逆变器MPPT最大功率点跟踪电压偏差修正值U3_re,并以此值标准,通过逆变器MPPT最大功率点跟踪功率偏差修正值P3_re,计算逆变器MPPT最大功率点跟踪电流偏差修正值I3_re:
第六步,对第n台汇流箱输出电流I4n和电压U4n进行偏差修正的方法如下:
由于第n台逆变器的输入端由n台汇流箱输出接入,n≥1,第n台逆变器输入端的数据应与n台汇流箱输出数据相等。但是电站监控系统在第n台逆变器实际采集到的数据与n台汇流箱采集到的数据不等,典型的如电流值,两组数据最大相差可达到15%。此类数据在数据分析中为无效数据,为此必须进行分析修正,将无效数据变成有效数据。本发明依据第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪功率偏差修正值P3_re、电流偏差修正值I3_re、电压U3值为标准,对每台汇流箱输出电流I4n、电压U4n进行偏差修正。
由式(48)和式(49)可知,逆变器MPPT最大功率点跟踪功率偏差修正值P3_re、逆变器MPPT最大功率点跟踪电流偏差修正值I3_re,以及逆变器输入侧电压U3分别为:
根据电站监控系统分别读取的n台汇流箱输出电流i4n和电压U4n,对n台汇流箱输出电流i4n求和:
式中,n为≥1的整数;
1)对第n台汇流箱输出电流i4n进行偏差修正;
计算第n台逆变器的MPPT最大功率点跟踪电流偏差修正值I3_re值与实际采集的n台汇流箱输出电流之和Iz4的电流偏差ΔI4:
ΔI4=Iz4-I3_re (51)
通过式(51)计算的电流偏差ΔI4与实际采集n台汇流箱输出电流之和Iz4之比,计算出每台汇流箱每安培电流的偏差系数为:
式(52)得到的每台汇流箱每安培电流的偏差系数λI4与第n台汇流箱输出电流i4n的乘积为第n台汇流箱输出电流的偏差量ΔI4n:
ΔI4n=λI4i4n (53)
将第n台汇流箱输出电流i4n减去第n台汇流箱输出电流的偏差量ΔI4n,计算出第n台汇流箱输出电流偏差修正值i4n_re:
i4n_re=i4n-ΔI4n (54);
2)对第n台汇流箱输出电压U4n进行偏差修正;
由于第n台汇流箱输出端与第n台逆变器输入端连接电缆的长度L3n、电阻率γ3n、数量m3n和修正后的输出电流偏差修正值i4n_re已知,第n台汇流箱输出端与第n台逆变器输入端连接电缆功率损耗pL3n及电压降UL3n分别为:
UL3n=m3nL3nγ3ni4n_re (56)
其中L3n为第n台逆变器输入端连接电缆的长度、γ3n为第n台逆变器输入端连接电缆的电阻率、m3n为第n台逆变器输入端连接电缆的数量、i4n_re为第n台逆变器输入端连接电缆的输出电流偏差修正值。pL3n为第n台汇流箱输出端与第n台逆变器输入端连接电缆功率损耗,UL3n为第n台汇流箱输出端与第n台逆变器输入端连接电缆电压降。
第n台汇流箱输出电压偏差修正值U4n_re等于第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪电压U3加上第n台汇流箱输出端第n台逆变器输入端连接电缆的电压降UL3n:
U4n_re=U3+UL3n (57);
3)对第n台汇流箱输出功率P4n的偏差修正;
由式(54)和式(57)计算出第n台汇流箱输出功率偏差修正值P4n_re:
p4n_re=i4n_reU4n_re (58)
通过上述方法,依据第n台逆变器输入功率偏差修正值P3_re、电流偏差修正值I3_re、输入侧电压U3对n台汇流箱输出电流之和Iz4、输出电压U4和第n台汇流箱输出电流i4n的偏差修正,分别计算出第n台汇流箱输出电流偏差修正值i4n_re、输出电压偏差修正值U4_re。
第七步,对第n台汇流箱n组光伏组串输入电流i5n和电压U5n进行偏差修正的方法如下:
由式(54)、式(57)、式(58)可知,第n台逆变器的输入电流偏差修正值i4n_re、电压偏差修正值U4_re、功率偏差修正值P4n_re分别为:
以第n台汇流箱n输出电流偏差修正值I4n_re、电压偏差修正值U4n_re为标准,递推第n台汇流箱n组光伏组串输入电流i5n和电压U5n的偏差修正;
1)对第n组光伏组串输出电流i5n进行偏差修正;
由于第n台汇流箱的输入由n组光伏组串接入组成,n≥1,电站监控系统分别读取第n台汇流箱n组光伏组串数据,并对n组光伏组串输出电流i5n求和:
式中,i51i52、~i5n分别为第n台汇流箱输入的第一组光伏组串电流、第二组光伏组串电流直至第n组光伏组串电流,Iz5为n组光伏组串输出电流i5n求和值,n为≥1的整数。
计算第n台汇流箱输出电流偏差修正值i4n_re与n组光伏组串输出电流i5n之和Iz5电流偏差值ΔI5,第n台汇流箱输出电流偏差值ΔI5为:
ΔI5=Iz5-I4n_re (60)
由此,通过式(60)得到的第n台汇流箱输出电流偏差值ΔI5与n组光伏组串输出电流Iz5之比,计算出每组光伏组串输出每安培电流的偏差系数λI5为:
式(61)得到每组光伏组串输出每安培电流的偏差系数λI5与第n组光伏组串输出电流i5n的乘积为第n组光伏组串输出电流的偏差量ΔI5n:
ΔI5n=λI5i5n (62)
将第n组光伏组串输出电流i5n减去第n组光伏组串输出电流的偏差量ΔI5n,计算出第n组光伏组串输出电流偏差修正值i5n_re:
i5n_re=i5n-ΔI5n (63);
2)对第n组光伏组串输出电压U5n进行偏差修正;
由于第n组光伏组串输出端与第n台汇流箱输入端连接电缆的长度L4n、电阻率γ4n、数量m4n和输出偏差修正电流值i5n_re已知,则连接电缆的功率损耗pL4n和电压降UL4n分别为:
UL4n=m4nL4nγ4ni5n_re (65)
通过第n台汇流箱n输出电压偏差修正值U4n_re和式(65)计算得到的电缆电压降UL4n,计算出第n组光伏组串输出电压偏差修正值U5n_re:
U5n_re=U4n_re+UL4n (66);
3)计算第n组光伏组串输出功率偏差修正值P5n_re;
依据第n组光伏组串输出电压偏差修正值U5n_re、电流偏差修正值i5n_re,计算出第n组光伏组串输出功率的偏差修正值P5n_re:
P5n_re=U5n_reI5n_re (67)。
第八步,依据第n组光伏组串输出功率偏差修正值P5n_re递推辐照度的方法如下:
1)建立光伏组件输出功率多变量函数及光伏组串递推辐照度;
光伏组串发功率P5n与辐照度Fz、光伏组串面积A、光伏组件转换效率η4及安装方式、环境温度℃、摆放角度季节时间t、光伏组件表面灰尘遮挡系数ρ及地理坐标有关,光伏组串发功率P5n函数表达式为:
式(68)中参数除辐照表辐照度Fz外参数都已知。将光伏组件转换效率η4、安装方式、环境温度℃、摆放角度季节时间t、光伏组件表面灰尘遮挡系数ρ及地理坐标定义为F:
由此,利用式(67)得到的修正后的第n组光伏组串输出功率的偏差修正值P5n_re通过式(68)、(69)计算光伏组串递推辐照度FV_re:
2)依据式(70)得到的光伏组串递推辐照度FV_re与电站监控系统实测的辐照表辐照度Fz的差,得到辐照表辐照度差值ΔFz为:
ΔFz=Fz-Fv_re (71)。
由此,在电站监控系统中利用实测的辐照表辐照度Fz的数据减去辐照表辐照度的差ΔFz,得到修正后的实时辐照表辐照度显示数据。
本发明依据手抄关口表当日发电量与n台逆变器当日发电量之和的比值关系,结合电量与功率、时间的函数关系,逐一计算出并网点处的等效输出功率、电压、电流,并以此数据对电站监控系统采集的变压器测控设备数据进行偏差修正。同样依据变压器测控设备偏差修正数据为标准,对采集到的逆变器数据进行偏差修正,以此类推,分别对汇流箱、辐照表输出数据逐层进行误差倒置分析及递推偏差修正,由此解决在光伏电站设备与设备之间的同一物理量,检测得到的数据不同的问题,实现监控系统实时准确的电站性能、可靠、经济、管理分析,精确对故障、缺陷定位及趋势分析告警,同时提高设备测试精度及相对精度统一。
附图说明
图1为光伏电站系统及通讯结构图;
图2光伏电站关口表倒置数据偏差修正流程图;
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
如图1所示,光伏电站由发电端的光伏组串、组件输出电流汇集的汇流箱、逆变器、变压器及电站监控系统组成。其中并网点与n台变压器输出连接,第n台变压器的输入与n台逆变器的输出连接,第n台的输入与n台汇流箱的输出连接,第n台汇流箱与n串光伏组串的输出连接,n为≥1的整数。
电站监控系统实时监测来自汇流箱、逆变器、变压器测控设备和表辐照数据,并以手工一次性地录入关口表的当日发电量数据,对数据分析、计算、修正、显示、存储、数据经互联网上传到数据中心。
所述的,辐照表是测量太阳的辐照强度的一种测量仪表,位于电站中心区,用于监测太阳每一时刻的辐照强度,监测数据通过电站监控系统采集,该辐照强度是衡量光伏方阵的发电量及效率的依据。
所述的,变压器测控设备是用来监测变压器的工作状态和输入输出电参数的仪表,与变压器对应配套安装,可通过数据传输上传到电站监控系统。本发明基于光伏电站并网点关口表手抄某一时刻当日发电量数据与同一时刻电站监测系统采集n台逆变器当日发电量数据,建立比值系数ε和比值系数平均值,通过比值系数平均值分别计算出并网点处等效功率P0.2、电压U0.2、电流I0.2,并以此数据为标准对电站数据误差递推偏差修正,步骤如下:
电站监控系统数据误差递推偏差修正方法流程如图2所示。
1、电站监测系统实时采集光伏电站设备数据及录入关口表数据,所采集、录入的数据如下:
1)手工抄写并录入并网点关口表的数据及增量计算:当日发电量Ed0.2、发电量的增量ΔEd0.2;
2)采集变压器测控设备数据:变压器高压侧:电压U1n、电流I1n、功率Ph-1n;变压器低压侧:电压u1n、电流i1n、功率Pl-1n;
3)采集逆变器数据:输出侧:电压U2n、电流I2n、功率P2n、当日发电量Ed2n;输入侧:电压U3、电流I3、功率P3;
4)采集汇流箱数据:输出数据:电压U4n、电流I4n、功率P4n;输入数据:即光伏组串输出电压U5n、电流I5n、功率P5n;
5)采集辐照表的数据:实测辐照度Fz、环境温度℃。
2、计算某一时刻的并网点关口表发电量的增量ΔEd0.2与同时刻n台逆变器发电量的增量ΔEd2的比值系数ε和光伏电站并网点处等效输出功率P0.2的方法如下:
1)校准关口表与光伏电站监控系统的时间,录入关口表当日发电量Ed0.2;
由于并网点关口表当日发电量Ed0.2不能被电站监控系统采集,只能采用手抄方式获得,为了对光伏电站设备输出数据进行误差倒置分析及递推偏差修正,确保手抄当日发电量Ed0.2时间与时间同步,首先将光伏电站监控系统时间参照电站关口表的时间校准。
选择无云天气分别对早、中、晚某一时刻,读取关口表n组最短时间间隔的当日发电量Ed0.2及对应的时间戳,并进行记录,依据时间戳在光伏电站监控系统中对应查找到n台逆变器当日发电量Ed2n。
2)计算某一时刻的并网点关口表发电量的增量ΔEd0.2与同一时刻的n台逆变器发电量和的增量ΔEd2比值系数ε;
基于发电量等于功率与时间的乘积公式E=P×t,手抄某一时刻并网点关口表的当日发电量Ed0.2与同一时刻的n台逆变器当日发电量之和Ed2的比值应近似等于任意时刻的并网点输出功率P0.2与同一时刻的n台逆变器输出功率之和P2的比较值
由于光伏发电的波动特性,在分钟级时间尺度的功率变化有可能不同,而发电量E=P×t是功率时间的累计量,单位KWh。当手抄的多组并网点关口表当日发电量数据的间隔越短,前后之间输出功率数据偏差越小,累计的发电量越少,的比值与越接近。
为了保证测量精度,分别对某一时间内的t1时刻与t2时刻手抄并网点关口表当日发电量Ed0.2_t分别定义为Ed0.2_t1、Ed0.2_t2,与之对应的电站监控系统采集的t1时刻与t2时刻n台逆变器当日发电量Ed2n_t分别定义为Ed2n_t1、Ed2n_t2。
电站监控系统对t1时刻与t2时刻的n台逆变器当日发电量Ed2n_t求和,得到n台逆变器当日发电量之和Ed2_t;电站监控系统对T2n时刻n台逆变器输出功率P2n求和,得到T2n时刻n台逆变器输出功率之和P2。
分别计算出并网点关口表t1时刻Ed0.2_t1、t2时刻Ed0.2_t2的手抄当日发电量的增量ΔEd0.2和在t1时刻与t2时刻对应的n台逆变器当日发电量之和的增量ΔEd2,将计算出某一时刻的n台逆变器当日发电量的增量ΔEd0.2与手抄当日发电量的增量ΔEd2的比值定义为系数ε。
3)计算多组当日发电量比值系数ε平均值;
为提高某一时刻的n台逆变器当日发电量的增量ΔEd0.2与手抄当日发电量的增量ΔEd2比值系数ε的一致性,对n组并网点关口表某一时刻手抄当日发电量的增量ΔEd0.2和对应同一时刻电站监控系统采集的当日发电量的增量ΔEd2比值系数ε求和、再求平均,得到当日发电量比值系数平均值
4)计算光伏电站并网点处的等效输出功率P0.2;
由此,依据的比值与近式相等的关系,通过当日发电量比值系数平均值与T2n时刻n台逆变器输出功率之和P2的乘积,计算出T2n时刻并网点处的等效输出功率P0.2;
3、对实时采集的n台变压器测控系统的变压器高压测、低压侧电流、电压、功率等数据进行偏差修正,计算并网点处的等效电流I0.2和推导并网点处的等效电压U0.2的方法如下:
由于并网点关口电度计量表测量精度为0.2级,逆变器监测精度为0.5级,经式(8)得到的并网点处输出功率P0.2计算精度应高于0.5级低于0.2级。而变压器测控设备测量精度一般为0.5级,为提高变压器测控设备的测量精度及后续设备测量精度,电站监控系统以当日发电量比值系数平均值和T2n时刻的n台逆变器输出功率之和P2,计算出的T2n时刻并网点处的等效输出功率P0.2为标准,对T2n时刻n台变压器测控设备的变压器高压测、低压侧采集的电流、电压、功率偏差修正,具体方法如下:
1)首先电站监控系统对实时采集T2n时刻的n台变压器测控设备的变压器高压侧电流I1n求和,得到n台变压器测控设备的变压器高压侧电流之和Iz1;电站监控系统对实时采集T2n时刻的n台变压器测控设备的变压器高压侧功率Ph_1n求和,得到n台变压器测控设备的变压器高压侧功率之和Pz1;
2)通过T2n时刻的第n台变压器测控设备变压器高压侧已知的输出电流I1n和第n台变压器高压侧输出端到并网点的电缆数据,计算电缆功率损耗PL1n及电压降UL1n;
由于第n台变压器高压侧输出端到并网点的电缆电阻率γ1n、数量m1n、长度L1n及T2n时刻的第n台变压器测控设备变压器高压侧输出电流I1n已知,而第n台变压器高压侧输出电缆电阻率γ1n很小,T2n时刻的第n台变压器测控设备变压器高压侧输出电流I1n的误差值,对计算第n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆损耗功率PL1n及电压降UL1n偏差影响很小,由此可忽略T2n时刻的第n台变压器测控设备变压器高压侧输出电流I1n的误差值。依据欧姆定律及电工原理分别计算出T2n时刻的第n台变压器测控设备变压器高压侧输出电流I1n,在第n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆上的损耗功率PL1n及电压降UL1n。
由此通过n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆在T2n时刻的损耗功率PL1n求和,计算出n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆在T2n时刻总的损耗功率PzL1;
3)对第n台变压器测控设备的变压器高压侧功率Ph_1n和低压侧功率进行Pl_1n偏差修正;
依据并网点处等效输出功率P0.2与第n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆损耗功率PL1n,对第n台变压器测控设备变压器高压侧的输出功率Ph_1n进行偏差修正,得到第n台变压器测控设备变压器高压侧的功率偏差修正值Ph1n_re;
首先将并网点处等效输出功率P0.2与n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆在T2n时刻总的损耗功率PzL1相加,计算出n台变压器测控设备的变压器高压侧功率偏差修正值Pz1_re。
再通过n台变压器测控设备的变压器高压侧功率之和Pz1减去与n台变压器测控设备的变压器高压侧功率偏差修正值Pz1_re,计算n台变压器测控设备的变压器高压侧功率偏差值ΔP1。由此再通过n台变压器测控设备的变压器高压侧功率偏差值ΔP1与n台变压器测控设备的变压器高压侧功率之和Pz1的比值,得到每台变压器测控设备的变压器高压侧每瓦功率的偏差系数λP1。
再由每台变压器测控设备变压器高压侧每瓦功率的偏差系数λP1与第n台变压器测控设备的变压器高压侧在T2n时刻输出功率Ph_1n的乘积,计算出第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出功率偏差ΔPh_1n。
将第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出功率Ph_1n与第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出功率偏差ΔPh_1n的差,再加上电缆功率损耗PL1n,得到第n台变压器测控设备的变压器高压侧功率偏差修正值Ph1n_re。
再通过第n台变压器测控设备的变压器高压侧功率偏差修正值Ph1n_re与已知的第n台变压器的转换效率η1的乘积,计算出第n台变压器测控设备的变压器低压侧功率偏差修正值Pl1n_re。
4)推导并网点处的等效电压值U0.2;
将在T2n时刻电站监控系统采集到的n台变压器测控设备的变压器高压侧输出电压U1n,与对应时刻电缆损耗电压降UL1n进行差值计算,第n台变压器在并网点处的输出电压U1n_r。
由于各台变压器输出电压U1n通过电缆L1n在并网点处并联,所以每台变压器高压侧输出电压U1n在并网点处的电压U1n_r都相等。
由于变压器测控设备的监测误差,各台变压器测控设备并网点处的计算电压U1n_r有可能不同,为保障并网点处的电压精度,再将n台变压器并网点处的电压U1n_r求和再求平均,该平均值近似等于并网点处的等效电压值U0.2。
5)对第n台变压器测控设备高压侧电压U1n进行偏差修正;
采用经修正后的并网点处的等效电压U0.2,加上第n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆上的电压降UL1n,计算得到第n台变压器测控设备的变压器高压侧电压偏差修正值U1n_re。
6)对第n台变压器测控设备的变压器低压侧电压u1n进行偏差修正;
通过第n台变压器测控设备的变压器高压侧电压偏差修正值U1n_re与已知的变压器变比B之比,计算出第n台变压器测控设备的变压器低压侧电压偏差修正值u1n_re。
7)计算并网点处的等效电流输出I0.2;
依据电功率原理通过上述已知并网处的等效输出功率P0.2和电压值U0.2之比,得到并网处的等效输出电流I0.2。
8)依据并网点处的等效T2n时刻的输出电流I0.2,对第n台变压器测控设备的变压器高压侧T2n时刻采集的电流I1n进行偏差修正;
由n台变压器测控设备的变压器高压侧T2n时刻采集的电流之和Iz1与并网处的等效T2n时刻的电流I0.2的差,计算出并网处的等效电流偏差值ΔI1,再通过并网处的等效电流偏差值ΔI1与n台变压器测控设备的变压器高压侧T2n时刻采集的电流之和Iz1之比,计算出每台变压器测控设备的变压器高压侧的每安培电流偏差系数λI1,再由每台变压器测控设备的变压器高压侧的每安培电流偏差系数λI1与第n台变压器测控设备的变压器高压侧T2n时刻采集的输出电流I1n乘积,计算出第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出电流偏差ΔI1n,
再通过第n台变压器测控设备的变压器高压侧T2n时刻采集的输出电流I1n与第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出电流偏差ΔI1n进行差值计算,得到第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出电流偏差修正值I1n_re。
9)对第n台变压器测控设备的变压器低压侧电流i1n的偏差修正;
依据电功率原理通过第n台变压器测控设备的变压器低压侧功率偏差修正值Pl1n_re与第n台变压器测控设备的变压器低压侧电压偏差修正值u1n_re之比,计算出第n台变压器测控设备低压侧电流偏差修正值i1n_re。
4、修正n台逆变器的输出电流和Iz2、电压U2、功率和Pz2及第n台逆变器输出电流I2n、电压U2n、功率P2n、当日发电量Ed2n的方法如下:
光伏电站系统中,第n台变压器测控设备的变压器低压侧输入端对应与多台逆变器输出端连接。正常时电站监控系统采集到的第n台变压器测控设备的变压器低压侧输入端的功率、电流等数据,应与采集到多台逆变器输出功率之和Pz2、电流之和Iz2数据相等,由于精度及损耗等原因,造成电站监控系统采集到的两部分数据不等,使数据分析判断无法进行。本发明以第n台变压器变压器测控设备的变压器低压侧电流偏差修正值i1n_re、电压偏差修正值u1n_re、功率偏差修正值Pl1n_re等数据为标准,对与之对应接入的多台逆变器输出数据进行递推偏差修正,然后根据第n台变压器变压器测控设备的变压器低压侧偏差修正数据,对多台逆变器输出数据递推偏差修正,统一第n台变压器变压器测控设备的变压器低压侧输入数据与多台逆变器输出的数据精度。
所述的递推偏差修正的方法如下:
首先依据第n台变压器测控设备的变压器低压侧功率偏差修正值Pl1n_re、电流偏差修正值i1n_re、电压偏差修正值u1n_re为标准,对第n台变压器测控设备的变压器低压侧对应接入的n台逆变器输出数据进行修正。
1)对第n台逆变器输出电流i2n的偏差修正;
首先电站监控系统对采集到的n台逆变器输出端实时电流i2n求和,n为≥1的整数,得到n台逆变器输出端实时电流之和Iz2。由于第n台变压器测控设备的变压器低压侧电流偏差修正值i1n_re应与n台逆变器实时输出电流i2n之和Iz2相等,由于测量精度等原因造成偏差,由此采用第n台变压器测控设备的变压器低压侧电流偏差修正值i1n_re对n台逆变器实时输出电流之和Iz2的差值计算,得到电流偏差值ΔI2,再通过电流差值ΔI2与n台逆变器实时输出电流之和Iz2之比,计算出每台逆变器每安培电流的偏差系数λI2,再由每台逆变器每安培电流的偏差系数λI2与第n台逆变器输出电流i2n的乘积,计算出第n台逆变器的输出电流偏差值Δi2n,再通过第n台逆变器输出电流i2n与第n台逆变器的输出电流偏差值Δi2n的差值计算,得到第n台逆变器的输出电流偏差修正值i2n_re。
2)对第n台逆变器输出电压U2n进行偏差修正;
首先计算第n台变压器低压侧输入端与第n台逆变器输出端连接电缆的功率损耗pL2n及电压降UL2n;
由第n台逆变器输出电流偏差修正值i2n_re和已知的第n台逆变器输出与第n台变压器低压侧输入端与第n台逆变器输出端连接电缆的长度L2n、数量m2n、电阻率γ2n等参数,依据电功率原理计算第n台变压器低压侧输入端与第n台逆变器输出端连接电缆的功率损耗pL2n。
对n台逆变器输出端与变压器低压侧输入端连接电缆损耗功率pL2n求和,n为≥1的整数,得到n台逆变器输出端与变压器低压侧输入端连接电缆损耗功率之和PL2,同时依据欧姆定律计算出第n台逆变器输出与变压器低压侧输入端连接电缆的电压降UL2n。
然后对第n台逆变器输出电压U2n进行偏差修正;
通过第n台逆变器输出与变压器低压侧输入端连接电缆的电压降UL2n与第n台变压器测控设备的变压器低压侧电压偏差修正值u1n_re相加,计算出第n台逆变器输出电压偏差修正值U2n_re。
3)对第n台逆变器输出功率p2n进行偏差修正;
依据电功率原理通过第n台逆变器输出电流偏差修正值i2n_re与第n台逆变器输出电压偏差修正值U2n_re的乘积,计算第n台逆变器输出功率偏差修正值p2n_re。
4)对第n台逆变器输出当日发电量Ed2n进行偏差修正;
电站监控系统读取每台逆变器当日发电量Ed2n数据,并对Ed2n数据求和,得到n台逆变器当日发电量之和Ed2,n为≥1的整数。
由上述第二步的步骤3)所得当日发电量平均比值系数,以该系数与n台逆变器当日发电量之和Ed2的乘积作为并网点关口表的等效当日发电量Ed0.2,以并网点关口表的等效当日发电量Ed0.2为标准,计算其与n台逆变器当日发电量之和Ed2的偏差ΔE2,再通过n台逆变器当日发电量偏差ΔE2与n台逆变器当日发电量和Ed2之比,计算每台逆变器每KWh发电量的偏差系数λE2。
由每台逆变器每KWh发电量的偏差系数λE2与第n台逆变器输出当日发电量Ed2n的乘积,计算第n台逆变器输出当日发电量的偏差量ΔEd2n,第n台逆变器当日发电量Ed2n减去第n台逆变器当日发电量的偏差量ΔEd2n,得到第n台逆变器当日发电量偏差修正值Ed2n_re。5、对第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪功率P3、电流I3、电压U3进行偏差修正的方法如下:
1)对第n台逆变器输入功率P3进行偏差修正;
依据第n台逆变器输出功率偏差修正值p2n_re,以此值为标准,通过第n台逆变器效率η2n,递推得到第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪功率偏差修正值。
由于第n台逆变器效率η2n与第n台逆变器输出功率的大小有关,则有第n台逆变器输出效率为:η2n=κp2n_re,其中κ为逆变器效率转换系数;再依据逆变器效率转换公式:由此,第n台逆变器输出功率偏差修正值p2n_re除以第n台逆变器效率η2n,在乘以100%,得到第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪功率偏差修正值P3_re。
2)对第n台逆变器输入的MPPT最大功率点跟踪电流I3、电压U3进行偏差修正;
依据电功率原理,逆变器MPPT最大功率点跟踪功率偏差修正值P3_re等于逆变器MPPT最大功率点跟踪电流偏差修正值I3_re与逆变器输入侧电压U3_re的乘积。
为提高逆变器效率和MPPT最大功率点跟踪精度,逆变器的MPPT最大功率点跟踪电压U3的精度相对要高,由此,以逆变器MPPT最大功率点跟踪电压U3为逆变器MPPT最大功率点跟踪电压偏差修正值U3_re,并以此值标准,通过逆变器MPPT最大功率点跟踪功率偏差修正值P3_re除以逆变器MPPT最大功率点跟踪电压U3,计算逆变器MPPT最大功率点跟踪电流偏差修正值I3_re。
6、对第n台汇流箱输出电流I4n和电压U4n进行偏差修正的方法如下:
由于第n台逆变器的输入端由n台汇流箱输出接入,n为≥1的整数,第n台逆变器输入端的数据应与n台汇流箱输出数据相等。由于精度参差不齐等原因,电站监控系统在第n台逆变器实际采集到的数据与n台汇流箱采集到的数据不等,为此必须进行分析修正。本发明依据第n台逆变器输入功率偏差修正值P3_re、电流偏差修正值I3_re,以及逆变器MPPT最大功率点跟踪电压U3值为标准,对每台汇流箱输出电流I4n、电压U4n进行偏差修正。
首先电站监控系统分别读取n台汇流箱输出电流I4n和电压U4n,并对n台汇流箱输出电流I4n求和,得到n台汇流箱输出电流之和Iz4,n为≥1的整数。
1)对第n台汇流箱输出电流i4n进行偏差修正;
通过实际采集的n台汇流箱输出电流之和Iz4与第n台逆变器的MPPT最大功率点跟踪电流偏差修正值I3_re的差得到电流偏差ΔI4,再通过电流偏差ΔI4与实际采集n台汇流箱输出电流之和Iz4之比,计算出每台汇流箱每安培电流的偏差系数λI4,再将每台汇流箱每安培电流的偏差系数λI4与第n台汇流箱输出电流i4n的乘积为第n台汇流箱输出电流的偏差量ΔI4n。再将第n台汇流箱输出电流i4n减去第n台汇流箱输出电流的偏差量ΔI4n,计算出第n台汇流箱输出电流偏差修正值i4n_re。
2)对第n台汇流箱输出电压U4n进行偏差修正;
由于第n台汇流箱输出端与第n台逆变器输入端连接电缆的长度L3n、电阻率γ3n、数量n3n和修正后的输出电流偏差修正值i4n_re已知,依据电功率原理和欧姆定律,计算第n台汇流箱输出端与第n台逆变器输入端连接电缆功率损耗pL3n及电压降UL3n。第n台汇流箱输出电压偏差修正值U4n_re等于第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪电压U3加上第n台汇流箱输出端与第n台逆变器输入端连接电缆的电压降UL3n。
3)对第n台汇流箱输出功率P4n偏差修正;
依据电功率原理,通过第n台汇流箱输出电压偏差修正值U4n_re与第n台汇流箱输出电流偏差修正值i4n_re的乘积,计算第n台汇流箱输出功率偏差修正值P4n_re。
通过上述方法,依据第n台逆变器输入功率偏差修正值P3_re、电流偏差修正值I3_re以及逆变器MPPT最大功率点跟踪电压U3对n台汇流箱输出电流之和Iz4、输出电压U4和第n台汇流箱输出电流i4n的偏差修正,分别计算出第n台汇流箱输出电流偏差修正值i4n_re、输出电压偏差修正值U4_re,满足后期分析需求;
7、对第n台汇流箱n组光伏组串输入电流I5n及电压U5n进行偏差修正;以第n台汇流箱n输出电流偏差修正值I4n_re、电压偏差修正值U4n_re为标准,递推第n台汇流箱n组光伏组串输入电流I5n和电压U5n的偏差修正的方法如下:
1)对第n组光伏组串输出电流i5n进行偏差修正;
由于第n台汇流箱的输入由n组光伏组串接入组成,n为≥1的整数,电站监控系统分别读取第n台汇流箱n组光伏组串数据,并对n组光伏组串输出电流i5n求和,得到n组光伏组串输出电流之和Iz5。
由于第n台汇流箱输出电流偏差修正值i4n_re与n组光伏组串输出电流i5n之和Iz5应该相等,由于测量精度等原因造成偏差,该第n台汇流箱输出电流差值ΔI5为n组光伏组串输出电流之和Iz5与第n台汇流箱n输出电流偏差修正值I4n_re的差。由此,通过第n台汇流箱输出电流偏差值ΔI5与n组光伏组串输出电流Iz5之比,计算出每组光伏组串输出每安培电流的偏差系数λI5,将每组光伏组串输出每安培电流的偏差系数λI5与第n组光伏组串输出电流i5n的乘积为第n组光伏组串输出电流的偏差量ΔI5n,将第n组光伏组串输出电流i5n减去第n组光伏组串输出电流的偏差量ΔI5n,计算出第n组光伏组串输出电流偏差修正值i5n_re。
2)对第n组光伏组串输出电压U5n的偏差修正;
由于第n组光伏组串输出端与第n台汇流箱输入端连接电缆的长度L4n、电阻率γ4n、数量m4n和输出电流偏差修正i5n_re已知,依据电功率原理和欧姆定律计算第n组光伏组串输出端与第n台汇流箱输入端连接电缆的功率损耗pL4n和电压降UL4n。通过第n台汇流箱n输出电压偏差修正值U4n_re与第n组光伏组串输出端与第n台汇流箱输入端连接电缆电压降UL4n之和,计算出第n组光伏组串输出电压偏差修正值U5n_re。
3)计算第n组光伏组串输出功率偏差修正值P5n_re;
依据电功率原理通过第n组光伏组串输出电压偏差修正值U5n_re与第n组光伏组串输出电流偏差修正值i5n_re的乘积,计算出第n组光伏组串输出的功率偏差修正值P5n_re。
8、依据第n组光伏组串输出功率偏差修正值P5n_re递推辐照度的方法如下:
1)建立光伏组件输出功率多变量函数及光伏组串递推辐照度;
光伏组串发功率P5n与辐照度Fz、光伏组串面积A、光伏组件转换效率η4及安装方式、环境温度℃、摆放角度季节时间t、光伏组件表面灰尘遮挡系数ρ及地理坐标有关,光伏组串发功率P5n函数表达式为:式中参数除辐照表辐照度Fz外参数都已知。将光伏组件转换效率η4、安装方式、环境温度℃、摆放角度季节时间t、光伏组件表面灰尘遮挡系数ρ及地理坐标定义为F:
由此,利用修正后的第n组光伏组串输出功率的偏差修正值P5n_re,通过式和式计算光伏组串递推辐照度FV_re:
2)依据光伏组串递推辐照度FV_re与电站监控系统实测的辐照表辐照度Fz的差,得到辐照表辐照度差值ΔFz。由此,由此,在电站监控系统中利用实测的辐照表辐照度Fz的数据减去辐照表辐照度的差ΔFz,得到修正后的实时辐照表辐照度显示数据。
本发明依据手抄关口表当日发电量与n台逆变器当日发电量之和的比值关系,结合电量与功率、时间的函数关系,逐一计算出等网点处的等效并输出功率、电压、电流,并以此数据对电站监控系统采集的变压器测控设备数据进行偏差修正。再以变压器测控设备偏差修正数据为标准,对采集到的逆变器数据进行偏差修正,以此类推,逆变器数据偏差修正对汇流箱、汇流箱数据偏差修正对光伏组串、光伏组串数据偏差修正对辐照表输出数据逐层进行误差倒置分析及递推修正,由此解决在光伏电站设备与设备之间的同一物理量,检测得到的数据不同的问题,实现电站监控系统实时准确的电站性能、可靠、经济、管理分析,精确对故障、缺陷定位及趋势分析告警,同时提高设备测试精度及相对精度统一。
Claims (9)
1.一种依据并网点关口表手抄数据修正电站数据偏差的方法,其特征在于:所述的修正方法通过所建立的函数关系式,以光伏电站并网点关口表手抄当日发电量值为标准,利用电站监控系统采集的数据,计算并网点处的等效输出功率P0.2、电压U0.2、电流I0.2,并以此输出功率P0.2、电压U0.2、电流I0.2为标准,对电站监控系统采集到的光伏电站变压器测控数据进行偏差修正,再以变压器测控数据的偏差修正值为标准,对采集到的逆变器数据进行偏差修正,然后以逆变器数据的偏差修正值为标准,对采集到的光伏电站汇流箱数据进行偏差修正,以此类推,对辐照表的输出数据逐层进行递推修正步骤如下:
第一步,电站监测系统实时采集光伏电站设备数据及录入手抄关口表数据;
第二步,计算某一时刻并网点关口表发电量的增量ΔEd0.2与同时刻n台逆变器发电量的增量ΔEd2的比值系数ε、平均值和光伏电站并网点处的等效输出功率P0.2;
第三步,对实时采集的n台变压器测控系统的变压器高压测、低压侧的电流、电压、功率进行偏差修正,计算并网点处的等效电流I0.2和推导并网点处的等效电压U0.2;
第四步,修正n台逆变器的输出电流和Iz2、电压U2、功率和Pz2及第n台逆变器输出电流I2n、电压U2n、功率P2n、当日发电量Ed2;
第五步,对第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪功率P3、电流I3、电压U3进行偏差修正;
第六步,对第n台汇流箱输出电流I4n、电压U4n和输出功率P4n进行偏差修正;
第七步,对第n台汇流箱n组光伏组串输入电流i5n和电压U5n进行偏差修正;
第八步,依据第n组光伏组串输出功率偏差修正值P5n_re递推辐照度FV_re。
2.按照权利要求1所述的依据并网点关口表手抄数据修正电站数据偏差的方法,其特征在于:所述的第一步中,电站监测系统实时采集的光伏电站设备数据及录入的并网点关口表数据如下:
1)手工抄写并录入并网点关口表的数据:当日发电量Ed0.2;
2)采集变压器测控设备数据:变压器高压侧:电压U1n、电流I1n、功率Ph-1n;变压器低压侧:电压u1n、电流i1n、功率Pl-1n;
3)采集逆变器数据:输出侧:电压U2n、电流I2n、功率P2n、当日发电量Ed2n;输入侧:电压U3、电流I3、功率P3;
4)采集汇流箱数据:输出数据:电压U4n、电流I4n、功率P4n;输入数据:即光伏组串输出电压U5n、电流I5n、功率P5n;
5)采集辐照表的数据:实测辐照度Fz、环境温度℃。
3.按照权利要求1所述的依据并网点关口表手抄数据修正电站数据偏差的方法,其特征在于:所述的第二步中,计算某一时刻并网点关口表发电量的增量ΔEd0.2与同时刻n台逆变器发电量的增量ΔEd2的比值系数ε、平均值和光伏电站并网点处的等效输出功率P0.2的方法如下:
1)校准并网点关口表与光伏电站监控系统的时间,录入并网点关口表当日发电量Ed0.2;
选择无云天气分别对早、中、晚三个时段中的某一时刻,读取并记录并网点关口表n组最短时间间隔的当日发电量Ed0.2及对应的时间戳,n为整数,n≥1,并将并网点关口表n组最短时间间隔的当日发电量Ed0.2及对应的时间戳数据录入电站监控系统,电站监控系统依据n组最短时间间隔的当日发电量Ed0.2对应的时间戳,在电站监控系统中对应检索到同一时刻的n台逆变器当日发电量Ed2n;
2)计算某一时刻的手抄并网点关口表当日发电量的增量ΔEd0.2与n台逆变器当日发电量的增量ΔEd2的比值系数ε;
对某一时间内的t1时刻与t2时刻手抄并网点关口表当日发电量Ed0.2_t分别定义为Ed0.2_t 1、Ed0.2_t2,与之对应的电站监控系统采集的t1时刻与t2时刻n台逆变器当日发电量Ed2n_t分别定义为Ed2n_t1、Ed2n_t2;
电站监控系统分别对t1时刻与t2时刻n台逆变器当日发电量Ed2n_t和T2n时刻n台逆变器输出功率P2n求和:
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mrow>
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<mn>2</mn>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(2)、式(3)中,n为≥1的整数,t分别为t1、t2时刻;
计算并网点关口表t1时刻手抄当日发电量Ed0.2_t1、t2时刻手抄当日发电量Ed0.2_t2的手抄当日发电量的增量ΔEd0.2,以及t1时刻与t2时刻的n台逆变器当日发电量之和的增量ΔEd2:
ΔEd0.2=Ed0.2_t2-Ed0.2_t1 (4)
ΔEd2=Ed2_t2-Ed2_t1 (5)
将某一时刻手抄当日发电量的增量ΔEd0.2、n台逆变器当日发电量之和的增量ΔEd2的比值定义为系数ε
<mrow>
<mi>&epsiv;</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
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<mi>&Delta;E</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mn>0.2</mn>
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<mi>&Delta;E</mi>
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<mn>2</mn>
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</mfrac>
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<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>6</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
3)计算多组当日发电量比值系数ε的平均值
对n组并网点关口表某一时刻发电量的增量ΔEd0.2和对应同一时刻电站监控系统采集计算的当日发电量的增量ΔEd2比值系数ε求和,再求平均值有下式:
<mrow>
<mover>
<mi>&epsiv;</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>=</mo>
<mfrac>
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</mfrac>
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<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>7</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(7)中n为比值系数ε求和的组数,n为≥1的整数;
4)计算光伏电站并网点处的等效输出功率P0.2;
依据式(1)、式(2)、式(7)计算T2n时刻并网点处的等效输出功率:
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mn>0.2</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mover>
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<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<msub>
<mi>P</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
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<mi>P</mi>
<mn>2</mn>
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<mn>0.2</mn>
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<mi>&Delta;E</mi>
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<mn>2</mn>
</mrow>
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</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>8</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(8)中,P0.2为光伏电站并网点处的等效输出功率,为当日发电量的增量ΔEd2比值系数ε的平均值,P2为n台逆变器输出功率之和,ΔEd0.2手抄当日发电量的增量,ΔEd2n台逆变器当日发电量之和的增量。
4.按照权利要求1所述的依据并网点关口表手抄数据修正电站数据偏差的方法,其特征在于:所述的第三步中,对实时采集的n台变压器测控系统的变压器高压测、低压侧的电流、电压、功率等数据进行偏差修正,计算并网点处的等效电流I0.2和推导并网点处的等效电压U0.2的方法如下:
电站监控系统以当日发电量比值系数平均值和T2n时刻的n台逆变器输出功率之和P2,计算得到的T2n时刻并网点处的等效输出功率P0.2为标准,对T2n时刻采集的n台变压器测控设备的变压器高压测和低压侧的电流、电压、功率进行偏差修正,方法如下:
1)首先分别对实时采集的T2n时刻n台变压器测控设备的变压器高压侧电流I1n、功率Ph_1n求和:
<mrow>
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<mi>I</mi>
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<mo>-</mo>
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<mn>10</mn>
<mo>)</mo>
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</mrow>
式中,Iz1为各台变压器测控设备的变压器高压侧T2n时刻采集的电流I1n的求和,Pz1为各台变压器测控设备的变压器高压侧T2n时刻采集的功率Ph_1n数据求和,n为≥1的整数;
2)通过T2n时刻的第n台变压器测控设备变压器高压侧已知的输出电流I1n和第n台变压器高压侧输出端到并网点的电缆数据,计算电缆功率损耗PL1n及电压降UL1n;
<mrow>
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<mn>1</mn>
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</mrow>
UL1n=m1nL1nγ1nI1n (12)
由式(11)得到的结果计算出n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆在T2n时刻总的功率损耗PzL1为:
<mrow>
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<mn>2</mn>
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</mrow>
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<msub>
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<mrow>
<mn>1</mn>
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</mrow>
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<mn>1</mn>
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</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>13</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中,L1n为第n台变压器高压侧输出端到并网点电缆的长度、m1n为第n台变压器高压侧输出端到并网点电缆的数量、γ1n为第n台变压器高压侧输出端到并网点电缆的电阻率、I1n为第n台变压器高压侧输出端到并网点电缆的输出电流I1n;n为≥1的整数;
3)对第n台变压器测控设备的变压器高压侧功率Ph_1n和低压侧功率Pl_1n进行偏差修正;
依据并网点处的等效输出功率P0.2和第n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆损耗功率PL1n,对第n台变压器测控设备变压器高压侧的输出功率Ph_1n进行偏差修正,得到第n台变压器测控设备变压器高压侧的功率修正值Ph1n_re;
首先计算n台变压器测控设备的变压器高压侧功率偏差修正值Pz1_re:
Pz1_re=P0.2+PzL1 (14)
由式(14)得到的结果,计算出n台变压器测控设备的变压器高压侧功率偏差ΔP1为:
ΔP1=Pz1-Pz1_re (15)
式中,Pz1为n台变压器测控设备变压器高压侧T2n时刻采集的功率Ph_1n的求和;
由此得到每台变压器测控设备的变压器高压侧每瓦功率的偏差系数λP1为:
<mrow>
<msub>
<mi>&lambda;</mi>
<mrow>
<mi>P</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mn>1</mn>
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<mn>1</mn>
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</mfrac>
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<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>16</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
由式(16)每台变压器测控设备变压器高压侧每瓦功率的偏差系数λP1与第n台变压器测控设备的变压器高压侧在T2n时刻输出功率Ph_1n的乘积,计算第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出功率偏差ΔPh_1n:
ΔPh_1n=λP1Ph_1n (17)
将第n台变压器测控设备变压器高压侧输出功率Ph_1n与第n台变压器测控设备变压器高压侧输出功率偏差ΔPh_1n的差,加上电缆功率损耗PL1n,得到第n台变压器测控设备的变压器高压侧功率偏差修正值Ph1n_re:
Ph1n_re=ΔPh_1n+PL1n (18)
由式(18)得到的第n台变压器测控设备变压器高压侧功率偏差修正值Ph1n_re及已知的第n台变压器的转换效率η1,计算第n台变压器测控设备变压器低压侧功率偏差修正值Pl1n_re:
Pl1n_re=η1Ph1n_re (19);
4)推导并网点处的等效电压值U0.2;
将在T2n时刻电站监控系统采集到的n台变压器测控设备变压器高压侧输出电压U1n,与对应时刻电缆损耗电压降UL1n进行差值计算,得到第n台变压器在并网点的输出电压U1n_r:
U1n_r=U1n-UL1n (20)
又由于各台变压器输出电压U1n通过电缆L1n在并网点处并联,所以每台变压器高压侧输出电压U1n在并网点处电压都相等,则有下式:
U11_r=U12_r=……=U1n_r (21)
式中,U11_r、U12_r、U1n_r分别为第一台、第二台,……,第n台变压器高压侧经电缆在并网点的输出电压,n为≥1的整数;
将n台变压器并网点处的电压U1n_r求和再求平均,该平均值近似等于并网点处的等效电压值U0.2,则有下式:
<mrow>
<msub>
<mi>U</mi>
<mn>0.2</mn>
</msub>
<mover>
<mo>=</mo>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mfrac>
<mn>1</mn>
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</mfrac>
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<mo>&Sigma;</mo>
<mn>1</mn>
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<mrow>
<mn>1</mn>
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</mrow>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>22</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中,n为≥1的整数;
5)对第n台变压器测控设备高压侧电压U1n进行偏差修正;
采用经修正后的并网点处的等效电压U0.2,加上由式(12)所得第n台变压器高压侧输出端与并网点连接电缆电压降UL1n,得到第n台变压器测控设备的变压器高压侧电压偏差修正值U1n_re:
U1n_re=U0.2+UL1n (23);
6)对第n台变压器测控设备的变压器低压侧电压u1n进行偏差修正;
通过已知的变压器变比B及第n台变压器测控设备的变压器高压侧电压偏差修正值U1n_re,计算第n台变压器测控设备的变压器低压侧电压偏差修正值u1n_re:
<mrow>
<msub>
<mi>u</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>n</mi>
<mo>_</mo>
<mi>r</mi>
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<mrow>
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</mrow>
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</mfrac>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>24</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
7)计算并网处的等效输出电流I0.2;
由式(8)和式(22)可知并网处的等效输出功率P0.2和电压值U0.2,由此得到并网处的等效输出电流I0.2:
<mrow>
<msub>
<mi>I</mi>
<mn>0.2</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>P</mi>
<mn>0.2</mn>
</msub>
<msub>
<mi>U</mi>
<mn>0.2</mn>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>25</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
8)依据并网点处的等效输出电流I0.2,对第n台变压器测控设备变压器高压侧电流I1n进行偏差修正;
由式(9)和式(25)得到的结果,计算n台变压器测控设备的变压器高压侧电流Iz1与并网处的等效电流I0.2的电流偏差值ΔI1:
ΔI1=I0.2-Iz1 (26)
式中,I0.2为并网处的等效T2n时刻的输出电流,Iz1为n台变压器测控设备高压侧T2n时刻采集的电流I1n之和;
通过并网处的等效电流偏差值ΔI1计算每台变压器测控设备变压器高压侧的每安培电流偏差系数λI1:
<mrow>
<msub>
<mi>&lambda;</mi>
<mrow>
<mi>I</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
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<mi>&Delta;I</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
</mrow>
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<mrow>
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<mn>1</mn>
</mrow>
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</mfrac>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>27</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
由式(27)的每台变压器测控设备的变压器高压侧的每安培电流偏差系数λI1与第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出电流I1n乘积,计算第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出电流偏差ΔI1n:
ΔI1n=λI1I1n (28)
计算第n台变压器测控设备的变压器高压侧输出电流I1n与第n台变压器测控设备变压器高压侧输出电流偏差ΔI1n的差,得到第n台变压器测控设备变压器高压侧输出电流偏差修正值I1n_re:
I1n_re=I1n-ΔI1n (29);
9)对第n台变压器测控设备的变压器低压侧电流i1n的偏差修正;
由式(19)和式(24)可知第n台变压器测控设备变压器低压侧功率偏差修正值Pl1n_re和电压偏差修正值u1n_re,由此计算出第n台变压器测控设备的变压器低压侧电流偏差修正值i1n_re:
<mrow>
<msub>
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<mrow>
<mn>1</mn>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>30</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>.</mo>
</mrow>
5.按照权利要求1所述的依据并网点关口表手抄数据修正电站数据偏差的方法,其特征在于:所述的第四步中,修正n台逆变器的输出电流和Iz2、电压U2、功率和Pz2及第n台逆变器输出电流I2n、电压U2n、功率P2n、当日发电量Ed2的方法如下:
以式(30)、式(19)和式(24)计算得到的第n台变压器测控设备变压器低压侧的功率偏差修正值Pl1n_re、电流偏差修正值i1n_re、电压偏差修正值u1n_re为标准,对第n台变压器测控设备的变压器低压侧对应接入的n台逆变器输出数据进行偏差修正;
1)对第n台逆变器输出电流i2n进行偏差修正;
首先电站监控系统对采集到的n台逆变器输出端实时电流i2n求和:
<mrow>
<msub>
<mi>I</mi>
<mrow>
<mi>z</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mn>1</mn>
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</mrow>
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<mo>=</mo>
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<mn>22</mn>
</msub>
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<mo>,</mo>
<mo>+</mo>
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<mn>2</mn>
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<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>31</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中,n为≥1的整数;
第n台变压器测控设备的变压器低压侧电流偏差修正值i1n_re与n台逆变器实时输出电流之和Iz2的电流偏差值ΔI2:
ΔI2=Iz2-i1n_re (32)
式中,Iz2为n台逆变器实时输出电流i2n之和,i1n_re为第n台变压器测控设备的变压器低压侧电流偏差修正值;
通过电流差值ΔI2与n台逆变器实时输出电流之和Iz2之比,计算每台逆变器每安培电流的偏差系数λI2:
<mrow>
<msub>
<mi>&lambda;</mi>
<mrow>
<mi>I</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
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<mi>&Delta;I</mi>
<mn>2</mn>
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</mrow>
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<mi>I</mi>
<mrow>
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<mn>2</mn>
</mrow>
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</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>33</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
由式(33)得到的每台逆变器每安培电流的偏差系数λI2与第n台逆变器输出电流i2n的乘积,计算第n台逆变器的输出电流偏差值Δi2n:
Δi2n=λI2i2n (34)
再通过第n台逆变器输出电流i2n与第n台逆变器的输出电流偏差值Δi2n的差值,得到第n台逆变器的输出电流偏差修正值i2n_re:
i2n_re=i2n-Δi2n (35);
2)对第n台逆变器输出电压U2n进行偏差修正;
首先计算第n台变压器测控设备变压器低压侧输入端与第n台逆变器输出端连接电缆的功率损耗pL2n和电压降UL2n:
由第n台逆变器输出电流偏差修正i2n_re和已知的第n台逆变器输出与第n台变压器低压侧输入端与第n台逆变器输出端连接电缆的长度L2n、数量m2n、电阻率γ2n,计算第n台变压器低压侧输入端与第n台逆变器输出端连接电缆的功率损耗pL2n:
<mrow>
<msub>
<mi>p</mi>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mn>2</mn>
<mi>n</mi>
</mrow>
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<mo>=</mo>
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<mn>2</mn>
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<mrow>
<mn>2</mn>
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</mrow>
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<msub>
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<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>n</mi>
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<msubsup>
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<mn>2</mn>
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</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>36</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
由式(36)得到n台逆变器输出端与变压器低压侧输入端连接电缆损耗功率PL2为:
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
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</mrow>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>37</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中,n为≥1的整数;
同时计算出第n台逆变器输出端与变压器低压侧输入端连接电缆的电压降UL2n:
UL2n=m2nL2nγ2ni2n_re (38)
然后对第n台逆变器输出电压U2n进行偏差修正;
由式(38)得到第n台逆变器输出与变压器低压侧输入端连接电缆的电压降UL2n,以及第n台变压器测控设备的变压器低压侧电压偏差修正值u1n_re,递推出第n台逆变器输出电压偏差修正值为:
U2n_re=u1n_re+UL2n (39);
3)对第n台逆变器的输出功率p2n进行偏差修正;
由式(35)得到的第n台逆变器输出电流偏差修正值i2n_re和式(39)得到的第n台逆变器输出电压偏差修正值U2n_re,计算第n台逆变器输出功率偏差修正值p2n_re:
p2n_re=i2n_reU2n_re (40);
4)对第n台逆变器输出当日发电量Ed2n进行偏差修正;
电站监控系统读取每台逆变器当日发电量Ed2n数据,并对Ed2n数据求和:
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mn>1</mn>
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</munderover>
<msub>
<mi>E</mi>
<mrow>
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<mn>2</mn>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>41</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中,n为≥1的整数,Ed2为n台逆变器当日发电量Ed2n之和;
由式(7)所得当日发电量平均比值系数以该系数与n台逆变器当日发电量Ed2n之和Ed2的乘积作为并网点关口表的等效当日发电量Ed0.2:
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mn>0.2</mn>
</mrow>
</msub>
<mover>
<mo>=</mo>
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<mover>
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<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
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<mrow>
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<mn>2</mn>
</mrow>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>42</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
以并网点关口表的等效当日发电量Ed0.2为标准,计算其与n台逆变器当日发电量之和Ed2的偏差ΔE2:
ΔE2=Ed2-Ed0.2 (43)
由式(43)得到的偏差ΔE2与n台逆变器当日发电量和Ed2之比,计算每台逆变器每KWh发电量的偏差系数:
<mrow>
<msub>
<mi>&lambda;</mi>
<mrow>
<mi>E</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
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<mn>2</mn>
</msub>
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<mrow>
<mi>d</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>44</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
由式(44)得到的每台逆变器每KWh发电量的偏差系数λE2与第n台逆变器输出当日发电量Ed2n的乘积,计算第n台逆变器输出当日发电量的偏差量:
ΔEd2n=λE2Ed2n (45)
第n台逆变器当日发电量Ed2n减去第n台逆变器当日发电量的偏差量ΔEd2n,得到第n台逆变器当日发电量偏差修正值Ed2n_re:
Ed2n_re=Ed2n-ΔEd2n (46)。
6.按照权利要求1所述的依据并网点关口表手抄数据修正电站数据偏差的方法,其特征在于:所述的第五步中,对第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪功率P3、电流I3、电压U3进行偏差修正的方法如下:
1)对第n台逆变器输入功率P3进行偏差修正;
以式(40)得到的第n台逆变器输出功率偏差修正值p2n_re为标准,通过第n台逆变器效率η2n,递推得到第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪功率偏差修正值;
由于第n台逆变器效率η2n与第n台逆变器输出功率的大小有关,则有第n台逆变器输出效率:η2n=κp2n_re,其中κ为逆变器效率转换系数;再依据逆变器效率转换公式:第n台逆变器输入的MPPT最大功率点跟踪功率P3的偏差修正值P3_re为:
<mrow>
<msub>
<mi>P</mi>
<mrow>
<mn>3</mn>
<mo>_</mo>
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</mrow>
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<mn>2</mn>
<mi>n</mi>
</mrow>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>47</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
2)对第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪电流I3、电压U3进行偏差修正;
由于逆变器MPPT最大跟踪功率点功率偏差修正值P3_re等于逆变器MPPT最大功率点跟踪电流偏差修正值I3_re与逆变器MPPT最大功率点跟踪电压偏差修正值U3_re的乘积,即:
P3_re=I3_reU3_re (48)
为提高逆变器效率和MPPT最大跟踪功率点跟踪精度,逆变器的MPPT最大功率点跟踪电压U3的精度相对要高,由此,以逆变器实时监测MPPT最大功率点跟踪电压U3为逆变器MPPT最大功率点跟踪电压偏差修正值U3_re为标准,通过逆变器MPPT最大功率点跟踪功率偏差修正值P3_re,计算逆变器MPPT最大功率点跟踪电流偏差修正值I3_re:
<mrow>
<msub>
<mi>I</mi>
<mrow>
<mn>3</mn>
<mo>_</mo>
<mi>r</mi>
<mi>e</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mn>3</mn>
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<mn>3</mn>
</msub>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>49</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>.</mo>
</mrow>
7.按照权利要求1所述的依据并网点关口表手抄数据修正电站数据偏差的方法,其特征在于:所述的第六步中,对第n台汇流箱输出电流I4n、电压U4n和输出功率P4n进行偏差修正的方法如下:
根据电站监控系统分别读取的n台汇流箱输出电流i4n和电压U4n,对n台汇流箱输出电流i4n求和:
<mrow>
<msub>
<mi>I</mi>
<mrow>
<mi>z</mi>
<mn>4</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
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<mn>4</mn>
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<mo>(</mo>
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<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
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<mi>i</mi>
<mn>41</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
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<mi>i</mi>
<mn>42</mn>
</msub>
<mo>,</mo>
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<mo>...</mo>
<mo>,</mo>
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<mn>4</mn>
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<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>50</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中,n为≥1的整数;
1)对第n台汇流箱输出电流i4n进行偏差修正;
计算第n台逆变器的MPPT最大功率点跟踪电流偏差修正值I3_re值与实际采集的n台汇流箱输出电流之和Iz4的电流偏差ΔI4:
ΔI4=Iz4-I3_re (51)
通过式(51)计算的电流偏差ΔI4与实际采集n台汇流箱输出电流之和Iz4之比,计算出每台汇流箱每安培电流的偏差系数为:
<mrow>
<msub>
<mi>&lambda;</mi>
<mrow>
<mi>I</mi>
<mn>4</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
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<mn>4</mn>
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<mi>I</mi>
<mrow>
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<mn>4</mn>
</mrow>
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</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>52</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式(52)得到的每台汇流箱每安培电流的偏差系数λI4与第n台汇流箱输出电流i4n的乘积为第n台汇流箱输出电流的偏差量ΔI4n:
ΔI4n=λI4i4n (53)
将第n台汇流箱输出电流i4n减去第n台汇流箱输出电流的偏差量ΔI4n,计算出第n台汇流箱输出电流偏差修正值i4n_re:
i4n_re=i4n-ΔI4n (54);
2)对第n台汇流箱输出电压U4n进行偏差修正;
第n台汇流箱输出端与第n台逆变器输入端连接电缆功率损耗pL3n及电压降UL3n分别为:
<mrow>
<msub>
<mi>p</mi>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mn>3</mn>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
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<mrow>
<mn>3</mn>
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<mn>3</mn>
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<mrow>
<mn>3</mn>
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</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>55</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
UL3n=m3nL3nγ3ni4n_re (56)
其中L3n为第n台逆变器输入端连接电缆的长度、γ3n为第n台逆变器输入端连接电缆的电阻率、m3n为第n台逆变器输入端连接电缆的数量、i4n_re为第n台逆变器输入端连接电缆的输出电流偏差修正值。pL3n为第n台汇流箱输出端与第n台逆变器输入端连接电缆功率损耗,UL3n为第n台汇流箱输出端与第n台逆变器输入端连接电缆电压降;
第n台汇流箱输出电压偏差修正值U4n_re等于第n台逆变器MPPT最大功率点跟踪电压U3加上第n台汇流箱输出端第n台逆变器输入端连接电缆的电压降UL3n:
U4n_re=U3+UL3n (57);
3)对第n台汇流箱输出功率P4n的偏差修正;
由式(54)和式(57)计算出第n台汇流箱输出功率偏差修正值P4n_re:
p4n_re=i4n_reU4n_re (58)。
8.按照权利要求1所述的依据并网点关口表手抄数据修正电站数据偏差的方法,其特征在于:所述的第七步中,对第n台汇流箱n组光伏组串输入电流i5n和电压U5n进行偏差修正的方法如下:
1)对第n组光伏组串输出电流i5n进行偏差修正;
由于第n台汇流箱的输入由n组光伏组串接入组成,n≥1,电站监控系统分别读取第n台汇流箱n组光伏组串数据,并对n组光伏组串输出电流i5n求和:
<mrow>
<msub>
<mi>I</mi>
<mrow>
<mi>z</mi>
<mn>5</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<munderover>
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<mn>1</mn>
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<msub>
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</mrow>
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</mrow>
<mo>=</mo>
<msub>
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<mn>51</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
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<mn>52</mn>
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<mo>+</mo>
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<mo>...</mo>
<mo>...</mo>
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<msub>
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</msub>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>59</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中,i51、i52、~i5n分别为第n台汇流箱输入的第一组光伏组串电流、第二组光伏组串电流直至第n组光伏组串电流,Iz5为n组光伏组串输出电流i5n求和值,n为≥1的整数;
计算第n台汇流箱输出电流偏差修正值i4n_re与n组光伏组串输出电流i5n之和Iz5电流偏差值ΔI5,第n台汇流箱输出电流偏差值ΔI5为:
ΔI5=Iz5-I4n_re (60)
由此,通过式(60)得到的第n台汇流箱输出电流偏差值ΔI5与n组光伏组串输出电流Iz5之比,计算每组光伏组串输出每安培电流的偏差系数λI5:
<mrow>
<msub>
<mi>&lambda;</mi>
<mrow>
<mi>I</mi>
<mn>5</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>&Delta;I</mi>
<mn>5</mn>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>I</mi>
<mrow>
<mi>z</mi>
<mn>5</mn>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>61</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
由式(61)得到的每组光伏组串输出每安培电流的偏差系数λI5与第n组光伏组串输出电流i5n的乘积为第n组光伏组串输出电流的偏差量ΔI5n:
ΔI5n=λI5i5n (62)
将第n组光伏组串输出电流i5n减去第n组光伏组串输出电流的偏差量ΔI5n,计算出第n组光伏组串输出电流偏差修正值i5n_re:
i5n_re=i5n-ΔI5n (63);
2)对第n组光伏组串输出电压U5n进行偏差修正;
第n组光伏组串输出端与第n台汇流箱输入端连接电缆的功率损耗pL4n和电压降UL4n分别为:
<mrow>
<msub>
<mi>p</mi>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mn>4</mn>
<mi>n</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
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<mn>4</mn>
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<msubsup>
<mi>i</mi>
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<mn>5</mn>
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<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>64</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
UL4n=m4nL4nγ4ni5n_re (65)
通过第n台汇流箱n输出电压偏差修正值U4n_re和式(65)计算得到的电缆电压降UL4n,计算出第n组光伏组串输出电压偏差修正值U5n_re:
U5n_re=U4n_re+UL4n (66);
3)计算第n组光伏组串输出功率偏差修正值P5n_re;
依据第n组光伏组串输出电压偏差修正值U5n_re、电流偏差修正值i5n_re,计算出第n组光伏组串输出功率的偏差修正值P5n_re:
P5n_re=U5n_reI5n_re (67)。
9.按照权利要求1所述的依据并网点关口表手抄数据修正电站数据偏差的方法,其特征在于:所述的第八步中,依据第n组光伏组串输出功率偏差修正值P5n_re递推辐照度的方法如下:
1)建立光伏组件输出功率多变量函数及光伏组串递推辐照度;
光伏组串发功率P5n与辐照度Fz、光伏组串面积A、光伏组件转换效率η4及安装方式、环境温度℃、摆放角度季节时间t、光伏组件表面灰尘遮挡系数ρ及地理坐标有关,光伏组串发功率P5n函数表达式为:
将光伏组件转换效率η4、安装方式、环境温度℃、摆放角度季节时间t、光伏组件表面灰尘遮挡系数ρ及地理坐标定义为F:
由此,利用式(67)得到的修正后的第n组光伏组串输出功率的偏差修正值P5n_re通过式(68)、式(69)计算光伏组串递推辐照度FV_re:
<mrow>
<msub>
<mi>F</mi>
<mrow>
<mi>V</mi>
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</mrow>
</msub>
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<mrow>
<mn>5</mn>
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</mrow>
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<mn>2</mn>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>70</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
2)依据式(70)得到的光伏组串递推辐照度FV_re与电站监控系统实测的辐照表辐照度Fz的差,得到辐照表辐照度差值ΔFz为:
ΔFz=Fz-Fv_re (71)
由此,在电站监控系统中利用实测的辐照表辐照度Fz的数据减去辐照表辐照度的差ΔFz,得到修正后的实时辐照表辐照度显示数据。
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丁振良: "《误差理论与数据处理》", 28 February 2015 * |
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