CN108199489A - 一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法，用于解决现有技术中光伏发电系统对用电电能量计量方面不足的问题，本发明公开的方法包括步骤：S1：获取市电电网频率以及用电数据，并按预设格式储存所述获取的数据；S2：判断获取的用电电流是否在用电电流预设范围内，若不在预设范围内，则进行用电电流异常预警；S3：判断获取的用电电压是否在电压预设范围内，若不在预设范围内，则进行用电电压异常预警；S4：在预设时间内判断漏电流大小是否在预设范围内，若不再预设范围内，则进行漏电流异常预警。采用本发明，不仅能监测光伏发电装置中的异常状态的分析，还能进行用电电能量的计量和储存，完善了用户对用电的情况的监测与分析。

Description

一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法及系统

技术领域

本发明涉及光伏发电智能监测领域，尤其涉及一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法及系统。

背景技术

随着社会的不断发展，能源的需求量日益增加，主要为煤、石油、天然气等传统能源的消耗上。所述传统能源是不可再生能源，形成周期长，因此能源问题日益紧张，目前我们逐渐将目光放在可再生能源上，包括风能，潮汐能，太阳能等等，太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有清洁性、安全性、广泛性、寿命长和免维护性、资源的充足性、可再生以及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。光伏发电是根据光生伏特效应原理，将太阳光能直接转化为电能。

日前我国很多西北地区，个人用户会在自家适合的地方放置光伏发电装置，用以自发电自用，用不完富余的电还能卖给国家，实现双赢的状态，然而对于光伏发电装置的监测是非常重要的。

例如公开号为CN104300901A的中国专利，公开了一种基于物联网技术的光伏发电监测装置。其包括电源单元、采集单元、通讯单元和监控单元；电源单元与本装置中的各供电部件相连接；采集单元的输入端连接至光伏板的输出端，采集单元的输出端连接至通讯单元；通讯单元连接至采集单元和监控单元；监控单元连接至通讯单元。本发明提供的基于物联网技术的光伏发电监测装置可以实现对光伏板电压、电流和温度的采集与远传，从而实现对单个光伏组件的实时监测。

然而上述公开的专利，是监测发电装置中的电流电压或者其他温度等发电过程中的状态，并不能监测用户具体今天的光伏装置产生了多少电能量，自己使用了多少电能量，还能有多少电能量可以富余，因此我们需要设计一种能够实现监测光伏装置发电以及用电的电能量的方法及装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的缺陷，提供一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法及系统，本方法通过使用高精度的计量芯片来获取和计量光伏装置在发电以及用户用电过程中的电流功率、电能量以及电网频率，从而实现用户可以精确统计预设时间端内每时每刻的用电情况以及发电和用电状态。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法，包括步骤：

S1：获取用电电流功率、市电电网频率、用电的电能量、用电电压数据以及用电的正向与反向有功功率数据，并按预设格式储存所述获取的数据；

S2：判断获取的用电电流是否在用电电流预设范围内，若不在用电电流预设范围内，则进行用电电流异常预警；

S3：判断获取的用电电压是否在用电电压预设范围内，若不在用电电压预设范围内，则进行用电电压异常预警；

S4：在预设时间内判断漏电流大小是否在预设范围内，若不再预设范围内，则进行漏电流异常预警。

进一步地，步骤S1包括：

S11：获取用电电流功率、市电电网频率、用电电压数据以及用电的正向与反向有功功率数据；

S12：按照第一预设时间周期记录用电电流功率数据并按照预第一预设保留周期进行储存，当保留时间为预设保留周期节点，则清空预设保留周期内储存的数据；

S13：按照第二预设时间周期计量所述光伏用电过程中的电能量、以及对应的电能量的峰值和谷值数据，并进行铁电储存；按照第三预设时间周期记录光伏用电过程中的电能量增量值，并按照预第三预设保留周期进行储存，当保留时间为预设保留周期节点，则清空预设保留周期内储存的数据。

进一步地，步骤S2包括：

S21：判断获取的用电电流是否高于额定电流；

S22：若获取的用电电流不高于额定电流控制，控制用电系统状态为故障状态，并发送过流异常报警信号至后台服务器。

进一步地，步骤S3包括：

S31：判断获取的用电电压是否高于额定电压第一预设倍数电压以及判断获取的电压是否低于额定电压的第二预设倍数电压；

S32：若获取的用电电压高于额定电压的第一预设倍数电压则发送过压信号至处理器，若获取的电压低于额定电压第二预设倍数电压，则发送欠压信号至处理器；

S33：控制用电系统状态为异常状态，并当获取的用电电压高于额定电压的第一预设倍数电压发送过压异常报警信号至后台服务器，当获取的电压低于额定电压的第二预设倍数电压发送欠压异常报警信号至后台服务器。

进一步地，步骤S4包括：

S41：采集预设时间段内的漏电流；

S42：判断所述漏电流大小是否在第一漏电流范围内，若是，则控制用电系统为异常状态并发送漏电流报警信号至后台服务器；

S43：判断所述漏电流大小是否在第二漏电流范围内，若是，则控制用电系统为故障状态并发送漏电流报警信号至后台服务器。

一种光伏发电装置的用电数据监测分析的系统，包括：

获取模块，用于获取用电电流功率、市电电网频率、用电电压数据以及用电的正向与反向有功功率数据，并按预设格式储存所述获取的数据；

监测电流模块：用于判断获取的用电电流是否在用电电流预设范围内，若不在用电电流预设范围内，则进行用电电流异常预警；

监测电压模块，用于判断获取的用电电压是否在用电电压预设范围内，若不在用电电压预设范围内，则进行用电电压异常预警；

监测漏电流模块，用于在预设时间内判断漏电流大小是否在预设范围内，若不再预设范围内，则进行漏电流异常预警。

进一步地，获取模块包括：

获取单元，用于获取用电电流功率、市电电网频率、用电电压数据以及用电的正向与反向有功功率数据；

储存功率单元，用于按照第一预设时间周期记录用电电流功率数据并按照预第一预设保留周期进行储存，当保留时间为预设保留周期节点，则清空预设保留周期内储存的数据；

储存正反向电能量单元，用于按照第二预设时间周期计量所述光伏用电过程中的电能量、以及对应的电能量的峰值和谷值数据，并进行铁电储存；按照第三预设时间周期记录光伏用电过程中的电能量增量值，并按照预第三预设保留周期进行储存，当保留时间为预设保留周期节点，则清空预设保留周期内储存的数据。

进一步地，监测电流模块包括：

电流判断单元，用于判断获取的用电电流是否高于额定电流；

电流报警单元，用于当获取的用电电流高于额定电流，发送过流信号至处理器，控制用电系统状态为故障状态，并发送过流异常报警信号至后台服务器。

进一步地，监测电压模块包括：

电压判断单元，用于判断获取的用电电压是否高于额定电压第一预设倍数电压以及判断获取的用电电压是否低于额定电压的第二预设倍数电压；

电压报警单元，用于若获取的用电电压高于额定电压的第一预设倍数电压则发送过压信号至处理器，若获取的用电电压低于额定电压第二预设倍数电压，则发送欠压信号至处理器；控制用电系统状态为异常状态，并当获取的用电电压高于额定电压的第一预设倍数电压发送过压异常报警信号至后台服务器，当获取的用电电压低于额定电压的第二预设倍数电压发送欠压异常报警信号至后台服务器。

进一步地，监测漏电流模块包括：

采集单元，用于采集预设时间段内的漏电流；

漏电流判断单元，用于判断所述漏电流大小是否在第一漏电流范围内以及判断所述漏电流大小是否在第二漏电流范围内；

漏电流报警单元，用于当漏电流在第一漏电流范围内时控制用电系统为异常状态并发送漏电流报警信号至后台服务器；当漏电流在第二漏电流范围内时控制用电系统为故障状态并发送漏电流报警信号至后台服务器。

本发明的有益效果是，能够通过使用高精度的计量芯片来获取和计量光伏装置在发电以及用户用电过程中的电流功率、电能量以及电网频率，从而实现用户可以精确统计预设时间端内每时每刻的用电情况以及发电和用电状态。操作简单，减少了判断单片电池片出故障的时间，提高了用户体验。

附图说明

图1为本发明一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法流程图一；

图2为本发明一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法流程图二；

图3为本发明一种光伏发电装置的用电数据监测分析的系统结构图一；

图4为本发明一种光伏发电装置的用电数据监测分析的系统结构图二；

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例提供了一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法，如图1至图2所示，本方法包括：

获取用电电流功率、市电电网频率、用电的电能量、用电电压数据以及用电的正向与反向有功功率数据，并按预设格式储存所述获取的数据；

按照第一预设时间周期记录用电电流功率数据并按照预第一预设保留周期进行储存，当保留时间为预设保留周期节点，则清空预设保留周期内储存的数据；即例如用户可以设置系统每半小时记录一次用电电流功率并保存24小时，当过了24小时，清空该保存的用电电流功率，其中若在使用过程中，光伏发电装置断电则清空保存的用电电流功率。本实施例中对用电电流功率的监测记录与保存，可以直观地反映使用光伏装置一天中的用电状况。

按照第二预设时间周期计量所述光伏用电过程中的电能量、以及对应的电能量的峰值和谷值数据，并进行铁电储存；按照第三预设时间周期记录光伏发电、用电过程中的电能量增量值，并按照预第三预设保留周期进行储存，当保留时间为预设保留周期节点，则清空预设保留周期内储存的数据。即用户可以计量正反向电能量(正向可以为光伏发电产生的电能量，反相可以为光伏发电产生的电用户用的电能量)并按年、月、日来计量，以及计量所述正反向电能量峰值、谷值等属性统计，并进行铁电存储，用户还可以设置系统记录每小时的正向反向电能量增量值并保存24小时，从而可以精确统计一天中每时每刻的用电情况，用户因此可以根据用电情况做出相应的安排，提高了用户的使用体验。

判断获取的用电电流是否在电流预设范围内，若不在预设范围内，则进行用电电流异常预警；

具体来说为：判断获取的用电电流是否高于额定电流；若是，发送过流信号至处理器；控制用电系统状态为故障状态，并发送过流异常报警信号至后台服务器。

判断获取的用电电压是否在用电电压预设范围内，若不在预设范围内，则进行用电电压异常预警；

具体来说为：判断获取的用电电压是否高于额定电压第一预设倍数电压以及判断获取的用电电压是否低于额定电压的第二预设倍数电压；若获取的用电电压高于额定电压的第一预设倍数电压则发送过压信号至处理器，若获取的用电电压低于额定电压第二预设倍数电压，则发送欠压信号至处理器；控制用电系统状态为异常状态，并当获取的电压高于额定电压的第一预设倍数电压发送过压异常报警信号至后台服务器，当获取的电压低于额定电压的第二预设倍数电压发送欠压异常报警信号至后台服务器。

其中例如判断电压是否高于额定电压的1.1倍，若超过发送过压信号，用电系统状态变为异常并且向服务器发送报警信号

判断电压是否低于额定电压的0.9倍，若低于发送欠压信号，用电系统状态变为异常并且向服务器发送报警信号

判断电压是否低于10V，若低于判定为电网断电并向服务器发送报警信号，用电系统状态变为故障

在预设时间内判断漏电流大小是否在预设范围内，若不再预设范围内，则进行漏电流异常预警。

具体来说为：采集预设时间段内的漏电流；判断所述漏电流大小是否在第一漏电流范围内，若是，则控制用电系统为异常状态并发送漏电流报警信号至后台服务器；判断所述漏电流大小是否在第二漏电流范围内，若是，则控制用电系统为故障状态并发送漏电流报警信号至后台服务器。例如用户可以设置在20:00—5:00之间判断漏电流大小，若大于30ma小于100ma判定为1级漏电，发送报警信号，用电状态为异常。若大于100ma判定为2级漏电，发送报警信号，用电状态为故障。

本实施例提供的一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法，通过计量芯片可以精确的计量光伏发电装置的发电、用电能量，能够精确统计一天中每时每刻的用电情况以及通过每天的统计，能够直观的反映出一天中整体的用电情况，实现用户对自己光伏发电装置的发电情况以及用电情况。

实施例二

本实施例提供了一种光伏发电装置的用电数据监测分析的系统，如图3至图4所示，本系统包括：获取模块，监测电流模块：监测电压模块，监测漏电流模块，

进一步地，获取模块包括：获取单元，储存功率单元，储存正反向电能量单元。

进一步地，监测电流模块包括：电流判断单元，电流报警单元。

进一步地，监测电压模块包括：电压判断单元，电压报警单元，

进一步地，监测漏电流模块包括：采集单元，漏电流判断单元，漏电流报警单元。

具体实施步骤为：

首先通过获取模块的获取单元获取用电电流功率、市电电网频率以及用电的电能量；

然后通过储存功率单元按照第一预设时间周期记录用电电流功率数据并按照预第一预设保留周期进行储存，当保留时间为预设保留周期节点，则清空预设保留周期内储存的数据；即例如用户可以设置系统每半小时记录一次电流功率并保存24小时，当过了24小时，清空该保存的电流功率，其中若在使用过程中，光伏发电装置断电则清空保存的电流功率。本实施例中对电流功率的监测记录与保存，可以直观地反映使用光伏装置一天中的用电状况。

通过储存正反向电能量单元按照第二预设时间周期计量所述光伏用电过程中的电能量、以及对应的电能量的峰值和谷值数据，并进行铁电储存；按照第三预设时间周期记录光伏发电、用电过程中的电能量增量值，并按照预第三预设保留周期进行储存，当保留时间为预设保留周期节点，则清空预设保留周期内储存的数据。即用户可以计量正反向电能量(正向可以为光伏发电产生的电能量，反相可以为光伏发电产生的电用户用的电能量)并按年、月、日来计量，以及计量所述正反向电能量峰值、谷值等属性统计，并进行铁电存储，用户还可以设置系统记录每小时的正向反向电能量增量值并保存24小时，从而可以精确统计一天中每时每刻的用电情况，用户因此可以根据用电情况做出相应的安排，提高了用户的使用体验。

通过监测电流模块中的判断电流模块，判断获取的用电电流是否高于额定电流；若是，通过电流报警单元发送过流信号至处理器；控制用电系统状态为故障状态，并发送过流异常报警信号至后台服务器。

通过监测电压模块中的判断电压模块，判断获取的用电电压是否高于额定电压第一预设倍数电压以及判断获取的用电电压是否低于额定电压的第二预设倍数电压；若获取的用电电压高于额定电压的第一预设倍数电压则通过电压报警单元发送过压信号至处理器，若获取的用电电压低于额定电压第二预设倍数电压，则通过电压报警单元发送欠压信号至处理器；控制用电系统状态为异常状态；

并当获取的用电电压高于额定电压的第一预设倍数电压通过电压报警单元发送过压异常报警信号至后台服务器，当获取的用电电压低于额定电压的第二预设倍数电压通过电压报警单元发送欠压异常报警信号至后台服务器。

其中例如判断用电电压是否高于额定电压的1.1倍，若超过通过电压报警单元发送过压信号，用电系统状态变为异常并且向服务器发送报警信号

判断用电电压是否低于额定电压的0.9倍，若低于通过电压报警单元发送欠压信号，用电系统状态变为异常并且向服务器发送报警信号

进一步地，本实施例电压判断单元还可判断用电电压是否低于10V，若低于判定为电网断电并通过电压报警单元向服务器发送报警信号，用电系统状态变为故障

进一步地，通过采集单元采集预设时间段内的漏电流；并通过漏电流判断单元判断所述漏电流大小是否在第一漏电流范围内，若是，则通过漏电流报警单元控制用电系统为异常状态并发送漏电流报警信号至后台服务器；判断所述漏电流大小是否在第二漏电流范围内，若是，则控制用电系统为故障状态并发送漏电流报警信号至后台服务器。例如用户可以设置在20:00—5:00之间判断漏电流大小，若大于30ma小于100ma判定为1级漏电，发送报警信号，用电状态为异常。若大于100ma判定为2级漏电，发送报警信号，用电状态为故障。

本实施例提供的一种光伏发电装置的用电数据监测分析的系统，可以通过获取模块精确的获取光伏发电装置的用电能量，能够精确统计一天中每时每刻的用电情况以及通过每天的统计，能够直观的反映出一天中整体的用电情况，实现用户对自己光伏发电装置的发电情况以及用电情况，并能通过监测电流模块、监测电压模块以及监测漏电流模块，监测光伏发电装置用电过程中的电流电压以及漏电流的状态，实现对光伏发电装置的实时监测以及方便维护，提高了用户体验。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法，其特征在于，包括步骤：

S1：获取用电电流功率、市电电网频率、用电的电能量、用电电压数据以及用电的正向与反向有功功率数据，并按预设格式储存所述获取的数据；

S2：判断获取的用电电流是否在用电电流预设范围内，若不在用电电流预设范围内，则进行用电电流异常预警；

S3：判断获取的用电电压是否在用电电压预设范围内，若不在用电电压预设范围内，则进行用电电压异常预警；

S4：在预设时间内判断漏电流大小是否在预设范围内，若不再预设范围内，则进行漏电流异常预警。

2.根据权利要求1所述的一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法，其特征在于，步骤S1包括：

S11：获取用电电流功率、市电电网频率、用电的电能量、用电电压数据以及用电的正向与反向有功功率数据；

S12：按照第一预设时间周期记录用电电流功率数据并按照预第一预设保留周期进行储存，当保留时间为预设保留周期节点，则清空预设保留周期内储存的数据；

S13：按照第二预设时间周期计量光伏用电过程中的电能量、以及对应的电能量的峰值和谷值数据，并进行铁电储存；按照第三预设时间周期记录光伏用电过程中的电能量增量值，并按照预第三预设保留周期进行储存，当保留时间为预设保留周期节点，则清空预设保留周期内储存的数据。

3.根据权利要求1所述的一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法，其特征在于，步骤S2包括：

S21：判断获取的用电电流是否高于额定电流；

S22：若获取的用电电流不高于额定电流控制，控制用电系统状态为故障状态，并发送过流异常报警信号至后台服务器。

4.根据权利要求1所述的一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法，其特征在于，步骤S3包括：

S31：判断获取的用电电压是否高于额定电压第一预设倍数电压以及判断获取的电压是否低于额定电压的第二预设倍数电压；

S32：若获取的用电电压高于额定电压的第一预设倍数电压则发送过压信号至处理器，若获取的电压低于额定电压第二预设倍数电压，则发送欠压信号至处理器；

S33：控制用电系统状态为异常状态，并当获取的用电电压高于额定电压的第一预设倍数电压发送过压异常报警信号至后台服务器，当获取的电压低于额定电压的第二预设倍数电压发送欠压异常报警信号至后台服务器。

5.根据权利要求1所述的一种光伏发电装置的用电数据监测分析的方法，其特征在于，步骤S4包括：

S41：采集预设时间段内的漏电流；

S42：判断所述漏电流大小是否在第一漏电流范围内，若是，则控制用电系统为异常状态并发送漏电流报警信号至后台服务器；

S43：判断所述漏电流大小是否在第二漏电流范围内，若是，则控制用电系统为故障状态并发送漏电流报警信号至后台服务器。

6.一种光伏发电装置的用电数据监测分析的系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取用电电流功率、市电电网频率、用电电压数据以及用电的正向与反向有功功率数据，并按预设格式储存所述获取的数据；

监测电流模块：用于判断获取的用电电流是否在用电电流预设范围内，若不在用电电流预设范围内，则进行用电电流异常预警；

监测电压模块，用于判断获取的用电电压是否在用电电压预设范围内，若不在用电电压预设范围内，则进行用电电压异常预警；

监测漏电流模块，用于在预设时间内判断漏电流大小是否在预设范围内，若不再预设范围内，则进行漏电流异常预警。

7.根据权利要求6所述的一种光伏发电装置的用电数据监测分析的系统，其特征在于，获取模块包括：

获取单元，用于获取用电电流功率、市电电网频率、用电电压数据以及用电的正向与反向有功功率数据；

储存功率单元，用于按照第一预设时间周期记录用电电流功率数据并按照预第一预设保留周期进行储存，当保留时间为预设保留周期节点，则清空预设保留周期内储存的数据；

储存正反向电能量单元，用于按照第二预设时间周期计量光伏用电过程中的电能量、以及对应的电能量的峰值和谷值数据，并进行铁电储存；按照第三预设时间周期记录光伏用电过程中的电能量增量值，并按照预第三预设保留周期进行储存，当保留时间为预设保留周期节点，则清空预设保留周期内储存的数据。

8.根据权利要求6所述的一种光伏发电装置的用电数据监测分析的系统，其特征在于，监测电流模块包括：

电流判断单元，用于判断获取的用电电流是否高于额定电流；

电流报警单元，用于当获取的用电电流高于额定电流，发送过流信号至处理器，控制用电系统状态为故障状态，并发送过流异常报警信号至后台服务器。

9.根据权利要求6所述的一种光伏发电装置的用电数据监测分析的系统，其特征在于，监测电压模块包括：

电压判断单元，用于判断获取的用电电压是否高于额定电压第一预设倍数电压以及判断获取的用电电压是否低于额定电压的第二预设倍数电压；

电压报警单元，用于若获取的用电电压高于额定电压的第一预设倍数电压则发送过压信号至处理器，若获取的用电电压低于额定电压第二预设倍数电压，则发送欠压信号至处理器；控制用电系统状态为异常状态，并当获取的用电电压高于额定电压的第一预设倍数电压发送过压异常报警信号至后台服务器，当获取的用电电压低于额定电压的第二预设倍数电压发送欠压异常报警信号至后台服务器。

10.根据权利要求6所述的一种光伏发电装置的用电数据监测分析的系统，其特征在于，监测漏电流模块包括：

采集单元，用于采集预设时间段内的漏电流；

漏电流判断单元，用于判断所述漏电流大小是否在第一漏电流范围内以及判断所述漏电流大小是否在第二漏电流范围内；

漏电流报警单元，用于当漏电流在第一漏电流范围内时控制用电系统为异常状态并发送漏电流报警信号至后台服务器；当漏电流在第二漏电流范围内时控制用电系统为故障状态并发送漏电流报警信号至后台服务器。