CN108280590A - 光伏电站在线评估预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏电站在线评估预警系统，包括：数据采集模块，用于采集待评估的光伏电站的实时状态信息；数据库模块，与数据采集模块连接，数据库模块用于存储待评估的光伏电站的历史状态信息；运行风险评估模块，用于对待评估的光伏电站进行风险评估；当光伏电站在线评估预警系统工作时，运行风险评估模块基于实时状态信息和历史状态信息对待评估的光伏电站进行风险评估。本发明还公开了一种光伏电站在线评估预警方法。本发明的光伏电站在线评估预警系统，通过待评估的光伏电站的实时状态信息和历史状态信息在线分析待评估的光伏电站的运行风险，当存在运行风险时及时发出报警信号，对光伏电站进行有效监控，有效减少事故的发生。

Description

光伏电站在线评估预警系统及方法

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，具体地涉及一种光伏电站在线评估预警系统及方法。

背景技术

太阳能发电是传统发电的有益补充，鉴于其对环保与经济发展的重要性，各国无不全力推动太阳能发电工作。目前中小规模的太阳能发电已形成了产业。截至2015年底，青海的光伏并网容量已达到5640MW，其主要分布在青海海西格尔木地区、德令哈地区、乌兰地区、锡铁山地区和宗家地区。随着光伏并网的大规模发展，给光伏电站的运行带来了巨大的挑战。一方面光伏发电具有传统能源发电所不具有的波动性和随机性，另一方面光伏发电功率预测存在有误差。

近年来我国新能源电站脱网事故频发。例如：2011年11月16日，沽源地区15座风电场发生风机脱网，脱网风电机组共计790台，损失风电电力共计1016MW。2012年3月30日，沽源地区的14座风电场受线路故障影响发生风机脱网，共造成660台风电机组停运，损失电力875.5MW。2012年5月14日，沽源地区风电场发生连锁脱网事故，损失电力730MW。造成脱网事故的原因一方面是由于新能源电站自身不具备低电压穿越能力，在电网或者新能源电站故障引起的低电压情况下容易造成脱网；另一方面，新能源电站、无功补偿设备未及时协调控制、集中无功补偿设备动态调节能力不足而造成高电压保护脱网也是诱发事故扩大的主要原因。此类事件将会对电站运行产生很大的冲击。因此，设置光伏电站在线风险评估与预警的是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种可以对光学电站进行在线风险评估与预警的光伏电站在线评估预警系统及方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

根据本发明的一方面，提供了一种光伏电站在线评估预警系统，包括：

数据采集模块，用于采集待评估的光伏电站的实时状态信息；

数据库模块，用于存储待评估的光伏电站的历史状态信息；

运行风险评估模块，用于根据所述实时状态信息和所述历史状态信息对所述待评估的光伏电站进行风险评估。

进一步地，所述光伏电站在线评估预警系统还包括报警模块，所述报警模块用于在所述运行风险评估模块的风险评估结果超出预设的安全阈值范围时发出报警信号。

进一步地，所述运行风险评估模块包括：静态运行评估单元，用于根据所述实时状态信息构建待评估的光伏电站的运行场景，并判断所述静态运行评估单元构建的运行场景是否属于危险场景，并判断所述危险场景下的待评估的光伏电站的各节点电压的运行范围是否超出预设的安全阈值电压范围。

进一步地，所述静态运行评估单元还用于将构建的运行场景为危险场景的实时状态信息与所述数据库模块中的历史状态信息进行一一比对，并且输出比对结果相同或相近的历史状态信息。

进一步地，所述运行风险评估模块包括：动态运行评估单元，用于根据所述实时状态信息构建待评估的光伏电站的运行场景，并且基于预设的故障模型对所述动态运行评估单元构建的运行场景进行预设时间段内的多种故障模式的仿真，并且基于所述仿真的结果计算在各种故障模式下待评估的光伏电站的脱网容量是否超出预设的安全阈值脱网容量范围。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种光伏电站在线评估预警方法，包括步骤：

数据采集模块采集待评估的光伏电站的实时状态信息；

运行风险评估模块基于数据采集模块的实时状态信息和数据库模块的历史状态信息对待评估的光伏电站进行风险评估。

进一步地，所述光伏电站在线评估预警方法还包括步骤：

当运行风险评估模块的风险评估结果超出预设的安全阈值范围时，报警模块发出报警信号。

进一步地，所述运行风险评估模块基于数据采集模块的实时状态信息和数据库模块的历史状态信息对待评估的光伏电站进行风险评估的步骤具体包括：

采用静态运行评估单元对待评估的光伏电站进行风险评估；

所述采用静态运行评估单元对待评估的光伏电站进行风险评估的步骤具体包括：

静态运行评估单元根据实时状态信息构建待评估的光伏电站的运行场景；

静态运行评估单元判断所述运行场景是否属于危险场景；

静态运行评估单元计算所述危险场景下的待评估的光伏电站的各节点电压的运行范围；

静态运行评估单元判断计算出的所述各节点电压的运行范围是否超出预设的安全阈值电压范围。

进一步地，所述采用静态运行评估单元对待评估的光伏电站进行风险评估的步骤还包括：

静态运行评估单元将构建的运行场景为危险场景的实时状态信息与数据库模块中的历史状态信息进行比对，并且输出比对结果相同或相近的历史状态信息。

进一步地，所述运行风险评估模块基于数据采集模块的实时状态信息和数据库模块的历史状态信息对待评估的光伏电站进行风险评估的步骤还包括：

采用动态运行评估单元对待评估的光伏电站进行风险评估；

所述采用动态运行评估单元对待评估的光伏电站进行风险评估的步骤具体包括：

动态运行评估单元根据实时状态信息构建待评估的光伏电站运行场景；

动态运行评估单元基于预设的故障模型对所述运行场景进行预设时间段内的多种故障模式下的仿真；

动态运行评估单元基于仿真结果计算在各种故障模式下待评估的光伏电站的脱网容量；

动态运行评估单元判断所述脱网容量是否超出预设的安全阈值脱网容量范围。

本发明的有益效果：本发明的光伏电站在线评估预警系统，通过待评估的光伏电站的实时状态信息和历史状态信息在线分析待评估的光伏电站的运行风险，当存在运行风险时及时发出报警信号，对光伏电站进行有效监控，有效减少事故的发生。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1是根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警系统的结构示意图；

图2是根据本发明的另一实施例的光伏电站在线评估预警系统的结构示意图；

图3是根据本发明的实施例的运行风险评估模块的结构示意图；

图4是根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警方法的流程图；

图5是根据本发明的另一实施例的光伏电站在线评估预警方法的流程图；

图6是根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警方法的步骤S120的流程图；

图7是根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警方法的步骤S121的流程图；

图8是根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警方法的步骤S121的另一实施例的流程图；

图9是根据本发明的另一实施例的光伏电站在线评估预警方法的步骤S120的流程图；

图10是根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警方法的步骤S122的流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。

图1是根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警系统的结构示意图。图2是根据本发明的另一实施例的光伏电站在线评估预警系统的结构示意图。图3是根据本发明的实施例的运行风险评估模块的结构示意图。

参照图1，根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警系统包括：数据采集模块10、数据库模块20、运行风险评估模块30。可以理解的是，本发明并不限制于此，根据本发明的实施例的光伏电站在线评估系统还可以包括其它必要的部件。

具体地，数据采集模块10用于采集待评估的光伏电站的实时状态信息。数据采集模块10为光伏电站在线评估预警系统提供待评估的光伏电站的实时状态信息。这里，实时状态信息包括光伏电站的功率预测系统的功率预测数据及光伏电站的实时运行数据，包括电压、电流等。

具体地，数据库模块20用于存储待评估的光伏电站的历史状态信息。这里，历史状态信息包括光伏电站的功率预测系统的历史功率预测数据及光伏电站的历史运行数据，包括电压、电流等。数据采集模块10采集的实时状态信息存储于数据库模块20中。

具体地，运行风险评估模块30用于对待评估的光伏电站进行风险评估。

当光伏电站在线评估预警系统工作时，运行风险评估模块30基于实时状态信息和历史状态信息对待评估的光伏电站进行风险评估。

参照图2，作为本发明的一种实施方式，光伏电站在线评估预警系统还包括报警模块40。当运行风险评估模块的风险评估结果超过预设的安全阈值范围时，报警模块40发出报警信号，以此提醒光伏电站存在运行风险。

参照图3，作为本发明的一种实施方式，运行风险评估模块30包括静态运行评估单元31和动态运行评估单元32。

具体地，静态运行评估单元31工作时基于实时状态信息构建光伏电站的运行场景，模拟光伏电站的实时工作状态。实际上，所构建的运行场景中，大部分的运行场景为安全场景，即运行场景的待评估的光伏电站的各越限损失值为0，在安全场景下，待评估的光伏电站的运行状态是安全的。在对待评估的光伏电站进行风险评估时，忽略安全场景不会影响最终的风险评估结果，但可以节省大量的时间。因此，静态运行评估单元31仅对所述构建的运行场景中的危险场景，即运行场景的待评估的光伏电站的各越限损失值不为0，进行风险评估。当基于实时状态信息构建光伏电站的运行场景时，判断该运行场景下的待评估的光伏电站的各越限损失值是否为0。若计算出的待评估的光伏电站的各越限损失值为0，则判定该运行场景为安全场景，忽略该场景，进行下一实时状态信息的评估。若计算出的待评估的光伏电站的各越限损失值不为0，则判定该运行场景为危险场景，并进一步计算该危险场景下的待评估的光伏电站的各节点电压的运行范围。具体根据所构建的运行场景，结合待评估的光伏电站的功率预测数据、电网调度计划、机组运行情况、电站拓扑结构等信息，结合预测误差及其概率分布，计算出待评估的光伏电站的各节点电压运行范围。根据计算结果判断该危险场景下的待评估电站的各节点电压的运行范围是否超出预设的安全阈值电压范围。采用静态运行评估单元31对待评估的光伏电站进行风险评估，可以避免对大量不引起风险的安全场景进行冗余计算，提高风险评估的速度。

作为本发明的一种实施方式，静态运行评估单元31还用于将构建的运行场景为危险场景的实时状态信息与数据库模块中的历史状态信息进行比对。数据库模块20中存储着光伏电站的历史状态信息，其中存储有多种故障情况下的历史状态信息。静态运行评估单元31将构建的运行场景为危险场景的实时状态信息与数据库模块20中存储的历史状态信息进行比对，确认当前的危险场景是否与数据库模块20中存储的历史状态信息相同或相近。若比对结果相同或相近，则输出对应的历史状态信息，方便分析故障的原因和应对措施。

具体地，动态运行评估单元32工作时基于实时状态信息构建光伏电站的运行场景，模拟光伏电站的实时工作状态。然后根据预设的故障模型对所构建的运行场景进行预设时间段内的多种故障模式的仿真，而且基于仿真的结果计算在各种模式下待评估的光伏电站的脱网容量是否超出预设的安全阈值脱网容量范围。采用动态运行评估单元32对待评估的光伏电站进行评估，对实时状态信息所构建的每个运行场景进行多种故障模式的评估，全面地对待评估的光伏电站可能存在的风险进行评估，提高风险评估的全面性和准确性。

优选地，动态运行评估单元32可以设置仿真的开始时间、时间范围、评估频度、故障模式集等。优选地，动态运行评估单元32的工作模式包括手动模式和自动模式。在手动模式下，动态运行评估单元32仿真的开始时间、时间范围、评估频度、故障模式等都需要重新进行设置，可以根据实际需要设置参数，达到所要的评估效果。而在自动模式下，仿真的开始时间、时间范围、评估频度、故障模式等都是预先设置好的。在自动模式下，动态运行评估单元根据预先设置好的参数自动进行评估。在动态运行评估单元32的仿真过程中生成有电压曲线、有功、无功曲线等以表格或曲线形式展示的评估数据，可以根据实际需要进行保存和查询。

图4是根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警方法的流程图。

参照图4，根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警方法包括步骤：

S110、数据采集模块10采集待评估的光伏电站的实时状态信息；

S120、运行风险评估模块30基于数据采集模块10的实时状态信息和数据库模块20的历史状态信息对待评估的光伏电站进行风险评估。

通过步骤S110数据采集模块10采集待评估的光伏电站的实时状态信息，实时状态信息包括功率预测数据、光伏电站的实时运行数据等，步骤S120运行风险评估模块30再基于数据采集模块10采集的实时状态信息及数据库模块20存储的历史状态信息对待评估的光伏电站进行风险评估。

图5是根据本发明的另一实施例的光伏电站在线评估预警方法的流程图。

参照图5，根据本发明的另一实施例的光伏电站在线评估预警方法还包括步骤：

S130、当运行风险评估模块30的风险评估结果超出预设的安全阈值范围时，报警模块40发出报警信号。

当运行风险评估模块30的风险评估结果超过预设的安全阈值范围时，步骤S130中报警模块40将发出报警信号，以提醒人们光伏电站存在潜在的运行风险，以便人们及时采取防范措施。

图6是根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警方法的步骤S120的流程图。

参照图6，根据本发明的一种实施方式，步骤S120包括：

S121、采用静态运行评估单元31对待评估的光伏电站进行风险评估。

步骤S121采用静态运行评估单元31仅对构建的运行场景中的危险场景进行进一步的风险分析，可以避免对大量不引起风险的安全场景进行冗余计算，提高风险评估的速度。

图7是根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警方法的步骤S121的流程图。

参照图7，根据本发明的一种实施方式，步骤S121包括：

S1211、静态运行评估单元31根据实时状态信息构建待评估的光伏电站的运行场景；

S1212、静态运行评估单元31判断所述运行场景是否属于危险场景；

S1213、静态运行评估单元31计算所述危险场景下的待评估的光伏电站的各节点电压的运行范围；

S1214、静态运行评估单元31判断计算出的所述各节点电压的运行范围是否超出预设的安全阈值电压范围。

具体地，步骤S1211静态运行评估单元31基于实时状态信息构建光伏电站运行场景，模拟光伏电站的实时工作状态。

步骤S1212静态运行单元31判断所构建的运行场景是否属于危险场景。即计算所构建的运行场景的各越项损失值是否为0。若所构建的运行评估场景中的各越项损失值不为0，则判定当前的实时状态信息所构建的光伏电站运行场景为危险场景。

步骤S1213静态运行评估单元31判断计算所述危险场景下的待评估的光伏电站的各节点电压的运行范围。具体地，根据所构建的运行场景结合待评估的光伏电站的功率预测数据、电网调度计划、机组运行情况、电站拓扑结构等信息，结合预测误差及其概率分布，计算出该危险场景下的待评估的光伏电站的各节点电压的运行范围。

步骤S1214静态运行评估单元31判断计算出的所述各节点电压的运行范围是否超出预设的安全阈值电压范围。如果计算出的各节点电压的运行范围超出预设的安全阈值电压范围，则判定该危险场景存在运行风险。

图8是根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警方法的步骤S121的另一实施例的流程图。

参照图8，根据本发明的实施例的步骤S121的另一种实施方式，步骤S121还包括：

S1215、静态运行评估单元31将构建的运行场景为危险场景的实时状态信息与数据库模块中的历史状态信息进行比对，并且输出比对结果相同或相近的历史状态信息。

具体地，步骤S1215静态运行评估单元31将构建的运行场景为危险场景的实时状态信息与数据库模块20中的历史状态信息进行比对。数据库模块20中存储着光伏电站的历史状态信息，其中存储有多种故障情况下的历史状态信息。静态运行评估单元31将构建的运行场景为危险场景的实时状态信息与数据库模块20中存储的历史状态信息进行比对，确认当前的危险场景是否与数据库模块20中存储的历史状态信息相同或相近。若比对结果相同或相近，则输出对应的历史状态信息，方便根据之前的信息分析故障的原因和应对措施。

图9是根据本发明的另一实施例的光伏电站在线评估预警方法的步骤S120的流程图。

参照图9，根据本发明的另一种实施方式，步骤S120还包括：

S122、采用动态运行评估单元32对待评估的光伏电站进行风险评估。

步骤S122采用动态运行评估单元32对待评估的光伏电站进行风险评估，对实时状态信息所构建的每个运行场景进行多种故障模式的评估，全面地对待评估的光伏电站可能存在的风险进行评估，提高风险评估的全面性和准确性。

图10是根据本发明的实施例的光伏电站在线评估预警方法的步骤S122的流程图。

参照图10，根据本发明的一种实施方式，步骤S122包括：

S1221、动态运行评估单元32根据实时状态信息构建待评估的光伏电站运行场景；

S1222、动态运行评估单元32基于预设的故障模型对所述运行场景进行预设时间段内的多种故障模式下的仿真；

S1223、动态运行评估单元32基于仿真结果计算在各种故障模式下待评估的光伏电站的脱网容量；

S1224、动态运行评估单元32判断所述脱网容量是否超出预设的安全阈值脱网容量范围。

具体地，步骤S1221动态运行评估单元32根据实时状态信息构建待评估的光伏电站运行场景，模拟光伏电站的实时工作状态。

步骤S1222动态运行评估单元32基于预设的故障模型对所述运行场景进行预设时间段内的多种故障模式下的仿真。基于光伏电站常见的故障建立的故障模型，对所构建的运行场景进行仿真。仿真的条件可以预先进行设置，如仿真的开始时间、时间范围、评估频度、故障模式等。

步骤S1223动态运行评估单元32基于仿真结果计算在各种故障模式下待评估的光伏电站的脱网容量。基于仿真的结果，可以计算出各种故障模式下的待评估的光伏电站对应的脱网容量。

步骤S1224动态运行评估单元32判断所述脱网容量是否超出预设的安全阈值脱网容量范围。以不同故障引起的光伏电站脱网容量作为风险评判指标，判断计算出的各种故障模式下的脱网容量是否超出该故障模式下预设的安全阈值脱网容量范围。如果计算结果超出预设的安全阈值脱网容量范围，则判定该运行场景下的待评估的光伏电站存在对应故障的运行风险。

本发明的光伏电站在线评估预警系统，通过待评估的光伏电站的实时状态信息和历史状态信息在线分析待评估的光伏电站的运行风险，当存在运行风险时及时发出报警信号，对光伏电站进行有效监控，有效减少事故的发生。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (10)

1.一种光伏电站在线评估预警系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集待评估的光伏电站的实时状态信息；

数据库模块，用于存储待评估的光伏电站的历史状态信息；

运行风险评估模块，用于根据所述实时状态信息和所述历史状态信息对所述待评估的光伏电站进行风险评估。

2.根据权利要求1所述的光伏电站在线评估预警系统，其特征在于，所述光伏电站在线评估预警系统还包括报警模块，所述报警模块用于在所述运行风险评估模块的风险评估结果超出预设的安全阈值范围时发出报警信号。

3.根据权利要求1所述的光伏电站在线评估预警系统，其特征在于，所述运行风险评估模块包括：静态运行评估单元，用于根据所述实时状态信息构建待评估的光伏电站的运行场景，并判断所述静态运行评估单元构建的运行场景是否属于危险场景，并判断所述危险场景下的待评估的光伏电站的各节点电压的运行范围是否超出预设的安全阈值电压范围。

4.根据权利要求3所述的光伏电站在线评估预警系统，其特征在于，所述静态运行评估单元还用于将构建的运行场景为危险场景的实时状态信息与所述数据库模块中的历史状态信息进行一一比对，并且输出比对结果相同或相近的历史状态信息。

5.根据权利要求1或3所述的光伏电站在线评估预警系统，其特征在于，所述运行风险评估模块包括：动态运行评估单元，用于根据所述实时状态信息构建待评估的光伏电站的运行场景，并且基于预设的故障模型对所述动态运行评估单元构建的运行场景进行预设时间段内的多种故障模式的仿真，并且基于所述仿真的结果计算在各种故障模式下待评估的光伏电站的脱网容量是否超出预设的安全阈值脱网容量范围。

6.一种光伏电站在线评估预警方法，其特征在于，包括步骤：

数据采集模块采集待评估的光伏电站的实时状态信息；

运行风险评估模块基于数据采集模块的实时状态信息和数据库模块的历史状态信息对待评估的光伏电站进行风险评估。

7.根据权利要求6所述的光伏电站在线评估预警方法，其特征在于，所述光伏电站在线评估预警方法还包括步骤：

当运行风险评估模块的风险评估结果超出预设的安全阈值范围时，报警模块发出报警信号。

8.根据权利要求5所述的光伏电站在线评估预警方法，其特征在于，所述运行风险评估模块基于数据采集模块的实时状态信息和数据库模块的历史状态信息对待评估的光伏电站进行风险评估的步骤具体包括：

采用静态运行评估单元对待评估的光伏电站进行风险评估；

所述采用静态运行评估单元对待评估的光伏电站进行风险评估的步骤具体包括：

静态运行评估单元根据实时状态信息构建待评估的光伏电站的运行场景；

静态运行评估单元判断所述运行场景是否属于危险场景；

静态运行评估单元计算所述危险场景下的待评估的光伏电站的各节点电压的运行范围；

静态运行评估单元判断计算出的所述各节点电压的运行范围是否超出预设的安全阈值电压范围。

9.根据权利要求8所述的光伏电站在线评估预警方法，其特征在于，所述采用静态运行评估单元对待评估的光伏电站进行风险评估的步骤还包括：

静态运行评估单元将构建的运行场景为危险场景的实时状态信息与数据库模块中的历史状态信息进行比对，并且输出比对结果相同或相近的历史状态信息。

10.根据权利要求6或8所述的光伏电站在线评估预警方法，其特征在于，所述运行风险评估模块基于数据采集模块的实时状态信息和数据库模块的历史状态信息对待评估的光伏电站进行风险评估的步骤还包括：

采用动态运行评估单元对待评估的光伏电站进行风险评估；

所述采用动态运行评估单元对待评估的光伏电站进行风险评估的步骤具体包括：

动态运行评估单元根据实时状态信息构建待评估的光伏电站运行场景；

动态运行评估单元基于预设的故障模型对所述运行场景进行预设时间段内的多种故障模式下的仿真；

动态运行评估单元基于仿真结果计算在各种故障模式下待评估的光伏电站的脱网容量；

动态运行评估单元判断所述脱网容量是否超出预设的安全阈值脱网容量范围。