发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种逆变器温升降额的诊断方法及其应用系统,用于诊断逆变器是否处于温升降额运行状态,提高了诊断精度。
本发明第一方面公开了一种逆变器温升降额的诊断方法,应用于光伏电站的监控系统内的处理器,包括:
获取所述光伏电站中各个逆变器的机内空气温度历史数据和实际运行历史数据;
依据各个所述逆变器的机内空气温度历史数据和实际运行历史数据,判断所述光伏电站中各个所述逆变器是否处于温升降额运行状态;
若所述光伏电站中存在至少一个所述逆变器处于温升降额运行状态,则生成相应的温升降额告警信号。
可选的,所述实际运行历史数据包括:历史MPPT(Maximumpowerpoint tracking,最大功率点跟踪)电压和有功功率历史数据。
可选的,依据各个所述逆变器的机内空气温度历史数据和实际运行历史数据,判断所述光伏电站中各个所述逆变器是否处于温升降额运行状态,包括:
依据所述各个所述逆变器的机内空气温度历史数据、MPPT电压历史数据和有功功率历史数据,判断各个所述逆变器在预设时间段内,是否同时满足机内空气温度异常条件、MPPT电压异常条件和有功功率异常条件;
若至少一个所述逆变器在预设时间段内,同时满足机内空气温度异常条件、MPPT电压异常条件和有功功率异常条件,则判定相应逆变器处于温升降额运行状态。
可选的,所述机内空气温度异常条件为:
所述预设时间段内机内空气温度的均值大于预设温度值;所述预设温度值为预先设置的逆变器正常运行时机内空气温度范围的最大值。
可选的,所述MPPT电压异常条件为:
所述预设时间段内MPPT电压的均值,大于对应相似逆变器在所述预设时间段内MPPT电压的均值;所述相似逆变器为与对应逆变器在除预设时间段外的其他时间段内,功率曲线相似度最高的逆变器。
可选的,所述有功功率异常条件为:
所述预设时间段内总有功功率,小于对应相似逆变器在所述预设时间段内总有功功率与预设降额系数的积;所述相似逆变器为与对应逆变器在除预设时间段外的其他时间段内,功率曲线相似度最高的逆变器。
可选的,依据所述各个所述逆变器的机内空气温度历史数据、MPPT电压历史数据和有功功率历史数据,判断各个所述逆变器在预设时间段内,是否同时满足机内空气温度异常条件、MPPT电压异常条件和有功功率异常条件,包括:
依据所述各个所述逆变器的机内空气温度历史数据,判断各个所述逆变器在所述预设时间段内是否满足机内空气温度异常条件;
若至少一个所述逆变器在所述预设时间段内满足机内空气温度异常条件,则依据所述各个所述逆变器的MPPT电压历史数据,判断满足机内空气温度异常条件的逆变器,在所述预设时间段内是否满足MPPT电压异常条件;
若至少一个满足机内空气温度异常条件的逆变器在所述预设时间段内满足MPPT电压异常条件,则依据所述各个所述逆变器的有功功率历史数据,判断满足机内空气温度异常条件和MPPT电压异常条件的逆变器,在所述预设时间段内是否满足有功功率异常条件;
若至少一个满足机内空气温度异常条件和MPPT电压异常条件的逆变器,在所述预设时间段内满足有功功率异常条件,则判定相应逆变器处于温升降额运行状态。
可选的,判断满足机内空气温度异常条件的逆变器,在所述预设时间段内是否满足MPPT电压异常条件之前,还包括:
确定所述满足机内空气温度异常条件的逆变器对应的相似逆变器。
可选的,确定所述满足机内空气温度异常条件的逆变器对应的相似逆变器,包括:
获取所述满足机内空气温度异常条件的逆变器的功率曲线,以及,各个不满足机内空气温度异常条件的逆变器的功率曲线;
对于各个所述满足机内空气温度异常条件的逆变器,分别计算其功率曲线与各个所述不满足机内空气温度异常条件的逆变器的功率曲线,在所述预设时间段外其他时间段的欧几里得距离;并将各个所述欧几里得距离中的最小值对应的逆变器,作为与其对应的所述相似逆变器。
可选的,欧几里得距离的所采用的计算公式为:dis=sqrt((x1-x2)^2+(y1-y2)^2);
其中,dis为所述欧几里得距离;sqrt为求开方根;(x1,y1)为所述满足机内空气温度异常条件的逆变器的功率曲线在T时刻的点,(x2,y2)为相应的不满足机内空气温度异常条件的逆变器的功率曲线在T时刻的点。
本发明第二方面公开了一种光伏电站的监控系统,包括:处理器、显示器和操作台;
所述处理器用于执行本发明第一方面公开的逆变器温升降额的诊断方法;
所述显示器用于显示所述处理器生成的温升降额告警信号;
所述操作台与所述处理器相连,以使运维人员通过所述操作台控制所述光伏电站中的各个逆变器。
本发明第三方面公开了一种光伏电站,包括:多个光伏阵列、多个逆变器以及本发明第二方面公开的光伏电站的监控系统;
各个所述逆变器的直流侧分别连接对应所述光伏阵列;
各个所述逆变器的交流侧用于连接电网;
各个所述逆变器均与所述监控系统通信连接。
从上述技术方案可知,本发明提供的一种逆变器温升降额的诊断方法,其具体是通过获取光伏电站中各个逆变器的机内空气温度历史数据和实际运行历史数据后,同时依据各个逆变器的机内空气温度历史数据和实际运行历史数据,判断光伏电站中各个逆变器是否处于温升降额运行状态;若光伏电站中存在至少一个逆变器处于温升降额运行状态,则生成相应的温升降额告警信号;也即本申请能够在温度参考的基础上,结合光伏电站实际运行的历史数据,对各个逆变器从实际运行状态上进行温升降额诊断,不仅避免了单一温度参考带来的误报问题,还能够在实际运行状态出现异常时通过温升降额告警信号实现告警、避免漏报,从而提高了逆变器温升降额的诊断精度。
具体实施方式
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。
在本申请中,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。
各个逆变器在启动正常运行过程中,其机内空气温度从启动开始随着运行时间逐渐升高直至趋近稳定,即其机内空气温度在特定温度范围内波动。然而,在逆变器处于异常运行状态时,其机内空气温度会超过上述特定温度范围,此时逆变器存在高温损坏的风险,进而逆变器会通过降额运行的方式来避免其机内空气温度持续升高,但一般情况下,降额运行方式仅是一个避免持续恶化的措施,不能够解决其异常运行的问题;另外,各个逆变器用于实现电能交换,以使光伏电站的电能能够输出至电网,若逆变器存在故障即降额运行,则会影响该光伏电站的发电量;因此,本申请通过对各个逆变器进行温升降额诊断,以及结合运维手段,使逆变器尽可能的处于最佳运行状态,避免因逆变器故障而引起的光伏电站低的情况。
本发明实施例提供的逆变器温升降额的诊断方法,应用于光伏电站的监控系统内的处理器,能够解决现有技术存在误报、漏报的可能,进而导致逆变器温升降额诊断精度低、影响光伏电站发电量和运维成本较高的问题。
具体的,该逆变器温升降额的诊断方法,参见图1,包括:
S101、获取光伏电站中各个逆变器的机内空气温度历史数据和实际运行历史数据。
在实际应用中,该实际运行历史数据可以包括:MPPT电压历史数据和有功功率历史数据,当然也可以包括其他数据,比如历史输入/输出电流。需要说明的是,该实际运行历史数据可以是从开始运行至当前运行的所有历史数据,也可以是在当前运行之前特定时间之内的历史数据。在此不对实际运行历史数据的选取时长及参数类型做具体限定,均在本申请的保护范围内。
S102、依据各个逆变器的机内空气温度历史数据和实际运行历史数据,判断光伏电站中各个逆变器是否处于温升降额运行状态。
需要说明的是,可以通过分别判断各个逆变器的机内空气温度历史数据和实际运行历史数据是否满足相应条件,来判断各个逆变器是否处于温升降额运行状态。例如,逆变器的机内空气温度历史数据是否超过其特定温度范围的最大值,其MPPT电压历史数据是否大于正常值,以及,其有功功率历史数据是否降低至相应阈值。
若至少一个逆变器的机内空气温度历史数据满足相应温度条件且其实际运行历史数据满足相应数据条件,则判定该逆变器处于温升降额运行状态;而若至少一个逆变器的机内空气温度历史数据不满足相应温度条件或其实际运行历史数据不满足相应数据条件,则判定该逆变器不处于温升降额运行状态。
步骤S102的具体过程不作具体限定,能够实现通过机内空气温度历史数据和实际运行历史数据,来判断光伏电站中各个逆变器是否处于温升降额运行状态的过程,均在本申请的保护范围内。
若光伏电站中存在至少一个逆变器处于温升降额运行状态,则说明逆变器存在故障,也即影响光伏电站发电量和安全性,需要执行步骤S103。
S103、生成相应的温升降额告警信号。
该温升降额告警信号可以是触发鸣笛警示的信号,也可以是包括逆变器编号及其故障信息、以使运维人员能够通过显示器了解到故障逆变器及其故障信息的信号;其他温升降额告警信号在此不再一一赘述,也在本申请的保护范围内。该温升降额告警信号可以由运维人员在运维之后,运维人员主动清除,也可以由监控系统的处理器根据检测信息自动清除,此处不做具体限定,均在本申请的保护范围内。
需要说明的是,若各个逆变器均不处于温升降额运行状态,则判定光伏电站无异常,也即各个逆变器均无异常。
在本实施例中,将机内空气温度历史数据和实际运行历史数据作为诊断依据,也即能够在温度参考的基础上,结合光伏电站实际运行的历史数据,对各个逆变器从实际运行状态上进行温升降额诊断,不仅避免了单一温度参考带来的误报问题,还能够在实际运行状态出现异常时通过温升降额告警信号实现告警、避免漏报,从而提高了逆变器温升降额的诊断精度。
另外,一些逆变器无法在处于温升降额运行状态时,进行告警,而本实施例中能够准确诊断出逆变器是否处于温升降额运行状态,即其自身无法检测的故障信息,在逆变器发生严重故障前及时发现存在的潜在故障,并进行告警,以通过检修或更换逆变器的方式,降低因逆变器故障引起的光伏发电量降低的概率,提高光伏电站发电量,有效降低光伏电站因逆变器原因引起的事故率,降低逆变器故障漏报率。
需要说明是的,在该实际运行历史数据包括:MPPT电压历史数据和有功功率历史数据时,相应的,参见图2,上述步骤S102的具体过程为:
S201、依据各个逆变器的机内空气温度历史数据、MPPT电压历史数据和有功功率历史数据,判断各个逆变器在预设时间段内,是否同时满足机内空气温度异常条件、MPPT电压异常条件和有功功率异常条件。
需要说明的是,判断各个逆变器在预设时间段内是否满足机内空气温度异常条件、判断各个逆变器在预设时间段内是否满足MPPT电压异常条件和判断各个逆变器在预设时间段内是否满足有功功率异常条件,这三个判断可以同时进行,也可以先后进行;在此不作具体限定,视实际情况而定即可,均在本申请的保护范围内。
若至少一个逆变器在预设时间段内,同时满足机内空气温度异常条件、MPPT电压异常条件和有功功率异常条件,也即逆变器在该预设时间段内,机内空气温度过高、MPPT电压升高、有功功率降低,则说明相应逆变器因温度过高而降额运行,也即判定相应逆变器处于温升降额运行状态。
在实际应用中,参见图3,上述步骤S201中涉及的判断各个逆变器在预设时间段内,是否同时满足机内空气温度异常条件、MPPT电压异常条件和有功功率异常条件顺序可以为:
S301、依据各个逆变器的机内空气温度历史数据,判断各个逆变器在预设时间段内是否满足机内空气温度异常条件。
在实际应用中,该机内空气温度异常条件为:预设时间段内机内空气温度的均值大于预设温度值;该预设温度值为预先设置的逆变器正常运行时机内空气温度范围的最大值。该预设时间段可以是根据实际应用环境设置的高温时间段,并不做具体限定。
具体的,先计算各个逆变器在预设时间段内机内空气温度的均值,再判断各个逆变器在预设时间段内机内空气温度的均值是否大于预设温度值,若至少一个逆变器在预设时间段内机内空气温度的均值大于预设温度值,如Tt>TMAX,Tt为逆变器在预设时间段内机内空气温度的均值,TMAX为预设温度值,则判定相应逆变器在预设时间段内满足机内空气温度异常条件、执行步骤S302。
需要说明的是,步骤S301的具体过程还可以是:将满足Tt>TMAX的逆变器放入高温集合A中,将满足Tt≤TMAX的逆变器放入低温集合B中,再判断高温集合A是否为空;若高温集合A不为空,则判定高温集合A中的逆变器在预设时间段内满足机内空气温度异常条件、执行在步骤S302。
需要说明的是,上述过程中以在预设时间段内机内空气温度的均值作为判断依据仅是一种示例,也可以以在预设时间段内机内空气温度的中位值作为判断依据,在此不再一一赘述,均在本申请的保护范围内。
S302、依据各个逆变器的MPPT电压历史数据,判断满足机内空气温度异常条件的逆变器,在预设时间段内是否满足MPPT电压异常条件。
在光伏电站中,各个逆变器由于地理位置、工作环境以及自身参数等原因,会存在功率曲线相似的情况,因此,可以将与某个逆变器在除预设时间段外的其他时间段内,功率曲线相似度最高的逆变器,称为该逆变器的相似逆变器;此时,该MPPT电压异常条件为:预设时间段内MPPT电压的均值,大于对应相似逆变器在预设时间段内MPPT电压的均值。
具体的,可以判断满足机内空气温度异常条件的逆变器,在预设时间段内,其MPPT电压的均值是否大于对应相似逆变器在预设时间段内MPPT电压的均值;若至少一个满足机内空气温度异常条件的逆变器,在预设时间段内MPPT电压的均值大于对应相似逆变器在预设时间段内MPPT电压的均值,即MPPTt高>MPPTt相似,则判定相应逆变器在预设时间段内满足机内空气温度异常条件和MPPT电压异常条件、执行步骤S303。其中,MPPTt高为满足机内空气温度异常条件的逆变器在预设时间段内的MPPT的均值,MPPTt相似为对应相似逆变器在预设时间段内MPPT电压的均值。
需要说明的是,上述过程中以在预设时间段内MPPT电压的均值作为判断依据仅是一种示例,也可以以在预设时间段内MPPT电压的中位值作为判断依据,或者还可以以在预设时间段内历史正常MPPT电压值作为判断依据,任何能够表征在预设时间段内MPPT电压的正常值均可,在此不再一一赘述,均在本申请的保护范围内。将相应逆变器的在预设时间段内的MPPT电压的均值,与相似对应逆变器在预设时间段内的MPPT电压的均值进行比较,也仅是一种示例,将相应逆变器的在预设时间段内的MPPT电压的均值与其他相应值进行比较,也均在本申请的保护范围内。
S303、依据各个逆变器的有功功率历史数据,判断满足机内空气温度异常条件和MPPT电压异常条件的逆变器,在预设时间段内是否满足有功功率异常条件。
在实际应用中,该有功功率异常条件为:预设时间段内总有功功率,小于对应相似逆变器在预设时间段内总有功功率与预设降额系数的积;相似逆变器为与对应逆变器在除预设时间段外的其他时间段内,功率曲线相似度最高的逆变器。
具体的,判断满足机内空气温度异常条件和MPPT电压异常条件的逆变器,在预设时间段内的总有功功率是否小于对应相似逆变器在预设时间段内的总有功功率与预设降额系数的积;若至少一个满足机内空气温度异常条件和MPPT电压异常条件的逆变器,在预设时间段内满足该有功功率异常条件,即满足Pt高>Pt相似*M,则判定相应逆变器在预设时间段内满足机内空气温度异常条件、MPPT电压异常条件和有功功率异常条件、执行步骤S304。其中,Pt高为满足机内空气温度异常条件和MPPT电压异常条件的逆变器在预设时间段内的有功功率,Pt相似为对应相似逆变器在预设时间段内的有功功率,M为预设降额系数。
上述过程中以在预设时间段内有功功率的总值作为判断依据仅是一种示例,也可以以在预设时间段内有功功率的均值作为判断依据,或者还可以以预设时间段内的历史正常总有功功率作为判断依据,任何能够表征正常情况下预设时间段内总有功功率的阈值均可,在此不再一一赘述,均在本申请的保护范围内。将相应逆变器的在预设时间段内的总有功功率,与相似对应逆变器在预设时间段内的总有功功率进行比较,也仅是一种示例,将相应逆变器的在预设时间段内的总有功功率与其他相应值进行比较,也均在本申请的保护范围内。
需要说明的是,步骤S302、步骤S303和步骤S301为同一时段内,同时满足,才能够说明逆变器处于温升降额运行状态,因此,步骤S302、步骤S303的预设时间段为步骤S301判断出至少一个逆变器满足机内空气温度异常条件的时段,也即,若在一个时段内判断出逆变器满足机内空气温度异常条件,则继续判断在该时段内是否满足MPPT电压异常条件和有功功率异常条件。
S304、判定相应逆变器处于温升降额运行状态。
需要说明的是,若步骤S302、步骤S303和步骤S301中至少一个步骤判断出不满足,即光伏电站中不存在逆变器满足机内空气温度异常条件、MPPT电压异常条件或有功功率异常条件,则光伏电站无异常。
另外,为了实现上述过程,监控系统的处理器可以在执行步骤S102之前,预先设置上述过程中应用到的预设降额系数M、预设时间段和预设温度值TMAX,其具体设置时间以及设置值可以视其应用环境而定,均在本申请的保护范围内。
在本实施例中,通过将各个逆变器的机内空气温度历史数据、MPPT电压历史数据和有功功率历史数据来判断各个逆变器是否处于温升降额运行状态,实现从多方面判断逆变器是否处于温升降额运行状态,进一步提高了逆变器温升降额的诊断精度、逆变器故障检测精度。
在实际应用中,参见图4,在上述步骤S302之前,还包括:S401、确定满足机内空气温度异常条件的逆变器对应的相似逆变器。
需要说明的是,功率曲线最相似的两个逆变器,互为相似逆变器,如逆变器a1和逆变器b1的功率曲线的相似度最高,则逆变器a1是逆变器b1的相似逆变器,逆变器b1是逆变器a1的相似逆变器。
具体的,步骤S401的具体过程为:
(1)获取满足机内空气温度异常条件的逆变器的功率曲线,以及,各个不满足机内空气温度异常条件的逆变器的功率曲线。
例如,获取高温集合A中逆变器a1的功率曲线Pa1,即功率曲线Pa1为满足机内空气温度异常条件的一个逆变器的功率曲线;获取低温集合B中逆变器b1~bn的功率曲线Pb1~Pbn,低温集合B中有n个逆变器,即功率曲线Pb1~Pbn为不满足机内空气温度异常条件的各个逆变器的功率曲线。
(2)对于各个满足机内空气温度异常条件的逆变器,分别计算其功率曲线与各个不满足机内空气温度异常条件的逆变器的有功率曲线,在预设时间段外其他时间段的欧几里得距离。
例如,对于高温集合A中逆变器a1,分别计算功率曲线Pa1与功率曲线Pb1~Pbn,在预设时间段外其他时间段内的欧几里得距离。
在实际应用中,欧几里得距离的所采用的计算公式为:
dis=sqrt((x1-x2)^2+(y1-y2)^2);
其中,dis为欧几里得距离;sqrt为求开方根;(x1,y1)为满足机内空气温度异常条件的逆变器的功功率曲线在T时刻的点,(x2,y2)为相应的不满足机内空气温度异常条件的逆变器的功率曲线在T时刻的点。
(3)将各个欧几里得距离中的最小值对应的逆变器,作为与相应逆变器所对应的相似逆变器。
对于高温集合A中逆变器a1,有n个欧几里得距离disb1~disbn,其中欧几里得距离最小的逆变器bi(1<i<n)为其相似逆变器;对于高温集合A中的其他逆变器aj(1<j<n),其相似逆变器的确定过程与此类似,不再一一赘述。
在本实施例中,将满足机内空气温度异常条件的逆变器的功率曲线与各个不满足机内空气温度异常条件的逆变器的功率曲线之间的欧几里得距离,作为确定相似逆变器的依据,以使任一个逆变器满足机内空气温度异常条件时,均有对应的逆变器来作为参考,进一步提高了逆变器温升降额的诊断精度、逆变器故障检测精度。
本发明实施例提供了一种光伏电站的监控系统,参见图5,包括:处理器11、显示器12和操作台13。
显示器12用于显示处理器11生成的温升降额告警信号。
操作台13与处理器11相连,以使运维人员通过操作台13控制光伏电站中的各个逆变器。
处理器11用于执行上述实施例提供的逆变器温升降额的诊断方法。
该逆变器温升降额的诊断方法的具体过程及原理,详情参见上述实施例,在此不再一一赘述。
本发明实施例提供了一种光伏电站,参见图6(图6以3个逆变器和3个光伏阵列为例进行展示),包括:多个光伏阵列20、多个逆变器30以及上述实施例提供的光伏电站的监控系统10。
该光伏电站的监控系统10的具体结构及工作原理,详情参见上述实施例,在此不再一一赘述。
各个逆变器30的直流侧分别连接对应光伏阵列20。在实际应用中,各个逆变器30的直流侧还可以依次通过汇流箱、多个DC/DC变换器分别连接对应光伏阵列20(未进行图示),在此不作具体限定,视实际情况而定即可,均在本申请的保护范围内。
各个逆变器30的交流侧用于连接电网。在实际应用中,各个逆变器30的交流侧还可以依次通过变压器和并网开关接入电网(未进行图示),在此不作具体限定,视实际情况而定即可,均在本申请的保护范围内。
各个逆变器30均与监控系统10通信连接,以使监控系统10能够监控各个逆变器30的运行状态。
该光伏电站的监控系统10的具体结构和工作过程,详情参见上述实施例,在此不再一一赘述。
本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统或系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
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,在其它实施例中实现。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。