CN114915029A - 一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台 - Google Patents

一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台，涉及分布式光伏发电技术领域，该分布式光伏电站远程在线智能监测平台，包括监测中心以及设置在多座分布式光伏电站的监测子系统；多座分布式光伏电站的光伏组件发电分别经过汇流箱汇流、逆变器转换最后与电网合并。本发明针对光伏发电系统中设备地域分散、数量多、运维难、缺乏有效的诊断分析手段进而影响系统可靠性供电问题，提出了基于虚拟现实多维信息实时关联映射技术，集信息采集、状态感知、运维管控于一体的全景可视化运维管理平台；结合地理信息、实时气象数据、发电数据、预测数据、故障数据等进行多源数据融合与数据挖掘分析，达到了对分布式光伏电站进行实时监测的目的。

Description

一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台
技术领域
本发明涉及分布式光伏发电技术领域，具体为一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台。
背景技术
随着光伏电站在发电技术上的不断提升和并网运行规模的逐渐增大，光伏电站及其设备运行的优化、检修维护等问题也随之凸显出来，目前国内外分布式光伏发电工程建设运行过程中主要暴露出来的问题有系统可扩展性差、抗扰动能力弱、难调度和运维困难等，制约了光伏产业的发展。关键发电设备故障严重影响到光伏电站安全稳定运行。光伏电站的平稳运行，不仅需要良好的光伏设备和相关光伏技术支撑，更需要光伏发电系统“零故障”运行。为了实现光伏电站“零故障”运行，就必须对光伏电站进行实时监测。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台，用于实现对分布式光伏电站进行实时监测的目的。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台，包括监测中心以及设置在多座分布式光伏电站的监测子系统；多座分布式光伏电站的光伏组件发电分别经过汇流箱汇流、逆变器转换最后与电网合并。
所述监测子系统包括用于监测光伏组件所在位置的发电环境气象数据的环境监测系统、用于监测光伏组件、汇流箱、逆变器等设备的电气设备工作状态数据的设备监测系统、用于监测光伏组件、汇流箱、逆变器以及逆变器与电网之间公共连接点的工作电路数据的电气监测系统。
多座分布式光伏电站的众多监测子系统分别通过光伏电站对应的无线传输模块一将发电环境气象数据、电气设备工作状态数据以及工作电路数据上传到监测中心，监测中心的无线传输模块二接收监测数据后，穿过防火墙传递到历史工作数据库、发电预测系统、设备运行数据库以及设备状态预测系统中。
所述历史工作数据库和设备运行数据库接收并更新数据。
所述发电预测系统的气象预测模块对比上传的发电环境气象数据以及历史工作数据库中历史的发电环境气象数据，对环境气象进行预测；发电预测系统的功率预测模块对比上传的工作电路数据以及历史工作数据库中历史的工作电路数据，同时综合预测的环境气象数据对发电功率进行预测，并将结果上传至用户端系统。
所述设备状态预测系统对比上传的电气设备工作状态数据以及设备运行数据库中历史的电气设备工作状态数据，对电气设备工作状态进行预测，故障分析系统对预测的电气设备工作状态进行故障分析，并将预测发生的故障数据上报至用户端系统。
所述电气监测系统包括针对光伏组件的发电电能监测模块、针对汇流箱的输出电能监测模块以及针对逆变器与电网之间公共连接点的并网电能监测模块。
所述并网电能监测模块至少包括电压偏差监测、频率偏差监测、电压谐波监测、谐波总畸变率监测、电流谐波监测、电压波动监测和电压暂将监测。
优选的，所述环境监测系统至少包括光伏组件所在位置的环境温度监测、风速监测、风向监测和光照强度监测。
优选的，所述设备监测系统至少包括光伏组件、汇流箱、逆变器等电气设备所在位置的红外摄像机、高清摄像机和巡检无人机。
优选的，所述发电电能监测模块至少包括针对光伏组件的发电电压监测、发电电流监测、工作温度监测和发电功率监测。
优选的，所述输出电能监测模块至少包括针对汇流箱的输出电压监测、输出电流监测和输出功率监测。
优选的，预测的时间尺度分为超短期和短期，分别对应未来15分钟～4小时以及未来0～72小时的输出功率预测，预测的时间分辨率均不小于15分钟。
优选的，发电环境气象数据、电气设备工作状态数据以及工作电路数据的传输时间间隔不大于5分钟，数据延迟不超过1分钟，且数据传输畅通率不小于95％。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明针对光伏发电系统中设备地域分散、数量多、运维难、缺乏有效的诊断分析手段进而影响系统可靠性供电问题，提出了基于虚拟现实多维信息实时关联映射技术，集信息采集、状态感知、运维管控于一体的全景可视化运维管理平台；结合地理信息、实时气象数据、发电数据、预测数据、故障数据等进行多源数据融合与数据挖掘分析，实现了光伏发电系统的远程诊断与预警分析，达到了对分布式光伏电站进行实时监测的目的。
附图说明
图1为本发明系统原理图；
图2为本发明电气监测系统原理图；
图3为本发明并网电能监测模块原理图；
图4为本发明环境监测系统原理图；
图5为本发明设备监测系统原理图；
图6为本发明发电电能监测模块原理图；
图7为本发明输出电能监测模块原理图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
如图1-7所示，本发明提供一种技术方案：一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台，包括监测中心以及设置在多座分布式光伏电站的监测子系统；多座分布式光伏电站的光伏组件发电分别经过汇流箱汇流、逆变器转换最后与电网合并。
所述监测子系统包括用于监测光伏组件所在位置的发电环境气象数据的环境监测系统、用于监测光伏组件、汇流箱、逆变器等设备的电气设备工作状态数据的设备监测系统、用于监测光伏组件、汇流箱、逆变器以及逆变器与电网之间公共连接点的工作电路数据的电气监测系统。
多座分布式光伏电站的众多监测子系统分别通过光伏电站对应的无线传输模块一将发电环境气象数据、电气设备工作状态数据以及工作电路数据上传到监测中心，监测中心的无线传输模块二接收监测数据后，穿过防火墙传递到历史工作数据库、发电预测系统、设备运行数据库以及设备状态预测系统中。
所述历史工作数据库和设备运行数据库接收并更新数据。
所述发电预测系统的气象预测模块对比上传的发电环境气象数据以及历史工作数据库中历史的发电环境气象数据，对环境气象进行预测；发电预测系统的功率预测模块对比上传的工作电路数据以及历史工作数据库中历史的工作电路数据，同时综合预测的环境气象数据对发电功率进行预测，并将结果上传至用户端系统。
所述设备状态预测系统对比上传的电气设备工作状态数据以及设备运行数据库中历史的电气设备工作状态数据，对电气设备工作状态进行预测，故障分析系统对预测的电气设备工作状态进行故障分析，并将预测发生的故障数据上报至用户端系统。
所述电气监测系统包括针对光伏组件的发电电能监测模块、针对汇流箱的输出电能监测模块以及针对逆变器与电网之间公共连接点的并网电能监测模块。
所述并网电能监测模块至少包括电压偏差监测、频率偏差监测、电压谐波监测、谐波总畸变率监测、电流谐波监测、电压波动监测和电压暂将监测。
作为本发明的一种技术优化方案，所述环境监测系统至少包括光伏组件所在位置的环境温度监测、风速监测、风向监测和光照强度监测。
作为本发明的一种技术优化方案，所述设备监测系统至少包括光伏组件、汇流箱、逆变器等电气设备所在位置的红外摄像机、高清摄像机和巡检无人机。
作为本发明的一种技术优化方案，所述发电电能监测模块至少包括针对光伏组件的发电电压监测、发电电流监测、工作温度监测和发电功率监测。
作为本发明的一种技术优化方案，所述输出电能监测模块至少包括针对汇流箱的输出电压监测、输出电流监测和输出功率监测。
作为本发明的一种技术优化方案，预测的时间尺度分为超短期和短期，分别对应未来15分钟～4小时以及未来0～72小时的输出功率预测，预测的时间分辨率均不小于15分钟。
作为本发明的一种技术优化方案，发电环境气象数据、电气设备工作状态数据以及工作电路数据的传输时间间隔不大于5分钟，数据延迟不超过1分钟，且数据传输畅通率不小于95％。
需要说明的是，在本文中，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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台，其特征在于：包括监测中心以及设置在多座分布式光伏电站的监测子系统；多座分布式光伏电站的光伏组件发电分别经过汇流箱汇流、逆变器转换最后与电网合并；
所述监测子系统包括用于监测光伏组件所在位置的发电环境气象数据的环境监测系统、用于监测光伏组件、汇流箱、逆变器等设备的电气设备工作状态数据的设备监测系统、用于监测光伏组件、汇流箱、逆变器以及逆变器与电网之间公共连接点的工作电路数据的电气监测系统；
多座分布式光伏电站的众多监测子系统分别通过光伏电站对应的无线传输模块一将发电环境气象数据、电气设备工作状态数据以及工作电路数据上传到监测中心，监测中心的无线传输模块二接收监测数据后，穿过防火墙传递到历史工作数据库、发电预测系统、设备运行数据库以及设备状态预测系统中；
所述历史工作数据库和设备运行数据库接收并更新数据；
所述发电预测系统的气象预测模块对比上传的发电环境气象数据以及历史工作数据库中历史的发电环境气象数据，对环境气象进行预测；发电预测系统的功率预测模块对比上传的工作电路数据以及历史工作数据库中历史的工作电路数据，同时综合预测的环境气象数据对发电功率进行预测，并将结果上传至用户端系统；
所述设备状态预测系统对比上传的电气设备工作状态数据以及设备运行数据库中历史的电气设备工作状态数据，对电气设备工作状态进行预测，故障分析系统对预测的电气设备工作状态进行故障分析，并将预测发生的故障数据上报至用户端系统；
所述电气监测系统包括针对光伏组件的发电电能监测模块、针对汇流箱的输出电能监测模块以及针对逆变器与电网之间公共连接点的并网电能监测模块；
所述并网电能监测模块至少包括电压偏差监测、频率偏差监测、电压谐波监测、谐波总畸变率监测、电流谐波监测、电压波动监测和电压暂将监测。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台，其特征在于：所述环境监测系统至少包括光伏组件所在位置的环境温度监测、风速监测、风向监测和光照强度监测。
3.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台，其特征在于：所述设备监测系统至少包括光伏组件、汇流箱、逆变器等电气设备所在位置的红外摄像机、高清摄像机和巡检无人机。
4.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台，其特征在于：所述发电电能监测模块至少包括针对光伏组件的发电电压监测、发电电流监测、工作温度监测和发电功率监测。
5.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台，其特征在于：所述输出电能监测模块至少包括针对汇流箱的输出电压监测、输出电流监测和输出功率监测。
6.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台，其特征在于：预测的时间尺度分为超短期和短期，分别对应未来15分钟～4小时以及未来0～72小时的输出功率预测，预测的时间分辨率均不小于15分钟。
7.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站远程在线智能监测平台，其特征在于：发电环境气象数据、电气设备工作状态数据以及工作电路数据的传输时间间隔不大于5分钟，数据延迟不超过1分钟，且数据传输畅通率不小于95％。
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