CN116054736A - 一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统,该系统包括依次连接的数据采集模块、大数据服务器和可视化云平台,可视化云平台包括:电站指标模块,用于可视化展示光伏电站各站场的相关信息,以及概览损失分解和运维建议信息;损失分析模块,用于对光伏电站各站场的采集数据进行损失分析;运维建议模块,用于依据损失分析模块得出的分析结果给出对应的建议整改措施;分析工具模块,用于对光伏电站各站场中每项指标数据进行分析处理;故障预警模块,用于展示光伏电站中各组件出现故障的概率并进行预警。与现有技术相比,本发明实现了对光伏电站的精细化运维管理,可视化程度高,便于提高光伏电站的发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电站故障诊断技术领域,尤其是涉及一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统。
背景技术
光伏故障预警和诊断信息系统是针对光伏组件故障和预警的系统。系统将各个分散的场站结合在一起搭建了一个诊断系统,它是各种场站之间的纽带,通过它来验证各场站的运作效果,光伏故障预警和诊断的目的是为了提高场站的发电效率,完成企业最终设定的目标。
数量众多、基址分散、管理程度低的光伏电站很难集中在一起,实现精细化管理,需要等现场场站查出故障反馈给运维人员,运维人员才能去检修,但场站分布范围较广,运维人员去维护起来比较困难。
因此针对上述问题,提出了一种基于大数据的光伏电站故障预警和诊断信息系统。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统,实现了对光伏电站的精细化运维管理,可视化程度高,便于提高光伏电站的发电效率
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
本发明一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统,该系统包括依次连接的数据采集模块、大数据服务器和可视化云平台,所述可视化云平台包括:
电站指标模块,用于可视化展示光伏电站各站场的相关信息,以及概览损失分解和运维建议信息;
损失分析模块,用于对光伏电站各站场的采集数据进行损失分析;
运维建议模块,用于依据损失分析模块得出的分析结果给出对应的建议整改措施;
分析工具模块,用于对光伏电站各站场中每项指标数据进行分析处理;
故障预警模块,用于展示光伏电站中各组件出现故障的概率并进行预警。
优选地,所述系统的数据链路传输结构为:
光伏电站各站场通过数据采集机实时采集数据,并通过连接端口将数据上传至大数据服务器中,通过可视化云平台对所有上传的数据进行监控以及故障诊断。
优选地,所述大数据服务器为大数据集群服务器。
优选地,所述损失分析模块配置有:
损失分解子模块,用于展示光伏电站的损失分解结果;
灰尘分析子模块,用于根据逆变器的每天性能指标自动计算灰尘损失速率;
阴影分析子模块,用于展示因组件间阴影或者附近障碍物阴影导致的发电量损失;
逆变器停机分析子模块,用于将光伏电站的停机时间按照停机原因和停机时长进行分类以鉴别光伏电站的潜在停机原因;
逆变器效率分析子模块,用于展示汇总的和单个逆变器将光伏阵列的直流功率转换为输入电网的交流功率所损失的发电量,每个逆变器的效率以条形图形式降序排列;
组串分析子模块,用于展示组串停机和低性能分析结果;
衰减分析子模块,用于展示组件的衰减情况。
优选地,所述损失分解子模块上概览有雪覆盖、灰尘损失、组串停机、组串低性能、逆变器停机的损失项。
优选地,所述组串分析子模块,用于展示组串停机和低性能分析结果,具体为:组串停机分析展示用户选择的时间范围内不发电的组串,通过组串低性能分析对比图展示在用户选择的时间范围内每个逆变器下的组串低性能损失,根据损失的大小降序排列。
优选地,所述分析工具模块配置有:
指标分析子模块,用于展示选定时间范围的与电站发电量损失有关的各种时间序列的指标图表;
清洗计划子模块,用于协助运维计算最经济的组件清洗日期来安排电站的清洗计划;
每日图表子模块,用于展示逆变器级别的每天时间序列数据,包括功率、发电损失数据;
数据质量子模块,用于对数据进行清洗及筛选;
传感器分析子模块,用于基于设备传输的有效数据对标理论数据的计算,综合分析设备的传感器数据偏差以定位出问题。
优选地,所述故障预警模块为配置有故障预测模型,用于展示光伏电站中各个组件出现故障的概率情况。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1)本发明通过大数据系统诊断出的故障和预警和现场场站所检出的故障有机地结合在一起比较,使得运维人员检修起来更加便利;
2)通过电站指标模块可以查看场站的基本信息,损失分解,运维建议的概览。通过运维建议可以提高电站发电量的整改措施类别,运维人员基于可以挽回的行动项进行运维行动。通过损失分析可以精确地查出造成光伏电站发电量损失的不同原因,从而有针对性地进行运维;
3)通过故障预警模块可以提前知道各组件出现故障的概率情况,为运维做好相应的准备;
4)通过分析工具模块对每项指标进行分析,从而指定具体地清洗计划,并通过海量的数据清洗,帮助系统分析,定位出问题原因及时间,提出精确有效的整改方法。
附图说明
图1为本发明的系统功能结构示意图;
图2为信息传输链路结构示意图。
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,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
实施例
本实施例给出了一种基于大数据的光伏电站故障预警和诊断信息系统,该系统包括依次连接的数据采集模块、大数据服务器和可视化云平台,可视化云平台包括电站指标模块1、运维建议模块2、损失分析模块3、分析工具模块4、故障预警模块5。损失分析模块3连接有损失分解6、灰尘分析7、阴影分析8、组串分析9、逆变器停机分析10、逆变器效率分析11、衰减分析12;分析工具模块4连接有指标计划模块13、清洗计划模块14、每日图表模块15、数据质量模块16、传感器分析模块17。
电站指标模块1提供电站的基本信息、电站发电量和损失发电量分析、场站的基本指标、系统运行时间可利用率、数据可利用率。基于历史数据分析给出最近的运维数据。
运维建议模块2列出了可以提高电站发电量的整改措施类别,运维人员基于可挽回的行动项进行运维行动,采取运维行动后,根据整改措施的每周影响及整改成本,估算得到的投资回收时间。
损失分析模块3包括:损失分解6、灰尘分析7、阴影分析8、组串分析9、逆变器停机分析10、逆变器效率分析11、衰减分析12。损失分解模块6可以概览雪覆盖、灰尘损失、组串停机、组串低性能、逆变器停机等损失项,并通过柱状图的形式列出了所产生的各种形式的电量损失;灰尘分析模块7展示了组串中的组件灰尘累计情况,降雨事件,发电量损失等详细信息,灰尘的累计速率大小与道路的距离,组件的倾角,以及其他设计和环境因素有关,当电站有多个累积速率时,将电站划分不同区域是有用的,同时相关算法需要依赖场站降雨数据,降雨数据通过相应的气象站测得;阴影分析模块8提供了因组件行间阴影或者附近障碍物阴影导致的发电量损失,阴影损失包括实际阴影损失和发电量模型计算的理论阴影损失,阴影损失算法预估在当天相同运行条件下的电站的发电功率,并且计算预估的发电功率和实际发电功率短时间区间范围的功率偏差以计算阴影损失;组串分析9展示了组串停机和低性能分析,组串停机分析展示了用户选择的时间范围内不发电的组串,组串停机损失是将逆变器停机,限电考虑后估算得到的发电量损失,组串低性能分析对比图展示了在用户选择的时间范围内每个逆变器下的组串低性能损失,它们根据损失的大小降序排列;逆变器停机分析10将光伏电站的停机时间按照停机原因和停机时长进行分类,有助于鉴别光伏电站潜在的停机原因,停机分析算法将单个逆变器的连续停机看成一个停机事件。对于一个电站的所有停机事件,该算法将同时发生或者几乎同时发生的停机事件看成聚合停机事件,因不同原因或者不同时间区间发生的单个逆变器的停机事件会聚合成另外的停机事件;逆变器效率分析11展示了汇总的和单个的逆变器将光伏阵列的直流功率转换为输入电网的交流功率这个过程损失的发电量,每个逆变器的效率以条形图形式降序排列,帮助用户快速定位低性能逆变器,由于逆变器在设计时,逆变器转换效率是额定的,因此逆变器的效率很难提高,如果有些逆变器的转换效率比额定转换效率低一点点,这有可能是因为电站的设计或者季节变换导致的,如果逆变器的发电效率比出厂说明书上的效率低很多,该逆变器可能需要厂家进行保修;衰减分析模块12展示组件衰减情况、相较于额定功率的电站整体性能以及分析晚启机的频次来表征可能存在的绝缘材料完整性问题,衰减分析算法需要两年以上的电站历史数据,年衰减分析年平均衰减率,通过分析历史数据集的性能趋势得出。
分析工具模块4包括:指标计划模块13、清洗计划模块14、每日图表模块15、数据质量模块16、传感器分析模块17。指标计划模块13展示了选定时间范围的与电站发电量损失有关的各种时间序列的指标图表,这些图表解释了电站性能;清洗计划模块14可以帮助运维人员计算最划算的组件清洗日期来安排电站的清洗计划,利用清洗时间表来计算每年的清洗次数,清洗时间表决定了电站的每个区域的组件清洗计划;每日图表15展示了逆变器级别的每天时间序列数据,包括功率、发电损失数据;数据质量16通过先进的数据处理方法将海量数据进行清洗和筛选,消除卡值、越限及死数;传感器分析17基于设备传输的有效数据对标理论数据的计算,综合分析设备的传感器数据偏差,定位出问题原因及时间,提出精确有效的整改方法。
故障预警模块5展示了光伏电站中各个组件出现故障的概率情况,通过将先前测出的大量故障数据输入模型,计算各状态下故障出现的概率情况,方便运维人员提前了解哪些组件可能会发生故障,从而为光伏组件检修提前做好准备。
如图2所示,为本发明的信息链路图,光伏场站数据通过实时数据采集机采集数据,工程师通过连接端口监控数据,所监测到的数据上传到大数据集群服务器中,并通过可视化云平台监控所有上传场站数据。
综上该基于大数据的光伏电站故障预警和诊断信息系统,大数据系统诊断出的故障和预警和现场场站所检出的故障有机地结合在一起比较,使得运维人员检修起来更加便利。通过电站指标模块可以查看场站的基本信息,损失分解,运维建议的概览。通过运维建议可以提高电站发电量的整改措施类别,运维人员基于可以挽回的行动项进行运维行动。通过损失分析可以精确地查出造成光伏电站发电量损失的不同原因,从而有针对性地进行运维。通过故障预警模块可以提前知道各组件出现故障的概率情况,为运维做好相应的准备。通过分析工具模块对每项指标进行分析,从而指定具体地清洗计划,并通过海量的数据清洗,帮助系统分析,定位出问题原因及时间,提出精确有效的整改方法
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统,其特征在于,该系统包括依次连接的数据采集模块、大数据服务器和可视化云平台,所述可视化云平台包括:
电站指标模块,用于可视化展示光伏电站各站场的相关信息,以及概览损失分解和运维建议信息;
损失分析模块,用于对光伏电站各站场的采集数据进行损失分析;
运维建议模块,用于依据损失分析模块得出的分析结果给出对应的建议整改措施;
分析工具模块,用于对光伏电站各站场中每项指标数据进行分析处理;
故障预警模块,用于展示光伏电站中各组件出现故障的概率并进行预警。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统,其特征在于,所述系统的数据链路传输结构为:
光伏电站各站场通过数据采集机实时采集数据,并通过连接端口将数据上传至大数据服务器中,通过可视化云平台对所有上传的数据进行监控以及故障诊断。
3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统,其特征在于,所述大数据服务器为大数据集群服务器。
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统,其特征在于,所述损失分析模块配置有:
损失分解子模块,用于展示光伏电站的损失分解结果;
灰尘分析子模块,用于根据逆变器的每天性能指标自动计算灰尘损失速率;
阴影分析子模块,用于展示因组件间阴影或者附近障碍物阴影导致的发电量损失;
逆变器停机分析子模块,用于将光伏电站的停机时间按照停机原因和停机时长进行分类以鉴别光伏电站的潜在停机原因;
逆变器效率分析子模块,用于展示汇总的和单个逆变器将光伏阵列的直流功率转换为输入电网的交流功率所损失的发电量,每个逆变器的效率以条形图形式降序排列;
组串分析子模块,用于展示组串停机和低性能分析结果;
衰减分析子模块,用于展示组件的衰减情况。
5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统,其特征在于,所述损失分解子模块上概览有雪覆盖、灰尘损失、组串停机、组串低性能、逆变器停机的损失项。
6.根据权利要求4所述的一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统,其特征在于,所述组串分析子模块,用于展示组串停机和低性能分析结果,具体为:组串停机分析展示用户选择的时间范围内不发电的组串,通过组串低性能分析对比图展示在用户选择的时间范围内每个逆变器下的组串低性能损失,根据损失的大小降序排列。
7.根据权利要求1所述的一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统,其特征在于,所述分析工具模块配置有:
指标分析子模块,用于展示选定时间范围的与电站发电量损失有关的各种时间序列的指标图表;
清洗计划子模块,用于协助运维计算最经济的组件清洗日期来安排电站的清洗计划;
每日图表子模块,用于展示逆变器级别的每天时间序列数据,包括功率、发电损失数据;
数据质量子模块,用于对数据进行清洗及筛选;
传感器分析子模块,用于基于设备传输的有效数据对标理论数据的计算,综合分析设备的传感器数据偏差以定位出问题。
8.根据权利要求1所述的一种基于大数据的光伏电站故障预警和信息诊断系统,其特征在于,所述故障预警模块为配置有故障预测模型,用于展示光伏电站中各个组件出现故障的概率情况。
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