CN213754105U - 一种基于大数据的光伏电站智能管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于大数据的光伏电站智能管理系统，包括通过数据采集设备实时获取光伏电网供电系统中各设备电信号运行数据，对电信号运行数据数据处理后，利用分布式存储系统HDFS将电信号运行数据存储于数据存储中心；通过数据联动实时发布光伏电网供电系统中各设备电信号运行数据，以及根据电信号运行数据对设备进行诊断，并发出报警信息推送给监控终端；且监控终端通过访问远程监控管理中心，监控光伏电网供电系统中的各设备。本实用新型通过收集大量的光伏发电系统运行数据，以便分析管理，进而指导日常的光伏电站日常的运营活动，克服专业知识和系统认知深度对运维人员的限制，可以有效提升电站运营管理的智能化水平，具有良好的社会经济效益。

Description

一种基于大数据的光伏电站智能管理系统

技术领域

本实用新型涉及光伏电站管理技术领域，尤其涉及一种基于大数据的光伏电站智能管理系统。

背景技术

近年来，在能源匮乏和环境污染的巨大压力下，风能、水能、太阳能等有利于人与自然和谐发展的新能源的开发与利用得到大幅度推广，其中由于太阳能清洁环保，资源充足且容易获取，使得光伏发电被认为是最有前途的发电方式之一。

本申请发明人发现，随着近几年光伏行业的发展扩大，对光伏电站的运营管理越来越关注，基于互联网和信息化水平的提升，以大数据作为强有力的支撑，可以充分运用光伏电站生产运营数据分析、挖掘有用的信息指导电站决策，有效提升电站运营管理的智能化水平，提高电站经济效益。然而目前针对大型的光伏电站没有专门的管理平台，无法实现基于大数据的光伏电站的智能管理。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种基于大数据的光伏电站智能管理系统，解决了现有技术中大型光伏电站中基于大数据智能管理的技术问题，实现了电站管理人员及时掌握光伏电站性能状态，形成区域运维、集中运营的光伏电站管理模式，提升电站经济效益。

本申请实施例提供了一种基于大数据的光伏电站智能管理系统，包括：监控终端、远程监控管理中心、数据处理中心、数据存储中心、若干组数据采集设备和光伏电网供电系统；

所述数据处理中心分别与所述数据存储中心、各所述数据采集设备无线通信，通过所述数据采集设备实时获取所述光伏电网供电系统中各设备的电信号运行数据，对电信号运行数据数据处理后，利用分布式存储系统HDFS将电信号运行数据存储于所述数据存储中心；

所述远程监控管理中心分别与所述数据存储中心、所述监控终端无线通信，通过数据联动实时发布光伏电网供电系统中各设备的电信号运行数据，以及根据电信号运行数据对设备进行诊断，并发出报警信息推送给所述监控终端；且所述监控终端通过访问所述远程监控管理中心，监控所述光伏电网供电系统中的各设备。

进一步地，各所述光伏电网供电系统沿电流传输方向依次包括：光伏组件、汇流箱、并网逆变器、变压器、交流配电柜；通过所述交流配电柜接入电网；

所述光伏组件、汇流箱、并网逆变器、变压器以及交流配电柜分别与对应的所述数据采集设备通信。

进一步地，各所述光伏电网供电系统包括多块所述光伏组件，多块所述光伏组件通过串联与并联的方式连接后，与所述汇流箱相连。

进一步地，所述数据采集设备包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、功率传感器。

进一步地，还包括若干气象仪，各所述气象仪与所述数据处理中心无线通信；各所述气象仪分别实时监测各所述光伏电网供电系统的环境参数，并将环境参数发送给所述数据处理中心，数据处理后同步更新到所述数据存储中心中。

本申请实施例中提供的基于大数据的光伏电站智能管理系统，至少具有如下技术效果：

1，由于数据存储中心与若干数据采集设备通信，数据采集设备采集光伏电网供电系统中各个设备实时电信号运行数据，比如电压、电流、实时发电功率等，并汇聚到数据处理中心进行数据处理，比如数据格式转换、数据归一化等，各种电信号运行数据处理为便于分布式存储系统HDFS存储的数据格式，再存储于数据存储中心，采用分布式存储系统HDFS将海量历史数据与实时数据进行分析，实现对光伏电站设备的实时监控、发电功率预测与故障在线诊断。

2，由于监控终端访问远程监控管理中心，监控到光伏电网供电系统中的各设备，使得当光伏电网供电系统中的任一设备出现异常时，可通过监控终端(如，手机客户端或微信小程序)进行实时的故障报警，推送故障设备信息，获取精确的故障位置，以便提供有效的运维方案，改善运维人员工作条件，有效降低生产成本。

3，由于通过数据采集设备采集对应的光伏电网供电系统的各个设备，即一个数据采集设备(包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、功率传感器的集合)对应于一个光伏电网供电系统，一个数据采集设备中的各类采集设备采集光伏电网供电系统中的各电信号运行数据，以此实现收集大量的运行数据，以便分析管理，从而把分析结果作为依据，进而指导日常的光伏电站的运营活动，克服专业知识和系统认知深度对运维人员的限制，可以有效提升电站运营管理的智能化水平，提高电站经济效益，非常值得推广。

附图说明

图1为本实用新型的基于大数据的光伏电站智能管理系统的结构框图；

图2为本申请实施例的光伏电网供电系统的结构框图。

附图标号：

光伏电网供电系统10，数据采集设备20，数据处理中心30，数据存储中心40，远程监控管理中心50，监控终端60，光伏组件11，汇流箱12，并网逆变器13，变压器14，交流配电柜15。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参考图1所示，本申请实施例提供了一种基于大数据的光伏电站智能管理系统，包括：监控终端60、远程监控管理中心50、数据存储中心40、数据处理中心30、若干组数据采集设备20和光伏电网供电系统10。

数据处理中心30分别与数据存储中心40、各数据采集设备20通信，通过数据采集设备20实时获取光伏电网供电系统10中各设备电信号运行数据，对电信号运行数据数据处理后，利用分布式存储系统HDFS将电信号运行数据存储于数据存储中心40。

远程监控管理中心50分别与数据存储中心40、监控终端60通信，通过数据联动实时发布光伏电网供电系统10中各设备电信号运行数据，以及根据电信号运行数据对设备进行诊断，并发出报警信息推送给监控终端60；且监控终端60通过访问远程监控管理中心50，监控光伏电网供电系统10中的各设备。在一种实施例中，监控终端60包括但不限于手机客户端APP、微信小程序。进一步地，远程监控管理中心50根据实时的电信号运行数据以及海量的历史电信号运行数据，对光伏电网供电系统10进行实时监控、发电功率预测与故障在线诊断。当光伏电网供电系统10的设备出现异常时，向监控终端推送故障报警，并告知精确的故障位置，以及根据预存的操作方案，提供有效的运维方案，改善运维人员工作条件，有效降低生产成本。本实施例通过收集、分析光伏电站的大量运行数据，把分析结果作为依据，进而指导日常的运营活动，克服专业知识和系统认知深度对运维人员的限制，可以有效提升光伏电网供电系统10运营管理的智能化水平，提高电站经济效益。

参考图2所示，本实施例中的各光伏电网供电系统10沿电流传输方向依次包括：光伏组件11、汇流箱12、并网逆变器13、变压器14、交流配电柜15；通过交流配电柜15接入电网；光伏组件11、汇流箱12、并网逆变器13、变压器14以及交流配电柜15分别与对应的数据采集设备20通信。在一种实施例中，各光伏电网供电系统10包括多块光伏组件11，多块光伏组件11串联与并联的方式连接后，与汇流箱12相连。在一种实施例中，数据采集设备20包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、功率传感器。在一种实施例中，光伏组件11、汇流箱12、并网逆变器13、变压器14、交流配电柜15通过RS-485总线与数据采集设备20连接。

本实施例中的基于大数据的光伏电站智能管理系统还包括若干气象仪，各气象仪与数据处理中心30通信；各气象仪分别实时监测各光伏电网供电系统10的环境参数，并将环境参数发送给数据处理中心30，数据处理后同步更新到数据存储中心40中。即，各光伏电网供电系统10的环境参数同步存储于数据存储中心40中保存各个光伏电网供电系统10电信号运行数据的位置。

本实施例的基于大数据的光伏电站智能管理系统工作过程如下：

通过数据采集设备20实时采集光伏组件11、汇流箱12、并网逆变器13、变压器14、交流配电柜15等设备实时的电信号运行数据，同时通过气象仪实时采集光伏电网供电系统10的环境参数。本实施例中采用LoRa无线通信的方式获取所采集的电信号运行数据和环境参数，并经过数据处理转换后以分布式文件系统方式存储于数据存储中心40。本实施例中的各种数据可以运行于廉价的商用服务器上，它所具有的高容错、高可靠性、高可扩展性、高获得性、高吞吐率等特点，为海量数据提供了高容错的存储，为大数据集的应用处理奠定了基础。

将存储于数据存储中心40中的大量光伏电网供电系统10的电信号运行数据同步至远程监控管理中心50，通过预设的编程对电信号运行数据进行有效处理，获取光伏电网供电系统10中各设备的运行状态，可以通过监控终端60(如，手机终端或微信小程序)进行实时访问，包括访问各并网逆变器13日、周、月、年累计发电量及电站总发电量，以及在远程监控管理中心50将电信号运行数据绘制成便于用户观看的曲线形式，及各并网逆变器13、汇流箱12、光伏组件11日常运行数据、环境数据等，以图表结合的方式呈现出来。

根据所采集的光伏电网供电系统10历史发电功率数据，结合环境参数，利用XGboost机器学习算法进行编程，实现未来日、周的发电功率预测，以便指导日常运行调度决策的制定，并且预测结果可以作为判断故障发生的依据，当发电功率预测值与实际值偏差逐渐变大，判断出光伏电网供电系统10可能有故障发生，并根据监测异常，进行故障预警。当故障发生后，根据所采集的并网逆变器13、汇流箱12、光伏组件11数据进行故障诊断与定位，利用基于标准差的统计方法进行横向与纵向对比诊断，通过横向对比相同类别的设备，诊断出故障设备类型，并定位出故障具体位置，结合纵向对比单个设备历史运行情况诊断该设备自身是否发生故障，从不同的角度对不同故障类型，全方位检测并记录故障情况。根据故障诊断结果，结合预存的专家知识库，给出合理的运维建议，并通过监控终端60反馈给用户，以便运维人员及时有效地清除故障。当故障清除后，自动记录设备恢复的情况与具体时间，形成可视化报表，供用户查看，使其及时掌握光伏电站设备性能状态，实现光伏电网供电系统10的智能化管理水平。

因此，本实施例的基于大数据的光伏电站智能管理系统至少具有如下有益效果：

光伏电站实时运行状态监测。利用数据采集设备20采集光伏电网供电系统10中各设备的实时电信号运行数据，将其传输至数据处理中心30处理后，存储在数据存储中心40，远程监控管理中心50同步获取实时的电信号运行数据，并对实时的以及历史的电信号运行数据进行有效处理，将光伏电网供电系统10运行状态通过监控终端60展示出来，使用户能够直观的查看电站实时运行情况。

光伏电站发电功率预测。运用大量光伏电网供电系统10的历史发电功率数据与相关环境数据，通过人工智能算法进行发电功率预测，指导、改进线下的运营调度策略，提高运营质量。

光伏电站设备故障报警、诊断及定位。分析光伏电网供电系统10海量历史数据与实时数据，实现光伏电网供电系统10中设备故障的在线报警、诊断及定位，提升设备可靠性，通过监控终端60将故障情况及时反馈给用户，并提供有效的故障对应方案。

光伏电站智能化运维与管理。便于用户及时掌握光伏电网供电系统10性能状态，形成区域运维、集中运营的光伏电站管理模式，提升电站经济效益。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种基于大数据的光伏电站智能管理系统，其特征在于，包括：监控终端、远程监控管理中心、数据处理中心、数据存储中心、若干组数据采集设备和光伏电网供电系统；

数据处理中心分别与所述数据存储中心、各所述数据采集设备无线通信，通过所述数据采集设备实时获取所述光伏电网供电系统中各设备电信号运行数据，对电信号运行数据数据处理后，利用分布式存储系统HDFS将电信号运行数据存储于所述数据存储中心；

所述远程监控管理中心分别与所述数据存储中心、所述监控终端无线通信，通过数据联动实时发布光伏电网供电系统中各设备的电信号运行数据，以及根据电信号运行数据对设备进行诊断，并发出报警信息推送给所述监控终端；且所述监控终端通过访问所述远程监控管理中心，监控所述光伏电网供电系统中的各设备。

2.如权利要求1所述的基于大数据的光伏电站智能管理系统，其特征在于，各所述光伏电网供电系统沿电流传输方向依次包括：光伏组件、汇流箱、并网逆变器、变压器、交流配电柜；通过所述交流配电柜接入电网；

所述光伏组件、汇流箱、并网逆变器、变压器以及交流配电柜分别与对应的所述数据采集设备相连。

3.如权利要求2所述的基于大数据的光伏电站智能管理系统，其特征在于，各所述光伏电网供电系统包括多块所述光伏组件，多块所述光伏组件通过串联与并联的方式连接后，与所述汇流箱通信。

4.如权利要求2所述的基于大数据的光伏电站智能管理系统，其特征在于，所述数据采集设备包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、功率传感器。

5.如权利要求1所述的基于大数据的光伏电站智能管理系统，其特征在于，还包括若干气象仪，各所述气象仪与所述数据处理中心无线通信；各所述气象仪分别实时监测各所述光伏电网供电系统的环境参数，并将环境参数发送给所述数据处理中心，数据处理后同步更新到所述数据存储中心中。

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