一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法，步骤一，根据光伏发电设备的连接结构，建立相应的数据模型；步骤二，将监控系统采集的光伏发电设备实时运行数据导入数据模型中；步骤三，对数据模型中的实时运行数据和历史数据进行分析，诊断光伏发电设备的故障；步骤四，对故障进行人工确认。本发明建立与光伏发电设备的连接结构相应的数据模型，利用监控系统采集光伏发电设备实时运行数据，并将数据导入数据模型，通过对数据模型中的数据和历史数据进行分析，诊断光伏发电设备的故障，避免因局部长期不易发现的故障点而导致的光伏电站发电效率降低；同时本发明不需要额外在光伏电站中增加专业故障诊断装置，降低投资成本。
【专利说明】一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法，属于绿色能源发电【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一，光伏发电作为一种新兴绿色能源产业，逐步得到了国家的重视与扶持。但是由于光伏电站中的光伏发电板件数量巨大，光伏发电板件受内、外因素造成的故障率较高，以及光伏板件至汇流箱之间的集电线路发生断路时不宜被察觉等原因，会导致光伏发电的光电转换率逐步降低，造成运维成本的增大及电力资源的浪费。
[0003]此外，光伏发电较风力发电等其他新能源发电而言，存在着投资回收期长的缺点。若在光伏电站中增加专业故障诊断装置，将会大大增加光伏电站的投资成本。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法，包括以下步骤，
步骤一，根据光伏发电设备的电气连接结构，建立相应的数据模型；
步骤二，将监控系统采集的光伏发电设备实时运行数据实时写入数据模型中；
步骤三，诊断光伏发电设备是否有故障，如果有则转至步骤四，如果没有则转至步骤五；
步骤四，对故障进行人工确认，转至步骤五；
步骤五，人工判断是否需要退出诊断方法，如果是则结束，如果不是则转至步骤二。
[0006]所述数据模型为与光伏发电设备的电气连接结构对应的数据库。
[0007]所述光伏发电设备的电气连接结构为拓扑结构，所述拓扑结构为:一个光伏电站包括多个光伏逆变器，一个光伏逆变器连接多个汇流箱，一个汇流箱连接多条支路，一条支路串联连接多个光伏发电板件。
[0008]诊断光伏发电设备是否有故障的过程为，
I)根据策略一进行诊断；
策略一的过程如下:
Al)检查一汇流箱连接的各支路的电流值；
A2)比较该汇流箱连接的各支路的电流值；
A3)判断各支路的电流值是否为异常值；如果是转至A4，如果不是，则检查下一个汇流箱连接的各支路的电流值，转至A2 ；
A4)记录所有的异常值以及异常值对应的异常信号点； A5)遍历所有异常值，判断各异常值的数值是否为O，如果为O，转至A6 ;
A6)判断电流值为O的支路在历史数据中是否有电流值为O的记录，如果有则转至A7 ；如果没有则转至AS;
A7)判定与异常信号点相关的支路熔断器熔断或与该支路连接的电路断路；
A8)删除该支路的异常记录；
2)根据策略二进行诊断；
策略二的过程如下:
BI)计算一汇流箱连接的各支路的等效电流值；
B2)比较该汇流箱连接的各支路的等效电流值；
B3)判断各支路的等效电流值是否为异常值；如果是转至B4，如果不是，转至B5 ；
B4)记录所有的异常值以及异常值对应的异常信号点；转至B6 ；
B5)判断该支路的历史数据中是否有异常记录，如果有则删除历史数据中的异常记录，计算下一个汇流箱连接的各支路的等效电流值，转至B2 ;如果没有，计算下一个汇流箱连接的各支路的等效电流值，转至B2 ；
B6)遍历所有的异常信号点，判断各异常信号点的历史数据中是否存在异常记录，如果有，转至B7 ；
B7)判定与异常信号点相关的支路所串联的光伏板件部分损坏或遭遮挡；
3)根据策略三进行诊断；
策略三的过程如下:
Cl)计算一光伏逆变器连接的各汇流箱的等效电流值；
C2)比较该光伏逆变器连接的各汇流箱的等效电流值；
C3)判断各汇流箱的等效电流值是否为异常值；如果是转至C4，如果不是，转至C5 ； C4)记录所有的异常值以及异常值对应的异常信号点；转至C6 ；
C5)判断该汇流箱的历史数据中是否有异常记录，如果有则删除历史数据中的异常记录，计算下一个光伏逆变器连接的各汇流箱的等效电流值，转至C2 ;如果没有，计算下一个光伏逆变器连接的各汇流箱的等效电流值，转至C2 ；
C6)遍历所有的异常信号点，判断各异常信号点的历史数据中是否存在异常记录，如果有，转至C7 ；
C7)判定与异常信号点相关的汇流箱所串联的光伏板件部分损坏或遭遮挡；
4)根据策略四进行诊断；
策略四的过程如下:
Dl)设定一间隔时间；
D2)按照间隔时间以队列形式循环存储数据模型中的数据；
D3)将当前的数据与上两期存储的数据进行比较，如果连续三期的数据相同，则判定当前为因夜间断电或通讯链路故障导致的汇流箱通讯中断；
5)根据策略五进行诊断；
策略五的过程如下:
依据汇流箱的自诊断故障告警信息判定汇流箱的故障原因；
6)根据策略六进行诊断； 策略六的过程如下:
依据光伏逆变器的自诊断故障告警信息判定光伏逆变器的故障原因。
[0009]所述判断异常值的方法采用的是拉依达准则法，即异常值是指一组测定之中与平均值的偏差超过k倍标准的测定值，所述k为可调值。
[0010]所述k的取值为2。
[0011]本发明所达到的有益效果:本发明建立与光伏发电设备的连接结构相应的数据模型，利用监控系统采集光伏发电设备实时运行数据，并将数据实时写入数据模型，通过对数据模型中的数据和历史数据进行分析，诊断光伏发电设备的故障，避免因局部长期不易发现的故障点而导致的光伏电站发电效率降低；同时本发明不需要额外在光伏电站中增加专业故障诊断装置，降低投资成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的流程图。
[0013]图2为光伏发电设备数据模型的示意图。
[0014]图3为支路串联连接多个光伏发电板件的示意图。
[0015]图4为策略一的逻辑图。
[0016]图5为策略二的逻辑图。
[0017]图6为策略三的逻辑图。
[0018]图7为策略四的逻辑图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0020]如图1所示，一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法，包括以下步骤: 步骤一，根据光伏发电设备的电气连接结构，建立相应的数据模型，该数据模型为与光伏发电设备的电气连接结构对应的数据库。
[0021]如图2和3所不,光伏发电设备的电气连接结构为拓扑结构,一个光伏电站包括多个光伏逆变器，一个光伏逆变器连接多个汇流箱，一个汇流箱连接多条支路，一条支路串联连接多个光伏发电板件。
[0022]与拓扑结构对应的数据模型如下:
数据模型中包含多个光伏逆变器，分别记为光伏逆变器1、光伏逆变器2、……、光伏逆变器η ;
一个光伏逆变器连接多个汇流箱，例如，光伏逆变器I连接的汇流箱分别记为汇流箱1-1、汇流箱1-2、……、汇流箱l-m1;
一个汇流箱中连接多条支路，例如，汇流箱1-1连接的支路分别记为支路1-1-1、支路
1_1_2、......、支路 Ι-1-kH ；
一条支路与多块光伏发电板件相串联连接，例如，与支路X相串联的光伏发电板件分别为:光伏发电板件χ-1、光伏发电板件χ-2、......、光伏发电板件x-b。
[0023]步骤二，将监控系统采集的光伏发电设备实时运行数据实时写入数据模型中。
[0024]步骤三，对数据模型中的实时运行数据和历史数据(即之前若干次写入的数据，可根据设备的实际容量确定，历史数据越多诊断的越准确)进行分析，诊断光伏发电设备是否有故障，如果有则转至步骤四，如果没有则转至步骤五。
[0025]诊断光伏发电设备是否有故障的过程为，
I)根据策略一进行诊断；
策略一的过程如下:
Al)检查一汇流箱连接的各支路的电流值；
A2)比较该汇流箱连接的各支路的电流值；
A3)判断各支路的电流值是否为异常值；如果是转至A4，如果不是，则检查下一个汇流箱连接的各支路的电流值，转至A2 ；
这里判断异常值的方法采用的是拉依达准则法，即异常值是指一组测定之中与平均值的偏差超过k倍标准的测定值，k为可调值，k的取值根据光伏电站的实际运行需求微调，k值的减小或增大会引起故障误报率的增加或应报故障信息的丢失，一般k的取值为2 ；A4)记录所有的异常值以及异常值对应的异常信号点；
A5)遍历所有异常值，判断各异常值的数值是否为0，如果为0，转至A 6 ;
A6)判断电流值为O的支路在历史数据中是否有电流值为O的记录，如果有则转至A7 ；如果没有则转至AS;
A7)判定与异常信号点相关的支路熔断器熔断或与该支路连接的电路断路；
A8)删除该支路的异常记录；
例如，当支路1-1-1电流值为0，前一次记录支路1-1-1电流值也为0，且同一汇流箱1-1内其他支路，如支路1-1-2、支路l-1-kn都为非O值,则可判定支路1-1-1溶断器已溶断或该支路连接的电路断路。
[0026]2)根据策略二进行诊断；
策略二的过程如下:
BI)计算一汇流箱连接的各支路的等效电流值；
B2)比较该汇流箱连接的各支路的等效电流值；
B3)判断各支路的等效电流值是否为异常值；如果是转至B4，如果不是，转至B5 ；
B4)记录所有的异常值以及异常值对应的异常信号点；转至B6 ；
B5)判断该支路的历史数据中是否有异常记录，如果有则删除历史数据中的异常记录，计算下一个汇流箱连接的各支路的等效电流值，转至B2 ;如果没有，计算下一个汇流箱连接的各支路的等效电流值，转至B2 ；
B6)遍历所有的异常信号点，判断各异常信号点的历史数据中是否存在异常记录，如果有，转至B7 ；
B7)判定与异常信号点相关的支路所串联的光伏板件部分损坏或遭遮挡；
例如，当支路1-1-1的等效电流值与同一汇流箱1-1内其他支路等效电流值相比较，其值为异常值，且支路1-1-1以前的等效电流值也为异常值，则可判定与支路1-1-1所串联的光伏板件部分损坏或遭遮挡。
[0027]3)根据策略三进行诊断；
策略三的过程如下: Cl)计算一光伏逆变器连接的各汇流箱的等效电流值；
C2)比较该光伏逆变器连接的各汇流箱的等效电流值；
C3)判断各汇流箱的等效电流值是否为异常值；如果是转至C4，如果不是，转至C5 ； C4)记录所有的异常值以及异常值对应的异常信号点；转至C6 ；
C5)判断该汇流箱的历史数据中是否有异常记录，如果有则删除历史数据中的异常记录，计算下一个光伏逆变器连接的各汇流箱的等效电流值，转至C2 ;如果没有，计算下一个光伏逆变器连接的各汇流箱的等效电流值，转至C2 ；
C6)遍历所有的异常信号点，判断各异常信号点的历史数据中是否存在异常记录，如果有，转至C7 ；
C7)判定与异常信号点相关的汇流箱所串联的光伏板件部分损坏或遭遮挡；
例如，当汇流箱1-1的等效电流值与同一光伏逆变器I内其他汇流箱等效电流值相比较，其值为异常值，且汇流箱1-1以前的等效电流值也为异常值，则可判定与汇流箱1-1所关联的光伏板件部分损坏或遭遮挡。
[0028]4)根据策略四进行诊断；
策略四的过程如下:
Dl)设定一间隔时间；
D2)按照间隔时间以队列形式循环存储数据模型中的数据；
D3)将当前的数据与上两期存储的数据进行比较，如果连续三期的数据相同，则判定当前为因夜间断电或通讯链路故障导致的汇流箱通讯中断；
5)根据策略五进行诊断；
策略五的过程如下:
依据汇流箱的自诊断故障告警信息判定汇流箱的故障原因；
6)根据策略六进行诊断；
策略六的过程如下:
依据光伏逆变器的自诊断故障告警信息判定光伏逆变器的故障原因。
[0029]步骤四，对故障进行人工确认，确认故障诊断信息是否正确及确定准确的故障点，转至步骤五。
[0030]步骤五，人工判断是否需要退出诊断方法，如果是则结束，如果不是则转至步骤
--O
[0031]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法，其特征在于:包括以下步骤， 步骤一，根据光伏发电设备的电气连接结构，建立相应的数据模型； 步骤二，将监控系统采集的光伏发电设备实时运行数据实时写入数据模型中； 步骤三，诊断光伏发电设备是否有故障，如果有则转至步骤四，如果没有则转至步骤五； 步骤四，对故障进行人工确认，转至步骤五； 步骤五，人工判断是否需要退出诊断方法，如果是则结束，如果不是则转至步骤二。
2.根据权利要求1所述的一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法，其特征在于:所述数据模型为与光伏发电设备的电气连接结构对应的数据库。
3.根据权利要求1所述的一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法，其特征在于:所述光伏发电设备的电气连接结构为拓扑结构，所述拓扑结构为:一个光伏电站包括多个光伏逆变器，一个光伏逆变器连接多个汇流箱，一个汇流箱连接多条支路，一条支路串联连接多个光伏发电板件。
4.根据权利要求3所述的一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法，其特征在于:诊断光伏发电设备是否有故障的过程为， 1)根据策略一进行诊断； 策略一的过程如下: Al)检查一汇流箱连接的各支路的电流值； A2)比较该汇流箱连接的各支路的电流值； A3)判断各支路的电流值是否为异常值；如果是转至A4，如果不是，则检查下一个汇流箱连接的各支路的电流值，转至A2 ； A4)记录所有的异常值以及异常值对应的异常信号点； A5)遍历所有异常值，判断各异常值的数值是否为O，如果为O，转至A6 ； A6)判断电流值为O的支路在历史数据中是否有电流值为O的记录，如果有则转至A7 ；如果没有则转至AS ； A7)判定与异常信号点相关的支路熔断器熔断或与该支路连接的电路断路； A8)删除该支路的异常记录； 2)根据策略二进行诊断； 策略二的过程如下: BI)计算一汇流箱连接的各支路的等效电流值； B2)比较该汇流箱连接的各支路的等效电流值； B3)判断各支路的等效电流值是否为异常值；如果是转至B4，如果不是，转至B5 ； B4)记录所有的异常值以及异常值对应的异常信号点；转至B6 ； B5)判断该支路的历史数据中是否有异常记录，如果有则删除历史数据中的异常记录，计算下一个汇流箱连接的各支路的等效电流值，转至B2 ;如果没有，计算下一个汇流箱连接的各支路的等效电流值，转至B2 ； B6)遍历所有的异常信号点，判断各异常信号点的历史数据中是否存在异常记录，如果有，转至B7 ； B7)判定与异常信号点相关的支路所串联的光伏板件部分损坏或遭遮挡； 3)根据策略三进行诊断； 策略三的过程如下: Cl)计算一光伏逆变器连接的各汇流箱的等效电流值； C2)比较该光伏逆变器连接的各汇流箱的等效电流值； C3)判断各汇流箱的等效电流值是否为异常值；如果是转至C4，如果不是，转至C5 ； C4)记录所有的异常值以及异常值对应的异常信号点；转至C6 ； C5)判断该汇流箱的历史数据中是否有异常记录，如果有则删除历史数据中的异常记录，计算下一个光伏逆变器连接的各汇流箱的等效电流值，转至C2 ;如果没有，计算下一个光伏逆变器连接的各汇流箱的等效电流值，转至C2 ； C6)遍历所有的异常信号点，判断各异常信号点的历史数据中是否存在异常记录，如果有，转至C7 ； C7)判定与异常信号点相关的汇流箱所串联的光伏板件部分损坏或遭遮挡； 4)根据策略四进行诊断； 策略四的过程如下: Dl)设定一间隔时间； D2)按照间隔时间以队列形式循环存储数据模型中的数据； D3)将当前的数据与上两期存储的数据进行比较，如果连续三期的数据相同，则判定当前为因夜间断电或通讯链路故障导致的汇流箱通讯中断； 5)根据策略五进行诊断； 策略五的过程如下: 依据汇流箱的自诊断故障告警信息判定汇流箱的故障原因； 6)根据策略六进行诊断； 策略六的过程如下: 依据光伏逆变器的自诊断故障告警信息判定光伏逆变器的故障原因。
5.根据权利要求4所述的一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法，其特征在于:所述判断异常值的方法采用的是拉依达准则法，即异常值是指一组测定之中与平均值的偏差超过k倍标准的测定值，所述k为可调值。
6.根据权利要求5所述的一种基于监控系统的光伏发电设备故障诊断方法，其特征在于:所述k的取值为2。
【文档编号】H02S50/00GK104270091SQ201410430558
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】汤海宁, 王伟, 成月良, 朱颂怡, 朱守让 申请人:国电南瑞南京控制系统有限公司