一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法及系统的制作方法_3

文档序号:8458979阅读:来源:国知局
预设阈值区间内;其中,第三预设值为正数,第四预设值为负数。
[0066]如果步骤201的判断结果为是,则说明输入端的电流值与日照强度是基本同步变化的,例如在发生建筑物阴影遮挡或者天黑过程中,由于日照强度降低,则输入端的电流也逐渐降低。但是,这种电流与日照强度的同步变化并不意味着一定不存在故障,例如在子夜时分,所有太阳能电池串的发电量均基本保持为零,此时有太阳能电池串或太阳能电池串中的单个太阳能板发生了断路,随着清晨的到来,光照条件逐渐变好,这个发生故障的太阳能电池串或者汇流箱的电流变化仍然与日照强度变化同步。因此为了进一步检出故障,在步骤201的判断结果为是时,还需要进入步骤202及后续步骤进行进一步检测。
[0067]步骤202:判断是否汇流箱的所有相邻或相近的输入端的电流值全部小于第一预设值。第一预设值要大于下文中所描述的第二预设值。
[0068]在本发明实施例中,“相邻或相近”的输入端指的是连接的太阳能电池串或者上一级汇流箱物理位置相邻或者相近的输入端,例如在图1中的Zl-Hl汇流箱,虽然该汇流箱的输入端I与输入端η之间相隔多条输入端,但如果输入端I所连接的太阳能电池串与输入端η所连接的太阳能电池串物理位置相邻或相近,则表示输入端I与输入端η相邻或者相近。物理位置相邻或者相近的太阳能电池串或者汇流箱基本经历相同的光照条件变化,例如同时经历建筑物的阴影遮挡过程、或者先后经历同一建筑物的阴影遮挡。
[0069]如果步骤202的判断结果为是,则说明此时没有输入端的电流值达到或者超过一个较高的水平(第一预定值),此时所有输入端连接的太阳能电池串或者汇流箱均处于一个较低、甚至接近零的发电状态。由于所有相邻或者相近的太阳能电池串、汇流箱同时发生断路故障的概率极小,此时可以认为造成所有太阳能电池串不能正常发电原因是这些相邻或相近的输入端连接的太阳能电池串全部被阴影遮挡,或者全部处于太阳落山后的黑暗状态,故进入步骤207:确定该汇流箱的输入端连接的太阳能电池串或上一级汇流箱处于正常工作状态,而非故障状态,这样就利用相邻或相近输入端的电流值的相互校验排除了故障误报。
[0070]如果步骤202的判断结果为否的话,则进入步骤203进行进一步判断:判断是否存在某输入端的电流值小于等于第二预设值而相邻或相近的一个或多个其它输入端的电流值大于等于第一预设值。
[0071]如果步骤203的判断结果为是,则在相邻或相近的输入端中,有的输入端的电流值达到或者超过第一预设值,说明该时刻一定范围内的环境条件已经能够满足良好的发电要求,而此时存在输入端的电流值低于第二预设值,则认为该输入端的电流值很低甚至接近零。在环境条件良好时出现了低水平的发电状态,则能够判断该输入端连接的太阳能电池串或上一级汇流箱处于异常工作状态。也就是说,在步骤203中,利用相邻或相近的输入端的电流值的相互校验,识别出了良好的环境条件而检测出了出现异常的输入端,从而正确地检出了故障。
[0072]在步骤203的判断结果为否的情况下,存在两种情况:
[0073]第一种情况:所有输入端的电流值达到了一个高水平,即超过第一预定值;
[0074]第二种情况:有的输入端的电流值处于“可接受”的低水平状态,即处于第一预定值和第二预定值之间,而其它的输入端的电流值达到了一个高水平。
[0075]上述两种情况并不一定代表太阳能电池串或者汇流箱的工作状态正常,例如在第一种情况中,有可能出现了太阳能电池串中的单个零件(例如两个太阳能电池板之间)的短路,但小范围的短路还不足以造成汇流箱的输入端的电流变化与日照强度变化明显存在偏差;而在第二种情况中,有可能出现了太阳能电池串中的单个零件出现断路,但该断路也不足以造成汇流箱的输入端的电流变化与日照强度变化存在明显偏差。因此在步骤203的判断结果为否的情况下,继续进行步骤204及后续步骤判断。
[0076]步骤204:计算输入端的电流变化率和与输入端相邻或相近的输入端的电流变化率的比值,在此将该比值称为电流跟随变化系数。
[0077]例如在步骤204中,如果一级汇流箱Zl-Hl的所有输入端均相邻或相近的话,则输入端I的电流跟随变化系数为in/i12,或in/i13等。
[0078]步骤205:判断输入端的电流变化率和与输入端相邻或相近的输入端的电流变化率的比值(即,电流跟随变化系数)是否大于预设的电流跟随变化系数,如果是,则进入步骤206:确定与输入端相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常;如果否,则进入步骤207:确定与输入端相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态正常,或者采用现有技术中的其它检测方法进行进一步检测。
[0079]在一个输入端的电流变化率和与该输入端相邻或相近的输入端的电流变化率的比值大于预设的电流跟随变化系数的情况下,说明虽然该输入端的电流变化与日照强度变化同步,并且电流值与相邻或相近输入端检验后也未发现异常,但相比较相邻或相近的输入端而言,该输入端的电流变化要更加剧烈,此时就能够确定具有更加剧烈的电流变化率的输入端所连接的太阳能电池串或者上一级汇流箱发生了断路或者短路等故障异常。例如,一级汇流箱Zl-Hl具有10个输入端并各连接一个太阳能电池串,只有输入端I连接的太阳能电池串发生了短路,但是该故障的太阳能电池串通过一级汇流箱Zl-Hl连接到二级汇流箱Zl的输入端I后,二级汇流箱Zl的该输入端I由于还连接了 9个正常的太阳能电池串,此时二级汇流箱Zl的该输入端I的电流变化仍然是与日照强度变化同步(同步提高或降低)的,但是此时二级汇流箱Zl该输入端I并未“跟随”相邻或相近的输入端2、输入端3变化,因此通过相邻或相近输入端的电流变化率的校验,检出了二级汇流箱Zl的输入端I所连接的一级汇流箱Zl-Hl的工作状态异常。如果输入端的电流既与日照强度同步变化,又很好地跟随了相邻或相近的其它输入端的电流变化,则说明工作状态正常。
[0080]在本发明实施例中,在经过步骤201、步骤203、步骤205判断,确定与输入端相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态异常后,上述太阳能光伏电站的工作状态监测方法还包括报警步骤301:确定工作状态的异常类别,并根据异常类别发出相应的报警信号。异常类型包括步骤201中判断出的电流变化率与日照强度变化率的同步性异常、步骤203中中判断出的相邻或相近输入端的电流值校验异常、步骤205中判断出的输入端电流变化率跟随异常。
[0081]上述根确定工作状态的异常类别,并根据异常类别发出相应的报警信号,还包括:
[0082]步骤S1:分别获取输入端在预设时刻和当前时刻的电流值,计算输入端的电流变化量;
[0083]步骤S2:将电流变化量分别与电流上限阈值、电流下限阈值比较,电流上限阈值大于电流下限阈值;
[0084]如果电流变化量大于电流上限阈值,且大于预设时刻电流值的h倍,h大于O且小于1,则执行步骤S3:确定工作状态的异常类别为电流高值越限,并发出电流高值越限报警信号;
[0085]如果电流变化量小于电流下限阈值,且小于预设时刻电流值的I倍,I大于O且小于1,则执行步骤S4:确定工作状态的异常类别为电流低值越限,并发出电流低值越限报警信号。
[0086]在本发明的一个实施例中,根据输入端的电流值确定工作状态的异常类别,并根据异常类别发出相应的报警信号,还包括:
[0087]步骤Sll:将当前时刻的电流值与零值报警门限比较,零值报警门限小于电流下限阈值;
[0088]如果输入端的当前时刻的电流值小于零值报警门限,则执行步骤S12:确定工作状态的异常类别为零值报警,并发出零值报警信号。
[0089]为了对本发明实施例进行详细说明,以下先给出几个基本量的定义,并结合基本量进一步对本发明的优选实施例进行详细说明。
[0090](I)输入端电流:指汇流箱的每个输入端的实际电流值;
[0091](2)报警遥信量:根据所采集的模拟量信号进行内部计算,输出数字遥信量(O或I),不同的数字遥信量代表不同的含义;
[0092](3)零值报警:根据输入端电流是否为零,来确定是否发出报警信号,“O”代表该输入端所接组件不工作,I代表该输入端所接组件处于工作状态,其中,组件主要包括由多个太阳能电池所组成的太阳能电池串;
[0093](4)电流低值越限:表示输入端电流在当前时刻发生电流值较大幅度的减少,“O”代表该输入端所接组件电流几乎没有发生变化,处于正常工作状态;“I”代表该输入端所接组件电流发生较大幅度变化,处于不正常工作状态;
[0094](5)电流高值越限:表示输入端电流在当前时刻发生电流值较大幅度的增加,“O”代表该输入端所接组件电流几乎没有发生变化,处于正常工作状态;“I”代表该输入端所接组件电流发生较大幅度变化,处于不正常工作状态;
[0095]以下分别对零值报警、电流高值越限和电流低值越限进行详细说明:
[0096]对于(3)零值报警:
[0097]在本发明实施例中,通过判断输入端电流值是否为0,能够判断输入端是否正常工作。若同一汇流箱所接组件中,任意一个输入端已稳定输出发电电流,而处在该
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