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_4

文档序号:8458979阅读:来源:国知局
汇流箱下的某一个输入端电流值为0,则该电流值为O的输入端发出“零值报警”,从而提醒该输入端处存在故障。由于同一汇流箱的某些输入端正常工作,说明当时天气情况具备发电条件,而此时某个输入端的输入端电流为“0”,说明该输入端下接的所有太阳能电池串均不发电,属于异常情况,当然其原因多种多样,如组串串联的保护熔丝损坏或者组串中某个组件损坏,或者该组串连接有问题等,要排出具体故障,需要进一步对组件进行检测。
[0098]具体可以根据实际需要,设置零值报警的条件,例如,可以设置当输入端电流满足以下条件时,发出“零值报警”信号(即遥信量置“I”)的条件为:
[0099]1、设置一可调的零值报警启动值有效值q,当同一个汇流箱内任意个支路电流大于q时,零值报警功能才投入使用;
[0100]2、设置一可调的零值报警有效门限g,当任意一个组串输入端的电流小于g时,视为该支路电流为0,发出“零值报警”。
[0101]在本发明实施例中,由于正常情况下,光伏组件输出相对稳定,没有固定的工作电流,输出电流随辐照量(日照强度)的变化而变化,通常情况下,阳光的辐照量是稳定连续变化的,且受漫射等影响,不会发生跃变,因此,正常情况下,组串电流相对稳定,不会突变,当有故障或损坏时,其输出电流将发生明显变化。因此,可以通过检测组串实时电流变化量来判断组串是否正常工作。
[0102]对于⑷电流低值越限:
[0103]通过比较电流值在设置的时间内的变化量来判断是否有输入端电流发生突变超过正常限值,来判断组串是否正常工作。若同一个汇流箱内有多路同时发生电流较大跃变时,此时认为与输入端相连的太阳能电池串或汇流箱未出现异常,而可能是有物体遮挡或者云彩飘过造成,此时,不发出异常报警信号。
[0104]当输入端电流满足以下条件时,发出“电流低值越限”报警,即电流低值越限遥信量置位(置I)条件为:
[0105]1、设置日照幅度跟随变化系数Rl算当前日照幅度变化率,若日照幅度变化率为负值,且日照幅度变化率与输入端电流变化率的比值的绝对值超过所设置的日照幅度跟随变化系数,那么电流高值越限系数置I ;结合(4)和(5)中的日照幅度变化系数可知,当比值不在预设阈值区间内,则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,根据日照幅值变化率的正负可以确定是低值越限还是高值越限。
[0106]2、设置同时发生系数S(整数,代表周围输入端比较范围),设置比较输入端跟随变化系数BI,计算该输入端周围的其他输入端电流变化率的比值,当该比值超过所设置的输入端跟随变化系数时,电流高值越限系数置I。
[0107]3、设置电流低值越限系数I (也成为电流下限阈值):即输入端电流变化量低于电流的I倍时,发出“电流低值越限”报警。
[0108]当(in(Ci)-1n(t))〈Imin= Ii η((ι),输出电流低值越限报警;其中,I为电流低值限制系数,I e (0,I),此变量可通过后台维护软件设置,与监控后台实时通信,η为整数,代表汇流箱内某个回路,η最大为输入端数,t为某个回路,计时器时间,此变量可通过后台维护软件设置,调节范围依据不同项目进行不同设置。
[0109]对于(5)电流高值越限:
[0110]通过比较电流值在设置的时间内的变化量来判断是否有输入端电流发生突变,超过正常限值,来判断组串是否正常工作。
[0111]当输入端电流满足以下条件时,发出“电流高值越限”报警,即电流高值越限遥信量置I的条件为:
[0112]1、计算当前日照幅度变化率,若日照幅度变化率为正值,且日照幅度变化率与输入端电流变化率的比值的绝对值超过所设置的日照幅度跟随变化系数R2,那么电流高值越限系数置I ;
[0113]2、设置比较输入端跟随变化系数B2,计算该输入端周围的其他输入端电流变化率的比值,当该比值超过所设置的输入端跟随变化系数时,电流低值越限系数置I。
[0114]3、设置电流高值越限系数h(也称为电流上限阈值):即输入端电流变化量高于电流的h倍时,输出告警遥信。
[0115]当(in(t)-1n(cl))>Imax=hin(cl),输出电流高值越限告警遥信,其中,h为电流高值限制系数,h e (O, I),此变量可通过后台维护软件设置,有读写窗口,可以通过485通信线直接下载到设备中,而不需重新烧写程序,η为整数,代表汇流箱内某个回路,η最大为实际支路数,t为某个回路,计时器时间,此变量可通过后台维护软件设置,调节范围依据不同项目进行不同设置。
[0116]本发明实施例提供的太阳能光伏电站的工作状态监测方法,首先根据电流变化率与日照强度变化率的比值确定与该输入端相连的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态,如果电流变化率与日照强度变化率的比值超过预设阈值区间,则证明输入端所连接的太阳能电池串或上一级汇流箱的发电水平并未与环境条件同步变化,而非环境因素导致的电流变化必然为太阳能电池串或者上一级汇流箱本身的短路或者断路造成,因而检测出了断路或者短路等异常工作状态;而在输入端的电流与日照强度同步变化的条件下,如果所有相邻或相近的输入端的电流值全部小于第一预设值时识别为阴影遮挡,仍然判断工作状态正常,而如果某输入端的电流值处于一个低水平同时相邻或相近的输入端的电流值超过一个高水平时,虽然这些输入端的电流均与日照强度发生同步变化,但由于发电水平差距过大,而确定处于较低水平的输入端连接的太阳能电池串或上一级汇流箱发生故障;如果输入端的电流值全部处于高水平状态,或者部分处于高水平状态,部分处于“可接受”的低水平状态,则进一步通过电流跟随变化系数,来检验输入端的电流是否跟随相邻或相近输入端的电流变化,如果未跟随变化,则确定输入端连接的太阳能电池串或者上一级汇流箱发生故障。这样将实时检测的发电电流数据和能够反映环境情况的日照强度数据相结合进行监测,并利用相邻或相近输入端的电流值的相互校验、相邻或相近输入端的电流变化率的相互校验,能够减少对历史数据的依赖以及外界干扰引起的误判,从而有效提高监测准确率。
[0117]相应地,本发明实施例还提供了一种太阳能光伏电站的工作状态监测系统,如图3所示,太阳能光伏电站包括至少一个太阳能光伏电池阵列,太阳能光伏电池阵列包括多个太阳能电池串和具有多个输入端和一个输出端的汇流箱,每个汇流箱的输入端和一个太阳能电池串或上一级汇流箱的输出端相连,所述系统包括:
[0118]电流检测模块401,用于实时检测每个输入端的电流值;
[0119]第一计算模块402,用于根据电流检测模块401获得的电流值计算电流变化率;
[0120]日照强度检测模块403,用于实时检测每个输入端的日照强度;
[0121]第二计算模块404,用于根据日照强度检测模块403获得的日照强度计算日照强度变化率;
[0122]第三计算模块405,用于计算第一计算模块402获得的电流变化率与第二计算模块404日照强度变化率的比值;
[0123]比较模块406,用于分别将第三计算模块405电流变化率与所述日照强度变化率的比值与预设阈值区间比较,或者将第一计算模块402获得的输入端的电流值与第一预设值或第二预设值比较,或者将下文所述的第四计算模块获得的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与预设的电流跟随变化系数比较,其中第一预设值大于第二预设值;
[0124]第一判断模块407,用于判断第三计算模块405获得的电流变化率与日照强度变化率的比值是否在预设阈值区间内;
[0125]第二判断模块408,用于在第一判断模块407判断结果为是时,进一步判断是否所有相邻或相近的输入端的电流值全部小于第一预设值;
[0126]第三判断模块409,用于在第二判断模块408判断结果为否时,进一步判断是否存在某输入端的电流值小于等于第二预设值同时相邻或相近的输入端的电流值大于等于第一预设值;
[0127]第四计算模块410,用于在第三判断模块409判断结果为否时,计算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,即电流跟随变化系数;
[0128]第四判断模块411,用于在第三判断模块判断409结果为否时,进一步判断第四计算模块410获得的电流跟随变化系数是否大于预设的电流跟随变化系数;
[0129]确定模块412,用于根据第一判断模块407、所述第二判断模块408、第三判断模块409和第四判断模块411的判断结果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是否异常。
[0130]优选地,上述系统还包括:
[0131]分类报警模块,用于在确定与所述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,确定所述工作状态的异常类别,并根据所述异常类别发出相应的报警信号。异常类别包括第一判断模块407判断出的电流变化率与日照强度变化率同步性异常、第三判断模块409判断出的相邻或相近输入端的电流值校验异常、第四判断模块411判断出的相邻或相近输入端电流变化跟随异常等。
[0132]其中,第一判断模块407包括:
[0133
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