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:8458981阅读:来源:国知局
103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103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。
[0069]在步骤103的判断结果为否时,存在两种情况:
[0070]第一种情况,所有输入端的电流值均大于等于第一预设值;
[0071]第二种情况:有的输入端的电流值大于等于第一预设值,而其它输入端的电流值处于第一预设值与第二预设值之间的“可接受”的低水平状态。
[0072]而两种情况中,太阳能电池串是否产生了故障还是未知的,因为这些处于较高水平的发电状态或者“可接受”的低水平的发电状态的太阳能电池串的发电状态是如何达到的还不可知。例如,在第一种情况中,有可能光照条件逐渐变好,但其中有太阳能电池串由于发生了断路故障而使发电水平逐渐降低(但仍保持在超过第一预设值的高水平),或者,在第二中情况中,有可能处于“可接受”的低水平发电状态的太阳能电池串是本身的型号性能问题导致其未超过第一预设值,这在大型太阳能电站建设时多供应商、多批次采购太阳能电池串时经常遇到,此时低水平发电状态的太阳能电池串经历了与环境光照条件同步的变化,而非故障。
[0073]因此在步骤103判断结果为否的情况下本发明的实施例还计算电流变化率并进入步骤104及后续步骤的日照强度判断,进行进一步的检测。其中,电流变化率是电流值随时间的变化率的简称,分别检测出两个时刻的电流值后,本领域技术人员容易计算出电流变化率。
[0074]步骤104:实时检测每个输入端的日照强度,并根据日照强度计算日照强度变化率。
[0075]上述日照强度也被称为日照幅度,对于某个太阳能电池串而言,从h时刻到t时刻的日照强度变化率=(日照强度(t)_日照强度_)/日照强度变化率能够反映一段时间内的日照变化情况。通过实时监测每个输入端的日照强度数据,不仅能够采集更为真实的环境数据,还不需要参考历史气相数据或者购买专门的气相数据,有效降低采购成本,并且使得本实施方式具有更强的可实施性。
[0076]步骤105:计算电流变化率与日照强度变化率的比值。此后进入步骤201及后续步骤进行电流变化率与日照强度变化率的比值校验。
[0077]步骤201:判断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,如果否,则说明该输入端连接的太阳能电池串或者上一级汇流箱的发电状态并未与日照强度变化同步,此时进入步骤202:确定与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;如果是,还不能立刻判断太阳能电池串处于正常工作状态,因为虽然此时输入端的电流变化与日照强度变化基本正相关或者说同步,但是相邻的输入端的电流的变化并不一定同步。例如,随着日照强度的增加,所有输入端的电流同步提高,但当某一时刻一个太阳能电池串突然发生短路或者断路时,太阳能电池串输出的电流会突然增大或者减小,但该变化还不足以严重影响到后面的级别较高的汇流箱的输入端的电流变化率,此时虽然故障已经发生,但输入端的电流仍然是与日照强度同步变化的。为了检出这种故障,在步骤201判断结果为是的情况下,进入步骤203 ;
[0078]步骤203: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。
[0079]步骤204: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是否大于预设的电流跟随变化系数,如果是,则进入步骤202: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,或者进入现有技术中的其它判断。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,说明相邻或相近的输入端的电流变化率是正常的、随日照强度变化而变化的缓慢变化,而该输入端的电流变化率要更加剧烈,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。
[0080]在本发明实施例中,在判断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: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。
[0081]上述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,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]其中,上述判断比值是否在预设阈值区间内包括:
[0090]判断比值是否为正数,如果是,则在比值小于第三预设值时,判断比值在预设阈值区间内;否则,在比值大于第四预设值时,判断比值在预设阈值区间内;其中,第三预设值为正数,第四预设值为负数。
[0091]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。
[0092](I)输入端电流:指汇流箱的每个输入端的实际电流值;
[0093](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;
[0094](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;
[0095](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;
[0096](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;
[0097]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:
[0098]对于(3)零值报警:
[0099]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。
[0100]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:
[0101]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,
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