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
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，特别涉及一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法及系统。
【背景技术】
[0002]太阳能光伏电站中的太阳能光伏电池阵列和逆变器之间的连线繁多、线路损耗大，并且在行业中使用的太阳能电池板种类繁多、组件参数方面相差很大，针对不同设计方案，也会采用不同形式的逆变器，从而使得在实际应用中根据项目的不同，太阳能光伏阵列的排布方式多种多样。基于光伏阵列中各组串工作特性相差很大，因此很难单一的依据组件特性或者排布方式给太阳能电池串(或称为组串)的工作状态划定确定数值范围，这就给太阳能光伏阵列的实时监测及故障诊断带来了巨大的困难。由于组串是太阳能光伏电池阵列的基本构成单元，而组串是否正常工作将直接影响到光伏电站的安全及光伏电站的总发电量，因此，对每个组串的实时电流进行监测及其故障诊断就显得尤为重要。
[0003]现有技术中，常用的监测系统主要实现对太阳能光伏电站的电量信号的远程监测，具体而言，只是将电量信号的不同数据在同一窗口进行显示，而不会直接形成对比结果；也有部分监测系统能够根据组串中的电流变化率来对光伏电站的工作情况进行监测，但该种监测系统在外界出现干扰时，例如太阳能电池串受到物体遮挡或者飘过的云彩遮挡等情况下，容易导致监测结果出现错误。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供了一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法及系统，有效提高了监测准确率。
[0005]本发明实施例提供的技术方案如下:
[0006]一方面，提供了一种太阳能光伏电站的工作状态监测方法，所述太阳能光伏电站包括至少一个太阳能光伏电池阵列，所述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，每个所述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，所述方法包括:
[0007]实时检测每个输入端的电流值，并根据所述电流值计算电流变化率，；
[0008]实时检测每个输入端的日照强度，并根据所述日照强度计算日照强度变化率；
[0009]计算所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值；
[0010]判断所述比值是否在预设阈值区间内，如果否，则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，否则进行下一步判断；
[0011]判断是否所述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，如果是，则确定与所述输入端连接的太阳能电池串或上一级汇流箱的工作状态正常，否则进入下一步判断；
[0012]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，其中所述第一预设值大于所述第二预设值，如果是，则确定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，否则计算所述输入端的电流变化率和与所述输入端相邻或相近的输入端的电流变化率的比值并进入下一步判断；
[0013]判断所述输入端的电流变化率和与所述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，则确定与所述输入端相连的太阳能电池串或者上一级汇流箱工作状态异常，否则统计与所述输入端相邻或相近的输入端中电流跟随变化系数大于所述预设的电流跟随变化系数的输入端数量，如果所述输入端数量小于第三预设值，则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。
[0014]优选地，如果与所述输入端相邻或相近的输入端中电流跟随变化系数大于所述预设的电流跟随变化系数的输入端数量不小于第三预设值，则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正常。
[0015]优选地，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，所述方法还包括:根据异常类别发出相应的报警信号。
[0016]优选地，根据异常类别发出相应的报警信号，包括:将所述输入端的电流值分别与零值报警门限、电流下限阈值和电流上限阈值进行比较，所述电流下限阈值大于所述零值报警门限、且小于所述电流上限阈值；
[0017]如果所述输入端的电流值小于所述零值报警门限，则确定所述工作状态的异常类别为零值报警，并发出零值报警信号；
[0018]如果所述输入端的电流值大于所述零值报警门限、且小于所述电流下限阈值，则确定所述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；
[0019]如果所述输入端的电流值大于所述电流上限阈值，则确定所述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。
[0020]优选地，如果所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值为正数，则判断所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值是否小于第一预设阈值，如果是，则判断所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值在预设阈值区间内；如果所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值为负数，则判断所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值是否大于第二预设阈值，如果是，则判断所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值在预设阈值区间内；其中所述第一预设阈值为正数，所述第二预设阈值为负数。
[0021]另一方面，提供了一种太阳能光伏电站的工作状态监测系统，所述太阳能光伏电站包括至少一个太阳能光伏电池阵列，所述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，每个所述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:
[0022]电流检测模块，用于实时检测每个输入端的电流值；
[0023]第一计算模块，用于根据所述电流值计算电流变化率；
[0024]日照强度检测模块，用于实时检测每个输入端的日照强度；
[0025]第二计算模块，用于根据所述日照强度计算日照强度变化率；
[0026]第三计算模块，用于计算所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值；
[0027]比较模块，用于分别将所述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，或者将所述输入端的电流值与第一预设值或第二预设值比较，或者将所述输入端的电流变化率和与所述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，或者将与所述输入端相邻或相近的输入端中电流跟随变化系数大于所述预设的电流跟随变化系数的输入端数量与第三预设值比较，其中所述第一预设值大于所述第二预设值；
[0028]第一判断模块，用于判断所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值是否在预设阈值区间内；
[0029]第二判断模块，用于在所述第一判断模块判断结果为是时，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；
[0030]第三判断模块，用于在所述第二判断模块判断结果为否时，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；
[0031]第四计算模块，用于在所述第三判断模块判断结果为否时，计算所述输入端的电流变化率和与所述输入端相邻或相近的输入端的电流变化率的比值；
[0032]第四判断模块，用于在所述第三判断模块判断结果为否时，进一步判断所述输入端的电流变化率和与所述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；
[0033]统计模块，统计与所述输入端相邻或相近的输入端中电流跟随变化系数大于预设的电流跟随变化系数的输入端数量；
[0034]第五判断模块，用于判断所述统计模块统计获得的所述输入端数量是否小于第三预设值；
[0035]确定模块，用于根据所述第一判断模块、所述第二判断模块、所述第三判断模块和所述第四判断模块、所述第五判断模块的判断结果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是否异常。
[0036]优选地，上述系统还包括分类报警模块，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，根据所述异常类别发出相应的报警信号。
[0037]优选地，所述分类报警模块包括:
[0038]比较单元，用于将所述输入端的电流值分别与零值报警门限、电流下限阈值和电流上限阈值进行比较，所述电流下限阈值大于所述零值报警门限、且小于所述电流上限阈值；
[0039]分类报警单元，用于在所述输入端的电流值小于所述零值报警门限时，确定所述工作状态的异常类别为零值报警，并发出零值报警信号；在所述输入端的电流值大于所述零值报警门限、且小于所述电流下限阈值时，确定所述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；在所述输入端的电流值大于所述电流上限阈值时，确定所述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。
[0040]优选地，所述第一判断模块包括:
[0041]第一判断单元，用于判断所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值是否为正数；
[0042]第二判断单元，用于在所述第一判断单元判断所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值为正数后，判断所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值是否小于第一预设阈值，如果是，则判断所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值在预设阈值区间内；
[0043]所述第二判断单元，还用于在所述第一判断单元判断所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值不为正数后，判断所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值是否大于第二预设阈值，如果是，则判断所述电流变化率与所述日照强度变化率的比值在预设阈值区间内；所述第一预设阈值为正数，所述第二预设阈值为负数。
[0044]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及系统，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