一种光伏发电计量故障的监测方法及系统 |
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| 申请号 | CN202410402581.5 | 申请日 | 2024-04-03 | 公开(公告)号 | CN117997270A | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
| 申请人 | 国网山西省电力公司营销服务中心; | 发明人 | 肖春; 姚俊峰; 任宇路; 石智珩; 高晋峰; 郝俊博; 曹琼; 高岱峰; 程改萍; 朱志瑾; 弓俊才; 赵清英; 王璐; 杨晓霞; 贾杏平; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 电能 计量技术领域，具体涉及一种 光伏发电 计量故障的监测方法及系统，通过对光伏发电站的工作状态数据进行获取，得到周期内光伏发电站的实际发电电能，将周期内光伏发电站的实际发电电能与光伏发电站的认证输出电能进行处理，得到周期内光伏发电站校验电能，对光伏发电站m个周期内的光伏发电站校验电能进行获取，在m个周期内对存在周期内光伏发电站校验电能＞周期内光伏发电站校验电能 阈值 的周期个数n进行获取，在n/m≥0.3时，则表示光伏发电站运行故障，从而完成对光伏发电站故障的确定，对于光伏发电计量故障类型能够进行有效识别，保证光伏发电计量故障得到及时有效的处理，适用性广。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种光伏发电计量故障的监测方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种光伏发电计量故障的监测方法及系统技术领域背景技术[0002] 光伏发电作为一种清洁能源，得到了广泛的应用和研究。但是光伏发电的计量故障检测方面却很少研究，现有技术中，通常采用人工检测的方式，但是人工方式存在很多弊端，如检测实时性差、检测效率低、检测准确度不高，若光伏发电计量出现故障，则会造成很多麻烦。 [0003] 如专利申请号202211127943.1公开了一种光伏发电计量故障的监测方法、装置、电子设备及介质，获取待监测目标的上网类型，上网类型为全额上网或者余电上网；根据确定的上网类型，确定所述待监测目标命中的目标监测策略，所述目标监测策略为第一夜间电量异常策略，或者，第二夜间电量异常策略和/或电量失衡策略；对所述待监测目标的电表进行采样，得到包含多个采集点的采样数据；根据所述采样数据以及确定的目标监测策略，对所述待监测目标的计量故障进行监测。 [0004] 现有技术虽然完成了光伏发电计量故障的监测，但是对于光伏发电计量故障类型不能有效识别，继而导致光伏发电计量故障不能得到及时有效的处理，具有较大的局限性。 发明内容[0005] 为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。 [0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种光伏发电计量故障的监测方法，包括以下步骤： 步骤一：在周期内，获取光伏发电站的工作状态数据，通过对光伏发电站的工作状态数据进行处理得到周期内光伏发电站的实际发电电能； 步骤二：将周期内光伏发电站的实际发电电能与光伏发电站的认证输出电能进行处理，得到周期内光伏发电站校验电能，将周期内光伏发电站校验电能与周期内光伏发电站校验电能阈值进行比较，得到光伏发电站运行状态信号； 光伏发电站运行状态信号包括光伏发电站运行正常信号和光伏发电站运行校验信号； 步骤三：基于光伏发电站运行校验信号对多个周期内光伏发电站校验电能与周期内光伏发电站校验电能阈值进行处理，得到光伏发电站运行故障信号； 步骤四：基于光伏发电站运行故障信号，对光伏发电站的故障类型进行识别； 其中，光伏发电站的故障类型包括光伏发电站内光伏板架设故障和光伏发电站电器组件故障。 [0007] 作为本发明进一步的方案：步骤一中，光伏发电站的实际发电电能的获取过程为：获取周期内光伏发电站的光伏板总面积，记为Gs； 获取周期内光伏发电站的光照总强度，记为Ge； 获取周期内光伏发电站的光照总时长，记为Gt； 通过公式 计算得到周期内光伏发电站的实际发电电能 GF，其中 为预设修正系数。 [0008] 作为本发明进一步的方案：光伏发电站的认证输出电能的获取过程为：获取光伏发电站每条传送线路的损耗电能与负载终端输入电能，得到传送线路的线路输出电能； 再将光伏发电站所有传送线路的线路输出电能进行相加，得到光伏发电站的认证输出电能。 [0009] 作为本发明进一步的方案：步骤二中：若周期内光伏发电站校验电能≤周期内光伏发电站校验电能阈值，则表示光伏发电站在周期内的电能损耗低，光伏发电站在周期内运行正常，得到光伏发电站运行正常信号； 若周期内光伏发电站校验电能＞周期内光伏发电站校验电能阈值，则表示光伏发电站在周期内的电能损耗高，光伏发电站在周期内运行异常，得到光伏发电站运行校验信号。 [0010] 作为本发明进一步的方案：步骤三中，对光伏发电站m个周期内的光伏发电站校验电能进行获取，在m个周期内对存在周期内光伏发电站校验电能＞周期内光伏发电站校验电能阈值的周期个数进行获取，记为n；若n/m≥0.3时，则表示光伏发电站运行故障，得到光伏发电站运行故障信号。 [0011] 作为本发明进一步的方案：光伏发电站的光伏板总面积区域分割成若干个面积子单元，分别获取每个面积子单元光伏板运行状态数据；光伏板运行状态数据包括光伏板清洁数据、光伏板运行温度数据和光伏板运行架设数据。 [0012] 作为本发明进一步的方案：通过对光伏板清洁数据进行处理得到清洁影响值、对光伏板运行温度数据进行处理得到温度影响值、对光伏板运行架设数据进行处理得到架设影响值；将光伏板清洁数据的清洁影响值记为Gqj; 将光伏板运行温度数据的温度影响值记为Gwd； 将光伏板运行架设数据的架设影响值记为Gjs； 即通过公式 计算得到面积子单元内光伏板行为影响值 Gi,其中，a1、a2、a3为预设比例系数，且a1、a2、a3均大于0； 将若干个面积子单元的光伏板行为影响值进行求和得到光伏发电站内光伏板行为影响总值。 [0013] 作为本发明进一步的方案：若光伏发电站内光伏板行为影响总值处于光伏发电站内光伏板行为影响总值预设的范围内，则表示光伏发电站内光伏板架设无问题，则光伏发电站的故障点为光伏发电站电器组件，生成电器组件故障信号。 [0014] 作为本发明进一步的方案：若光伏发电站内光伏板行为影响总值未处于光伏发电站内光伏板行为影响总值预设的范围内，则表示光伏发电站内光伏板架设故障，生成光伏板故障信号。 [0015] 作为本发明另一种实施方式：一种光伏发电计量故障的监测系统,包括：数据处理模块，数据处理模块用于在周期内获取光伏发电站的工作状态数据，通过对光伏发电站的工作状态数据进行处理得到周期内光伏发电站的实际发电电能，并将光伏发电站的实际发电电能发送至云管控平台； 状态识别模块，状态识别模块获取光伏发电站的实际发电电能，将周期内光伏发电站的实际发电电能与光伏发电站的认证输出电能进行处理，得到周期内光伏发电站校验电能，将周期内光伏发电站校验电能与周期内光伏发电站校验电能阈值进行比较，得到光伏发电站运行状态信号，并将光伏发电站运行状态信号发送至云管控平台； 光伏发电站运行状态信号包括光伏发电站运行正常信号和光伏发电站运行校验信号； 故障校验模块，故障校验模块接收云管控平台发送的光伏发电站运行状态信号，基于光伏发电站运行校验信号对多个周期内光伏发电站校验电能与周期内光伏发电站校验电能阈值进行处理，得到光伏发电站运行故障信号； 故障决策模块，故障决策模块基于光伏发电站运行故障信号，对光伏发电站的故障类型进行识别； 其中，光伏发电站的故障类型包括光伏发电站内光伏板架设故障和光伏发电站电器组件故障。 [0016] 本发明的有益效果：（1）本发明通过对光伏发电站的工作状态数据进行获取，得到周期内光伏发电站的实际发电电能，将周期内光伏发电站的实际发电电能与光伏发电站的认证输出电能进行处理，得到周期内光伏发电站校验电能，将周期内光伏发电站校验电能与周期内光伏发电站校验电能阈值进行比较，得到光伏发电站运行校验信号，对光伏发电站m个周期内的光伏发电站校验电能进行获取，在m个周期内对存在周期内光伏发电站校验电能＞周期内光伏发电站校验电能阈值的周期个数n进行获取，在n/m≥0.3时，则表示光伏发电站运行故障，从而完成对光伏发电站故障的确定； （2）本发明将光伏发电站的光伏板总面积区域分割成若干个面积子单元，分别获取每个面积子单元光伏板运行状态数据，即通过光伏板清洁数据、光伏板运行温度数据和光伏板运行架设数据进行处理得到面积子单元内光伏板行为影响值，进而得到光伏发电站内光伏板行为影响总值，通过对光伏发电站内光伏板行为影响总值与光伏发电站内光伏板行为影响总值预设的范围进行比较，完成对光伏发电站故障类型的识别，对于光伏发电计量故障类型能够进行有效识别，保证光伏发电计量故障得到及时有效的处理，适用性广。 附图说明 [0017] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。 具体实施方式[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1 [0020] 请参阅图1所示，本发明为一种光伏发电计量故障的监测方法，包括以下步骤：步骤一：在周期内，获取光伏发电站的工作状态数据，通过对光伏发电站的工作状态数据进行处理得到周期内光伏发电站的实际发电电能； 步骤二：将周期内光伏发电站的实际发电电能与光伏发电站的认证输出电能进行处理，得到周期内光伏发电站校验电能，将周期内光伏发电站校验电能与周期内光伏发电站校验电能阈值进行比较，得到光伏发电站运行状态信号； 光伏发电站运行状态信号包括光伏发电站运行正常信号和光伏发电站运行校验信号； 步骤三：基于光伏发电站运行校验信号对多个周期内光伏发电站校验电能与周期内光伏发电站校验电能阈值进行处理，得到光伏发电站运行故障信号； 步骤四：基于光伏发电站运行故障信号，对光伏发电站的故障类型进行识别； 其中，光伏发电站的故障类型包括光伏发电站内光伏板架设故障和光伏发电站电器组件故障。 [0021] 步骤一中获取周期内光伏发电站的实际发电电能；光伏发电站的实际发电电能的获取过程为： 获取周期内光伏发电站的光伏板总面积，记为Gs; 将周期内光伏发电站每天受光照的时间段分为若干个时间子单元，分别获取每个时间子单元中间时刻的光照强度； 将同一天内各个时间子单元的光照强度进行求和取均值，得到该天的光照强度均值； 再将周期内所有天的光照强度均值求和取均值，得到周期内光伏发电站的光照总强度，记为Ge； 获取周期内每天光照时长，将周期内所有天的光照时长求和，即得到周期内光伏发电站的光照总时长，记为Gt； 其中，每天的光照时长为太阳升起时间与落下的时间的差值； 即通过公式 计算得到周期内光伏发电站的实际发电电能 GF，其中 为预设修正系数； 上述光伏发电站的周期天数为m，且m为大于1的正整数。 [0022] 获取光伏发电站的电能传输线路，对每条传送线路的损耗电能及负载终端输入电能进行获取，将每条传送线路的损耗电能与负载终端输入电能相加得到传送线路的线路输出电能；再将光伏发电站所有传送线路的线路输出电能进行相加，得到光伏发电站的认证输出电能； 其中，通过公式 *R*t传送线路的损耗电能Se，其中，I为电流大小，R为电线电阻，t为传输时间（周期）； 获取负载终端的输入电流和输入电压，将负载终端在运行时的输入电流和输入电压进行乘积并对时间进行积分，获得负载终端在周期内的负载终端输入电能Fe； 将周期内光伏发电站的实际发电电能与光伏发电站的认证输出电能进行差值计算，得到周期内光伏发电站校验电能； 将周期内光伏发电站校验电能与周期内光伏发电站校验电能阈值进行比较； 若周期内光伏发电站校验电能≤周期内光伏发电站校验电能阈值，则表示光伏发电站在周期内的电能损耗低，光伏发电站在周期内运行正常，得到光伏发电站运行正常信号； 若周期内光伏发电站校验电能＞周期内光伏发电站校验电能阈值，则表示光伏发电站在周期内的电能损耗高，光伏发电站在周期内运行异常，得到光伏发电站运行校验信号。 [0023] 基于光伏发电站运行校验信号对光伏发电站m个周期内的光伏发电站校验电能进行获取，在m个周期内对存在周期内光伏发电站校验电能＞周期内光伏发电站校验电能阈值的周期个数进行获取，记为n；若n/m≥0.3时，则表示光伏发电站运行故障，得到光伏发电站运行故障信号。 [0024] 基于光伏发电站运行故障信号对光伏发电站的光伏板总面积区域分割成若干个面积子单元，分别获取每个面积子单元光伏板运行状态数据；光伏板运行状态数据包括光伏板清洁数据、光伏板运行温度数据和光伏板运行架设数据； 光伏板清洁数据的获取过程为： 对面积子单元内光伏板上的灰尘进行收集，得到灰尘质量，再将灰尘质量与面积子单元的面积值进行比值计算，得到灰尘覆盖因子； 对面积子单元中光伏板无效面积进行获取，将所有光伏板无效面积之和与面积子单元的面积值进行比值计算，得到面积影响因子； 其中，光伏板无效面积包括光伏板表面被遮挡区域面积和损坏区域的面积； 将灰尘覆盖因子与面积影响因子进行积运算，得到光伏板清洁数据的清洁影响值。 [0025] 光伏板运行温度数据的获取过程为：通过温度传感器对面积子单元内的光伏板运行温度进行监测，得到光伏板运行温度值，将光伏板运行温度值大于额定温度值且超过预设时长的温度值记为异常温度值； 获取周期内光伏板异常温度值出现的总时长，将光伏板异常温度值总时长与周期总时长进行比值计算，得到异常温度时间比； 再将异常温度时间比与光伏板异常温度值在周期内出现的频率进行积运算，得到光伏板运行温度数据的温度影响值。 [0026] 光伏板运行架设数据的获取过程为：对面积子单元内位置异常光伏板的个数进行获取，将面积子单元内异常光伏板的个数与面积子单元内光伏板总个数进行比值计算，得到光伏板运行架设数据的架设影响值； 其中，位置异常光伏板包括但不限于在面积子单元内发生倾斜的光伏板和发生沉降的光伏板。 [0027] 将光伏板清洁数据的清洁影响值记为Gqj;将光伏板运行温度数据的温度影响值记为Gwd； 将光伏板运行架设数据的架设影响值记为Gjs； 即通过公式 计算得到面积子单元内光伏板行为影响值 Gi,其中，a1、a2、a3为预设比例系数，且a1、a2、a3均大于0； 将若干个面积子单元的光伏板行为影响值进行求和得到光伏发电站内光伏板行为影响总值； 若光伏发电站内光伏板行为影响总值处于光伏发电站内光伏板行为影响总值预设的范围内，则表示光伏发电站内光伏板架设无问题，则光伏发电站的故障点为光伏发电站电器组件，生成电器组件故障信号； 光伏发电站电器组件包括但不限于控制柜、逆变器、蓄电池和并网箱等； 若光伏发电站内光伏板行为影响总值未处于光伏发电站内光伏板行为影响总值预设的范围内，则表示光伏发电站内光伏板架设故障，生成光伏板故障信号； 管理人员基于电器组件故障信号或光伏板故障信号完成对不同类型的维修管理人员进行故障处理。 实施例2 [0028] 请参阅图2所示，本发明为一种光伏发电计量故障的监测系统，包括数据处理模块、状态识别模块、故障校验模块、故障决策模块和云管控平台；数据处理模块用于在周期内获取光伏发电站的工作状态数据，通过对光伏发电站的工作状态数据进行处理得到周期内光伏发电站的实际发电电能，并将光伏发电站的实际发电电能发送至云管控平台； 状态识别模块获取光伏发电站的实际发电电能，将周期内光伏发电站的实际发电电能与光伏发电站的认证输出电能进行处理，得到周期内光伏发电站校验电能，将周期内光伏发电站校验电能与周期内光伏发电站校验电能阈值进行比较，得到光伏发电站运行状态信号，并将光伏发电站运行状态信号发送至云管控平台； 光伏发电站运行状态信号包括光伏发电站运行正常信号和光伏发电站运行校验信号； 故障校验模块接收云管控平台发送的光伏发电站运行状态信号，基于光伏发电站运行校验信号对多个周期内光伏发电站校验电能与周期内光伏发电站校验电能阈值进行处理，得到光伏发电站运行故障信号； 故障决策模块基于光伏发电站运行故障信号，对光伏发电站的故障类型进行识别； 其中，光伏发电站的故障类型包括光伏发电站内光伏板架设故障和光伏发电站电器组件故障。 [0029] 本发明的核心点之一：在于通过对光伏发电站的工作状态数据进行获取，得到周期内光伏发电站的实际发电电能，将周期内光伏发电站的实际发电电能与光伏发电站的认证输出电能进行处理，得到周期内光伏发电站校验电能，将周期内光伏发电站校验电能与周期内光伏发电站校验电能阈值进行比较，得到光伏发电站运行校验信号，对光伏发电站m个周期内的光伏发电站校验电能进行获取，在m个周期内对存在周期内光伏发电站校验电能＞周期内光伏发电站校验电能阈值的周期个数n进行获取，在n/m≥0.3时，则表示光伏发电站运行故障，从而完成对光伏发电站故障的确定；本发明的核心点之一：在于将光伏发电站的光伏板总面积区域分割成若干个面积子单元，分别获取每个面积子单元光伏板运行状态数据，即通过光伏板清洁数据、光伏板运行温度数据和光伏板运行架设数据进行处理得到面积子单元内光伏板行为影响值，进而得到光伏发电站内光伏板行为影响总值，通过对光伏发电站内光伏板行为影响总值与光伏发电站内光伏板行为影响总值预设的范围进行比较，完成对光伏发电站故障类型的识别。 [0030] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。 |
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