大型光伏電站智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)研究

光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用大型光伏電站智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)研究席振釗華電新疆發(fā)電有限公司新能源分公司光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用緒論整體技術(shù)方案與算法研究1

2目錄

3

智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)過程實(shí)施

4

智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹結(jié)論與展望

5光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用一、緒論截止2017年底，我國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘恳殉^130GW，中國(guó)華電集團(tuán)公司所屬光伏發(fā)電裝機(jī)容量突破2.81GW，現(xiàn)階段光伏電站在運(yùn)維階段存在以下問題。多數(shù)電站運(yùn)營(yíng)、保護(hù)、安防等系統(tǒng)獨(dú)立構(gòu)建，數(shù)據(jù)孤島嚴(yán)重光伏電站的運(yùn)營(yíng)尚

光伏電站處于初級(jí)

處理故障的人工判

點(diǎn)的決策斷階段，

靠人為的沒有實(shí)現(xiàn)

經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)智能化監(jiān)

確度較低測(cè)低下利于光伏電站維護(hù)透明對(duì)于光伏沒有成熟組件的衰沒有遠(yuǎn)程缺乏可信的任務(wù)流減沒有一數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的設(shè)備質(zhì)管理系統(tǒng)，個(gè)可用的功能，運(yùn)量檔案管工作效率評(píng)估，不營(yíng)數(shù)據(jù)不理與專家系統(tǒng)光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用1、故障條件下光伏發(fā)電的外部行為特性提取及表征一、緒論國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.光伏組件/陣列的電氣參數(shù)和I-V特性可以通過離線測(cè)試的方法獲取，但滯后的分析結(jié)果無法滿足光伏電站直流側(cè)在線分析和故障診斷的需求；2.故障條件下光伏組件/陣列的電氣參數(shù)的分布特性未見系統(tǒng)描述；3.光伏電站直流側(cè)故障-光伏組件/陣列外部輸出行為特性-光伏組件/陣列電氣參數(shù)分布特性三者之間的映射關(guān)系尚未展開研究。光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用一、緒論2、光伏組件/陣列的建模和故障條件下模型參數(shù)的辨識(shí)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.建立精確的光伏發(fā)電數(shù)學(xué)模型為光伏故障診斷提供了參考模型；2.光伏組件/陣列數(shù)學(xué)模型的電氣參數(shù)在外部因素作用下非線性轉(zhuǎn)移規(guī)律是建立精確的光伏陣列仿真數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)；3.樣本數(shù)量缺乏導(dǎo)致故障條件下光伏組件/陣列的模型參數(shù)辨識(shí)困難。光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用一、緒論3、光伏電站直流側(cè)的故障診斷光伏發(fā)電運(yùn)行過程需要及時(shí)可靠的故障診斷方法來保證系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行。在故障診斷方面，目前光伏發(fā)電故障診斷主要包括基于電路結(jié)構(gòu)方法、基于數(shù)學(xué)參考模型方法、基于電氣測(cè)量方法、基于紅外圖像方法和基于智能檢測(cè)的故障診斷方法。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用二、整體技術(shù)方案與算法研究光伏電站主設(shè)備常見問題光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用二、整體技術(shù)方案與算法研究信息化建設(shè)技術(shù)優(yōu)化狀態(tài)檢修本項(xiàng)目通過分析影響光伏電站的各個(gè)因素，充分考慮各個(gè)影響因子之間的相互關(guān)系，進(jìn)行橫向和縱向的對(duì)比，建立信息化平臺(tái)，基于信息化平臺(tái)，對(duì)電站進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化和狀態(tài)檢修，最終實(shí)現(xiàn)電站整體效率提升。光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用二、整體技術(shù)方案與算法研究建立智能的專家系統(tǒng)建立可靠、可行的智能管理系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證與應(yīng)用研究建立兼容大型光伏電站的數(shù)據(jù)處理方案整體技術(shù)線路光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用光伏電站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)收集和轉(zhuǎn)發(fā)后，經(jīng)隔離裝置，接入通訊專網(wǎng)；在通訊網(wǎng)絡(luò)中，增設(shè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)算服務(wù)器、Web服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、分析和發(fā)布二、整體技術(shù)方案與算法研究系統(tǒng)整體框架光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用線上二、整體技術(shù)方案與算法研究線下ON/OFFESCMENUEENTER/TEST手動(dòng)-低檔實(shí)測(cè)參考

Voc------Vc

----------1、光伏組件故障診斷；2、清洗決策診斷；3、匯流箱故障診斷；4、逆變器故障診斷組件故障診斷工具光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用線上二、整體技術(shù)方案與算法研究故障診斷判斷依據(jù)光伏組件故障診斷以“組串電流偏差”為分析對(duì)象，有效發(fā)電時(shí)段要求“測(cè)量誤差分量”盡可能小，分為“電壓型”、“電流型”故障光伏組件清洗決策診斷樣板機(jī)發(fā)電量為依據(jù)，劃分功率損失曲線與建議清洗曲線，清洗判據(jù)為上次清洗日到當(dāng)前的總發(fā)電量*近三天功率偏差（%）的平均值≥1.2*清洗費(fèi)用（考慮限電情況）匯流箱故障診斷分為兩類：一類為斷路器熔斷導(dǎo)致的組串?dāng)嗦返裙收希涣硪活悶閰R流箱所屬各組串的并聯(lián)失配故障逆變器故障診斷分為逆變器轉(zhuǎn)換效率嚴(yán)重偏低、通訊失真、電能質(zhì)量異常、MPPT跟蹤不準(zhǔn)確等故障光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用二、整體技術(shù)方案與算法研究線下組件故障診斷工具原理故障細(xì)類表現(xiàn)特征開路電壓下降特征1、2工作電壓下降特征2短路電流下降特征4I-V曲線下降段斜率異常特征3光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用硬件部署三、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)過程實(shí)施數(shù)據(jù)接入數(shù)據(jù)驗(yàn)證采集服務(wù)器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器以及保證數(shù)據(jù)安全的隔離裝置、防火墻光伏方陣系統(tǒng)數(shù)據(jù)電能量系統(tǒng)數(shù)據(jù)開關(guān)站/升壓站數(shù)據(jù)為了檢驗(yàn)診斷平臺(tái)對(duì)故障判斷的準(zhǔn)確性，隨機(jī)在故障診斷模塊中選取組串、匯流箱、逆變器與實(shí)際情況對(duì)比光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用三、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)過程實(shí)施類別名稱數(shù)量配置硬件關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器1Lenovo

X3650M5

1顆E5-2620V4,8核CPU；16GB內(nèi)存5塊600GB

10K

SAS硬盤，支持Raid5；2個(gè)以上千兆網(wǎng)口；雙電源；3年原廠質(zhì)保硬件Web數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器1Lenovo

X3650M5

2顆E5-2620V4,8核CPU；32GB內(nèi)存3塊600GB

10K

SAS硬盤，支持Raid5；2個(gè)以上千兆網(wǎng)口；雙電源；3年原廠質(zhì)保硬件KDM機(jī)數(shù)據(jù)服務(wù)器1可部署4套104程序，分別接收4個(gè)104通道數(shù)據(jù)硬件隔離裝置1南瑞SysKeeper-2000

正向隔離器網(wǎng)絡(luò)接口采用雙進(jìn)雙出型硬件防火墻1可設(shè)置規(guī)則，不允許外網(wǎng)訪問，只允許專屬內(nèi)網(wǎng)訪問硬件配置光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用三、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)過程實(shí)施數(shù)據(jù)接入FE003SP1MKA01MK001ZZ10J0EB003AA

05省份廠站名廠站類別整套裝置整套編號(hào)系統(tǒng)分類1系統(tǒng)分類2系統(tǒng)分類3系統(tǒng)編號(hào)設(shè)備分類設(shè)備部位1級(jí)部位2級(jí)測(cè)點(diǎn)序號(hào)數(shù)據(jù)來源分類數(shù)據(jù)來源編碼物理總類物理細(xì)類算法總類算法細(xì)類結(jié)合光伏電站的規(guī)模和容量、光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)考慮將來的發(fā)展需求以及電站智能分析的實(shí)際需要，制定出了一套標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、接口開放、數(shù)據(jù)完備的編碼規(guī)則光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用三、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)過程實(shí)施編號(hào)數(shù)據(jù)名稱用途1組串電流故障診斷2組串電壓故障診斷3匯流箱出口電壓對(duì)標(biāo)分析、性能分析、故障診斷4匯流箱出口電流對(duì)標(biāo)分析、性能分析、故障診斷5逆變器輸入電壓對(duì)標(biāo)分析、性能分析、故障診斷6逆變器輸入電流對(duì)標(biāo)分析、性能分析、故障診斷7逆變器輸出電壓對(duì)標(biāo)分析、性能分析、故障診斷8逆變器輸出電流對(duì)標(biāo)分析、性能分析、故障診斷9逆變器日發(fā)電量對(duì)標(biāo)分析、性能分析10箱變輸入電流對(duì)標(biāo)分析、性能分析、故障診斷11箱變輸入電壓對(duì)標(biāo)分析、性能分析、故障診斷12電站發(fā)電量性能分析13溫度性能分析14輻照度性能分析15電能量系統(tǒng)對(duì)標(biāo)分析、性能分析16開關(guān)站/升壓站數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)分析、性能分析數(shù)據(jù)接入光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用三、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)過程實(shí)施數(shù)據(jù)驗(yàn)證序號(hào)區(qū)域匯流箱組串故障描述113112開路電壓低12V，功率偏低明顯241410開路電壓低24V，功率偏低明顯31899開路電壓低24V，功率偏低明顯4226開路電壓低12V，功率偏低明顯51216開路電壓低5V，功率偏低明顯613414開路電壓低8V，功率偏低明顯74814開路電壓低5V，功率偏低明顯81747開路電壓39伏，但在30V時(shí)電流提前降至0安，功率偏低明顯99129開路電壓低8V，功率偏低明顯1013147開路電壓31V，功率偏低明顯1110116開路電壓低8V122615開路電壓低30V，功率偏低明顯1311416開路電壓正常、電流正常14678開路電壓低21V，功率偏低明顯151186開路電壓低30V，功率偏低明顯16141216開路電壓31V，功率偏低明顯172769開路電壓正常，但在30V時(shí)電流提前降至0安，功率偏低明顯1812813開路電壓低12V，功率偏低明顯1939133開路電壓正常，電流偏低，連接線明顯松動(dòng)，恢復(fù)后電流正常20391314開路電壓正常、現(xiàn)場(chǎng)電流正常。后臺(tái)電流一直偏低，通過實(shí)時(shí)核對(duì)電流，可判斷為通訊問題光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)，通過規(guī)范化數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)6大功能光伏電站數(shù)據(jù)升壓站數(shù)據(jù)電能量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)性能分析故障診斷智能運(yùn)維設(shè)備檔案報(bào)表管理光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：電站總覽、箱變逆變監(jiān)測(cè)、組串監(jiān)測(cè)四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：電站總覽、箱變逆變監(jiān)測(cè)、組串監(jiān)測(cè)四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：電站總覽、箱變逆變監(jiān)測(cè)、組串監(jiān)測(cè)四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用性能分析：溫升損失、效率分析、等效利用小時(shí)數(shù)四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用性能分析：溫升損失、效率分析、等效利用小時(shí)數(shù)四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用性能分析：溫升損失、效率分析、等效利用小時(shí)數(shù)四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用故障診斷：組串故障診斷、箱變逆變故障診斷四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用故障診斷：組串故障診斷、箱變逆變故障診斷四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用智能運(yùn)維：清洗預(yù)判四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用設(shè)備檔案：組串質(zhì)量檔案、逆變器質(zhì)量檔案、箱變質(zhì)量檔案四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用設(shè)備檔案：組串質(zhì)量檔案、逆變器質(zhì)量檔案、箱變質(zhì)量檔案四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用設(shè)備檔案：組串質(zhì)量檔案、逆變器質(zhì)量檔案、箱變質(zhì)量檔案四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用報(bào)表管理：生產(chǎn)日?qǐng)?bào)、生產(chǎn)月報(bào)、生產(chǎn)年報(bào)四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用報(bào)表管理：生產(chǎn)日?qǐng)?bào)、生產(chǎn)月報(bào)、生產(chǎn)年報(bào)四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用報(bào)表管理：生產(chǎn)日?qǐng)?bào)、生產(chǎn)月報(bào)、生產(chǎn)年報(bào)四、智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)功能介紹光伏電站智能監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究與應(yīng)用五、結(jié)論與展望1、光伏電站智能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)建立了組件的故障庫(kù)，提出了基于因素分解法的光伏組串故