一種光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光伏逆變器監(jiān)控技術，特別涉及一種包含各類逆變器工作狀態(tài)數(shù)據(jù)在內的光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控和告警系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著人類能源供需日益緊張，可再生能源應用技術不斷發(fā)展，新能源的應用越來越普及。太陽能以其資源豐富、分布廣泛、可再生以及無污染等優(yōu)點得到了廣泛的應用，尤其以太陽能光伏發(fā)電技術發(fā)展最快。各種中、大規(guī)模的光伏電站和小型的戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設不斷增加，越來越多的光伏逆變器出現(xiàn)在人們的生產生活之中。如何對光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變器這一核心設備進行后臺監(jiān)控、預測其健康狀態(tài)并發(fā)出告警信息，以方便進行光伏逆變器的檢修和管理，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性，避免意外停電、爆炸、火災等事故的發(fā)生，成為光伏逆變器狀態(tài)監(jiān)控的一個重要任務。
[0003]目前，光伏逆變器的監(jiān)控主要以逆變器自身配備的各種保護措施為主，如漏電檢測、電弧檢測、故障檢測等。一般為被動式的檢測模式輔以發(fā)電狀態(tài)信息查詢，管理人員仍需定期對逆變器及連接電纜等進行巡檢，不能有效避免故障和事故的發(fā)生，不利于有針對性的提前做好檢修和維護。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明是針對光伏逆變器可能存在過壓、過流、局部放電等異常狀態(tài)，同時使用環(huán)境和時長可能造成電子元器件老化，其健康狀態(tài)不易監(jiān)測和評估，檢修和管理成本高的問題，提出了一種光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種全方位的光伏逆變器主動監(jiān)控系統(tǒng)，可以針對健康狀態(tài)惡化的逆變器設備提前做好檢修和維護工作，避免定期檢修的不及時或浪費勞動力等弊端。
本發(fā)明的技術方案為:一種光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)，包括逆變器監(jiān)控系統(tǒng)、Zigbee組網模塊、后臺服務器和監(jiān)控終端，逆變器監(jiān)控系統(tǒng)采集光伏逆變器的參數(shù)和狀態(tài)信息，并將上述數(shù)據(jù)送至連接在下位機的Zigbee組網模塊，通過無線網絡送至后臺服務器進行數(shù)據(jù)分析和處理，后臺服務器將逆變器的工作狀態(tài)評估和關鍵器件的預測使用壽命通過有線、無線網絡或GPRS網絡送監(jiān)控終端，管理人員通過監(jiān)控終端對逆變器的工作狀態(tài)進行查詢，在逆變器健康狀態(tài)惡化的時候通過監(jiān)控終端發(fā)送控制信號回光伏逆變器。
[0005]所述一套逆變器監(jiān)控系統(tǒng)對應一臺光伏逆變器，逆變器監(jiān)控系統(tǒng)采集逆變器交、直流側電壓和電流信號，采集交流側相位信號，采集逆變器工作環(huán)境溫、濕度，通過數(shù)字照相系統(tǒng)定時采集逆變器關鍵部件的工作影像，逆變器過壓、過流或局部放電，直接發(fā)停止控制信號到逆變器，所有數(shù)據(jù)和狀態(tài)上傳到Zigbee組網模塊。
[0006]所述監(jiān)控終端選計算機、智能手機、手持式監(jiān)控儀中任意一種。
[0007]所述Zigbee組網模塊配置為路由器模式，與Zigbee協(xié)調器通訊并接入互聯(lián)網或局域網；將以固定時間點為基準的定時將逆變器監(jiān)控系統(tǒng)采集的光伏逆變器的參數(shù)和狀態(tài)信息上傳。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明一種光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)，定期監(jiān)測光伏逆變器的工作狀態(tài)，采用高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)字照相系統(tǒng)獲取逆變器的異常狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)、工作影像等狀態(tài)信息。通過Zigbee組網的方式，將監(jiān)控系統(tǒng)下位機處理好的逆變器狀態(tài)信息上傳至后臺服務器進行存儲。根據(jù)計算和分析的結果，采用智能算法對逆變器的健康狀態(tài)進行評估、預測和判斷。最后經由有線、無線網絡或GPRS網絡向管理人員所在的監(jiān)控終端適時發(fā)送被監(jiān)控對象的健康狀態(tài)預警信號，管理人員也可以隨時隨地通過終端對逆變器的當前和歷史工作狀態(tài)進行查詢，在逆變器健康狀態(tài)惡化的時候發(fā)送控制信號令光伏逆變器停機。從而方便進行光伏逆變器的檢修和管理，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性，有效避免意外停電、爆炸、火災等事故的發(fā)生。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)結構示意圖；
圖2為本發(fā)明光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)中的逆變器監(jiān)控系統(tǒng)示意圖；
圖3為本發(fā)明一種光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)網絡拓撲圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示一種光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)結構示意圖，系統(tǒng)包括:逆變器監(jiān)控系統(tǒng)1，Zigbee組網模塊2，后臺服務器3和監(jiān)控終端4。逆變器監(jiān)控系統(tǒng)I采集光伏逆變器的各種參數(shù)和狀態(tài)信息，并將上述數(shù)據(jù)及時送至連接在下位機的Zigbee組網模塊2，從而可以通過無線網絡送至后臺服務器3進行下一步數(shù)據(jù)分析和處理。同時逆變器監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)當前安全狀態(tài)分析的結果，或者根據(jù)后臺服務器3對逆變器健康狀態(tài)評估的結果直接發(fā)控制信號令逆變器停機，等待管理人員到現(xiàn)場檢修。Zigbee組網模塊2主要完成各逆變器監(jiān)控系統(tǒng)的無線組網以及與Zigbee協(xié)調器通訊并接入互聯(lián)網或局域網。后臺服務器3主要由網絡服務器、數(shù)據(jù)服務器和監(jiān)控中心構成。主要存儲各逆變器監(jiān)控系統(tǒng)獲取的被監(jiān)控逆變器的狀態(tài)信息。對該狀態(tài)信息進行計算和分析，采用智能算法評估逆變器的工作狀態(tài)，預測關鍵器件的剩余使用壽命，從而判斷是否需要向管理方發(fā)出告警信息。監(jiān)控終端4包括各類可令管理人員主動獲得逆變器歷史和當前狀態(tài)信息或被動獲得逆變器告警信息的智能終端，如計算機、智能手機、手持式監(jiān)控儀等。
[0011 ] 如圖2所示光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)中的逆變器監(jiān)控系統(tǒng)示意圖，一臺光伏逆變器對應一套逆變器監(jiān)控系統(tǒng)下位機。監(jiān)控主要通過各類傳感器獲取逆變器工作時的電參數(shù)，主要包括交、直流側電壓檢測，交、直流側電流檢測和交流側相位檢測；實時將獲取的電參數(shù)經高速AD采樣送至下位機嵌入式系統(tǒng)進行安全狀態(tài)分析，如發(fā)生危及系統(tǒng)安全的重大隱患如電弧放電等，則直接發(fā)控制信號令逆變器停機，一般捕捉過壓、過流、局部放電等異常狀態(tài)。同時通過溫、濕度傳感器定期獲取逆變器工作的環(huán)境參數(shù)，通過數(shù)字照相系統(tǒng)定期獲取逆變器關鍵部件的工作影像，并將上述逆變器狀態(tài)數(shù)據(jù)及時送至連接在下位機的Zigbee模塊。逆變器監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)后臺服務器對逆變器健康狀態(tài)評估的結果，以及管理人員發(fā)送的控制信號令健康狀態(tài)惡化的逆變器停機，等待管理人員到現(xiàn)場檢修。
[0012]如圖3所示一種光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)網絡拓撲圖，通過Zigbee組網的方式，將每臺被監(jiān)控逆變器的Zigbee組網模塊2配置為路由器模式，與Zigbee協(xié)調器通訊并接入互聯(lián)網或局域網；將以固定時間點為基準的定時將逆變器各類狀態(tài)信息，包括異常狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)、數(shù)字照片等數(shù)據(jù)信息送至后臺服務器進行儲存；對該數(shù)據(jù)信息進行計算分析，采用智能算法評估逆變器的工作狀態(tài)，預測關鍵器件的剩余使用壽命，從而判斷是否需要向管理方發(fā)出告警信息。管理方根據(jù)該信息可進行應急處理，如及時安排檢修，發(fā)控制信號令逆變器停機等。告警信息可由服務器通過網絡以信息推送的方式向管理人員的監(jiān)控終端用戶應用軟件發(fā)送逆變器告警信號，或通過GPRS模塊的SM卡經由GPRS網絡向管理人員手機發(fā)送告警短信。管理人員也可以通過用戶應用軟件主動查詢存放在服務器上的逆變器狀態(tài)信息，包括歷史狀態(tài)信息和當前工作狀態(tài)信息。
[0013]本實施例中的一種光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)，定期監(jiān)測光伏逆變器的工作狀態(tài)，采用各類電參數(shù)傳感器實時將獲取的逆變器交、直流側電壓，交、直流側電流，交流側相位等經高速AD采樣送至下位機嵌入式系統(tǒng)進行安全狀態(tài)分析，如發(fā)生危及系統(tǒng)安全的重大隱患如電弧放電等，則直接發(fā)控制信號令逆變器停機，一般捕捉過壓、過流、局部放電等異常狀態(tài)。同時通過溫、濕度傳感器定期獲取逆變器工作的環(huán)境參數(shù)，通過數(shù)字照相系統(tǒng)定期獲取逆變器關鍵部件的工作影像，并將上述逆變器狀態(tài)數(shù)據(jù)及時送至連接在下位機的Zigbee模塊。通過Zigbee組網的方式，將監(jiān)控系統(tǒng)下位機處理好的逆變器狀態(tài)信息上傳至后臺服務器進行存儲。根據(jù)計算和分析的結果，采用智能算法對逆變器的健康狀態(tài)進行評估、預測和判斷。最后經由有線、無線網絡或GPRS網絡向管理人員所在的監(jiān)控終端適時發(fā)送被監(jiān)控對象的健康狀態(tài)預警信號，管理人員也可以隨時隨地通過終端對逆變器的當前和歷史工作狀態(tài)進行查詢。從而方便進行光伏逆變器的檢修和管理，改變管理人員定期巡檢效率低、檢修不及時的現(xiàn)狀，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性，有效避免意外停電、爆炸、火災等事故的發(fā)生。
【主權項】
1.一種光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)，其特征在于，包括逆變器監(jiān)控系統(tǒng)、Zigbee組網模塊、后臺服務器和監(jiān)控終端，逆變器監(jiān)控系統(tǒng)采集光伏逆變器的參數(shù)和狀態(tài)信息，并將上述數(shù)據(jù)送至連接在下位機的Zigbee組網模塊，通過無線網絡送至后臺服務器進行數(shù)據(jù)分析和處理，后臺服務器將逆變器的工作狀態(tài)評估和關鍵器件的預測使用壽命通過有線、無線網絡或GPRS網絡送監(jiān)控終端，管理人員通過監(jiān)控終端對逆變器的工作狀態(tài)進行查詢，在逆變器健康狀態(tài)惡化的時候通過監(jiān)控終端發(fā)送控制信號回光伏逆變器。
2.根據(jù)權利要求1所述光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)，其特征在于，所述一套逆變器監(jiān)控系統(tǒng)對應一臺光伏逆變器，逆變器監(jiān)控系統(tǒng)采集逆變器交、直流側電壓和電流信號，采集交流側相位信號，采集逆變器工作環(huán)境溫、濕度，通過數(shù)字照相系統(tǒng)定時采集逆變器關鍵部件的工作影像，逆變器過壓、過流或局部放電，直接發(fā)停止控制信號到逆變器，所有數(shù)據(jù)和狀態(tài)上傳到Zigbee組網模塊。
3.根據(jù)權利要求1所述光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控終端選計算機、智能手機、手持式監(jiān)控儀中任意一種。
4.根據(jù)權利要求1所述光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)，其特征在于，所述Zigbee組網模塊配置為路由器模式，與Zigbee協(xié)調器通訊并接入互聯(lián)網或局域網；將以固定時間點為基準的定時將逆變器監(jiān)控系統(tǒng)采集的光伏逆變器的參數(shù)和狀態(tài)信息上傳。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光伏逆變器健康狀態(tài)監(jiān)控與告警系統(tǒng)，包括逆變器監(jiān)控系統(tǒng)、Zigbee組網模塊、后臺服務器和監(jiān)控終端，逆變器監(jiān)控系統(tǒng)采集光伏逆變器的參數(shù)和狀態(tài)信息，并將上述數(shù)據(jù)送至連接在下位機的Zigbee組網模塊，通過無線網絡送至后臺服務器進行數(shù)據(jù)分析和處理，后臺服務器將逆變器的工作狀態(tài)評估和關鍵器件的預測使用壽命通過有線、無線網絡或GPRS網絡送監(jiān)控終端，管理人員通過監(jiān)控終端對逆變器的工作狀態(tài)進行查詢，在逆變器健康狀態(tài)惡化的時候通過監(jiān)控終端發(fā)送控制信號回光伏逆變器。方便進行光伏逆變器的檢修和管理，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性，有效避免意外停電、爆炸、火災等事故的發(fā)生。
【IPC分類】H02J13-00, H04W84-18
【公開號】CN104734362
【申請?zhí)枴緾N201510159894
【發(fā)明人】夏鯤, 譚媛, 秦玉鍵, 何晟, 田椏楠, 陳昂輝
【申請人】上海理工大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月7日