一种太阳能发电监测报警系统的制作方法

本发明涉及光伏电站运维监测，具体涉及一种太阳能发电监测报警系统。

背景技术：

1、现阶段光伏场站发电故障监测报警系统多采用固定阈值判定机制，报警基准阈值出厂固化，无法适配光照辐照、环境温度、风速湿度等外部环境动态变化，缺少环境参数匹配、昼夜切换、季节迭代阈值自适应调控功能，无法依托环境变量线性微调告警基准阈值；同时场站内部老旧光伏组串、遮挡边角组串、新投用组串设备损耗、发电工况差异显著，现有系统无组串分区差异化阈值校准架构，全域套用统一报警阈值，极易引发大批量误报警、漏报警问题。

2、其次，现有监测系统边缘预处理功能缺失，工况与环境多源数据流时序错位，无法滤除并网逆变器电磁耦合杂波、传感器瞬时跳变畸变干扰数据；系统不具备同源故障聚类、次生冗余故障剔除架构，无法归集同设备连续同源故障，故障混杂度高。同时故障仅依托参数偏差判定，未结合设备拓扑权重分级定级，故障研判粗放；远端报警传输无断点加密续传、分级调度机制，且缺少告警回执、阈值变更日志溯源闭环管控体系，运维处置流程脱节，大幅降低场站故障排查效率，难以适配规模化光伏场站精细化、闭环化运维需求。

技术实现思路

1、针对现有技术缺陷，本发明提供一种太阳能发电监测报警系统，以解决传统光伏监测报警阈值固定、环境适配性差、组串差异化适配不足、故障研判杂乱、误报漏报率高、告警无闭环管控的行业痛点，提升光伏发电故障监测精准度与运维管控效率。

2、为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种太阳能发电监测报警系统，包括光伏工况采集模块、环境感知模块、边缘数据处理模块、自适应阈值校准模块、故障分级研判模块以及联动报警传输模块；

4、所述光伏工况采集模块用于电性连接太阳能光伏阵列与并网逆变器，实时采集光伏阵列发电运行原始工况数据流；

5、所述环境感知模块用于实时采集光伏场站外部环境参数，输出标准化环境感知数据流；

6、所述边缘数据处理模块分别与光伏工况采集模块、环境感知模块信号连接，接收工况原始数据流与环境感知数据流并完成前置数据处理；

7、所述自适应阈值校准模块与边缘数据处理模块双向通信连接，依托实时环境参数动态修正故障报警判定基准阈值；

8、所述故障分级研判模块输入端电性连接边缘数据处理模块，接收预处理后监测数据完成光伏故障等级研判并输出分级报警指令；

9、所述联动报警传输模块输入端通信连接故障分级研判模块，接收分级报警指令执行本地声光报警与远程数据传输。

10、采用上述技术方案，六大模块协同配合实现光伏场站发电工况、场站环境双源数据同步采集，依托边缘数据处理模块完成数据前置净化处理，保障监测数据时效性与精准度。通过自适应阈值校准模块联动环境数据动态优化报警基准阈值，规避环境波动、组串工况差异带来误报、漏报缺陷。依靠故障分级研判模块完成故障精准定级，区分故障严重程度，优化告警逻辑。最终联动报警传输模块实现分级本地告警与远程数据同步传输，构建采集、处理、阈值校准、故障研判、联动报警一体化闭环监测体系，简化系统架构，提升光伏故障监测精度与运维调度效率。

11、进一步的，所述自适应阈值校准模块内置环境参数匹配单元、基准阈值存储单元、阈值动态修正单元以及工况耦合校准单元；

12、所述环境参数匹配单元用于接收边缘数据处理模块转发的光照强度、环境温度、现场风速、场站空气湿度等多维环境感知数据，完成参数标准化预处理与时序匹配，将实时环境参数与内置光伏标准工况参数进行精准绑定，为阈值动态修正提供可靠的环境基准依据；

13、所述基准阈值存储单元内置光伏设备标准运维数据库，预存标准工况下光伏组件压降、发电功率、逆变器电流电压、线路损耗等原生报警基准阈值，分类存储不同装机容量、组件型号的光伏阵列阈值台账，可根据场站配置快速调取适配的初始判定基准；

14、所述阈值动态修正单元结合实时光照辐照梯度变化、环境温度偏移量以及光伏发电特性规律，对发电异常、组件过热、功率衰减等报警阈值进行自适应线性微调，有效抵消外部环境波动带来的工况偏差，降低环境干扰引发的误报和漏报概率；

15、所述工况耦合校准单元实时采集光伏阵列负载发电量、单组串出力及并网负荷工况数据，结合现场实际发电负载状态联动优化阈值参数，适配轻载、重载及并网波动场景，输出贴合场站实时工况的校准阈值并下发至故障分级研判模块，提升故障判定精准度。

16、进一步的，所述阈值动态修正单元包括温度偏移校正子单元、辐照梯度调参子单元、昼夜模式切换子单元以及季节阈值迭代子单元；

17、所述温度偏移校正子单元根据光伏板面实时温度差值，高温环境上调组件高温故障告警阈值、低温严寒下调线路低压告警阈值；

18、所述辐照梯度调参子单元划分强光照、弱光照、阴雨遮挡三档光照梯度，对应自适应修正光伏输出功率偏低故障判定阈值，适配多云、晴天、阴天差异化发电场景；

19、所述昼夜模式切换子单元自动识别昼夜时段，夜间关停发电功率类阈值校准，仅保留线路漏电、设备空载异常固定阈值，适配夜间停机运维工况；

20、所述季节阈值迭代子单元根据春夏秋冬四季环境基线数据，按月度迭代更新全域基础阈值基线，适配四季气候周期性环境变化。

21、采用上述技术方案，依托多层级阈值调控架构，可实现环境、工况双维度报警阈值自适应优化，贴合光伏场站全时段、全季节运行特性。依托多子单元分区调参，消除温度、光照、昼夜及季节气候干扰，适配差异化发电工况；结合场站并网负荷联动校准阈值，打破传统固定阈值局限，同时匹配场站装机台账完成参数适配，大幅降低环境波动引发的误报、漏报概率，贴合光伏组件真实运行工况，提升报警判定合理性与监测适配性。

22、进一步的，所述工况耦合校准单元包括实时负荷采集子单元、组串差异化调阈子单元、阈值合规校验子单元以及阈值闭环下发子单元；

23、所述实时负荷采集子单元采集并网逆变器实时并网负荷、单组串发电负载、储能耦合充放电工况数据，提取设备运行负载特征；

24、所述组串差异化调阈子单元对老旧光伏组串、新投用组串、遮挡边角组串分区独立报警阈值校准设置；

25、所述阈值合规校验子单元对动态修正后的全新报警阈值做边界合规校验，拦截超出设备出厂参数范围、违背光伏运维标准的错误校准阈值；

26、所述阈值闭环下发子单元将校验合格的自适应实时阈值加密同步传输至故障分级研判模块，同步留存阈值变更运行日志，完成阈值校准、下发、溯源全流程闭环管控。

27、进一步的，所述组串差异化调阈子单元包括组串属性分类分单元、工况匹配调参分单元以及分区阈值存储分单元；

28、所述组串属性分类分单元调取光伏场站设备台账、组件投运时长及阵列遮挡遥感监测数据，结合组件老化状态、现场遮挡情况，将全场光伏组串划分为老旧损耗组串、新投用组串、遮挡受限组串三类，并为各组串绑定对应分类标签，实现组串差异化归类管理；

29、所述工况匹配调参分单元结合各组串实时发电负载特征与环境辐照参数，匹配适配的阈值修正系数，针对不同类型组串的发电特性独立微调故障报警阈值，适配老旧组串衰减工况、新组串标准工况及遮挡组串弱光发电工况，解决统一阈值带来的误报、漏报问题；

30、所述分区阈值存储分单元对各组串微调后的专属阈值参数进行分区归档保存，将优化后的阈值数据与各组串唯一设备编号一一绑定存储，实现阈值参数分类管理、可查可溯，为精准故障研判与阈值溯源提供数据支撑。

31、采用上述技术方案，依托工况耦合校准单元实现负荷数据联动阈值优化，针对不同损耗、工况的光伏组串完成分区差异化阈值调校，解决场站组串工况不一、统一阈值易误报漏报的痛点。同时增设阈值合规校验机制，规避参数校准超标问题，保障阈值贴合设备出厂规范与运维标准；搭配分区存储、日志溯源闭环架构，实现阈值可调、可验、可追溯，优化全域阈值管控逻辑，进一步提升多类型光伏组串故障判定精准度，适配规模化光伏场站差异化运维需求。

32、进一步的，所述故障分级研判模块内置故障特征匹配单元、多级等级划分单元、同源故障聚合单元以及分级指令封装单元；

33、所述故障特征匹配单元调取自适应校准后的报警基准阈值，完成预处理工况数据与光伏故障特征库的特征比对匹配；

34、所述多级等级划分单元预存光伏场站故障分级判定规则，将匹配完成的故障划分为轻微异常、一般故障、重大故障三个层级；

35、所述同源故障聚合单元归集同一光伏组串、同一逆变器产生的同源连续故障，完成零散单点故障合并归类；

36、所述分级指令封装单元根据故障层级、故障设备编码封装对应格式的标准化分级报警指令。

37、进一步的，所述同源故障聚合单元包括故障时序提取子单元、设备标识绑定子单元、同源特征聚类子单元以及冗余故障剔除子单元；

38、所述故障时序提取子单元定点采集短时监测时域内连续触发的各类工况异常数据，精准抓取故障起始、持续、波动时间节点，对每一次异常信号标记唯一时序时间戳，完成故障时间维度的精准记录与梳理；

39、所述设备标识绑定子单元针对每一条异常故障数据，自动关联绑定对应的光伏组串唯一编号、逆变器硬件编码，精准锁定故障所属的硬件设备，区分不同设备的异常信号，实现故障设备精准溯源定位；

40、所述同源特征聚类子单元结合异常数据的工况波动特征、故障诱发原因、参数异常类型，对同一设备、同一类型的零散单点故障进行归集整合，完成同源同类故障的统一聚类汇总，避免故障信号碎片化；

41、所述冗余故障剔除子单元依托主从故障关联逻辑，智能识别由核心主故障衍生触发的连带、次生异常信号，精准过滤剔除无效冗余故障数据，规避次生干扰信号造成的重复告警与故障误判问题。

42、采用上述技术方案，依托模块化故障研判架构，匹配自适应校准阈值完成故障特征精准比对，实现故障标准化三级划分，贴合光伏场站运维处置优先级逻辑。通过同源故障聚合单元整合时序、设备同源故障，剔除次生连带冗余故障，筛除无效告警数据，解决原有系统故障零散、信号混杂问题；同时绑定设备编码封装分级指令，实现故障溯源定位、分级输出，优化故障研判逻辑，降低运维识别难度，提升故障甄别效率与告警指令规范性。

43、进一步的，所述多级等级划分单元包括工况偏差度测算子单元、故障设备权重匹配子单元、等级标签赋值子单元以及跨设备故障定级子单元；

44、所述工况偏差度测算子单元实时采集光伏发电功率、电压、电流等运行参数，精准核算实时发电工况与自适应校准后标准阈值的参数偏移差值及偏差比例，量化工况异常程度，为故障定级提供精准数据依据；

45、所述故障设备权重匹配子单元预存光伏场站供电拓扑结构，根据故障发生的光伏组串、逆变器位置及装机容量，智能匹配对应设备在整体发电系统中的供电拓扑权重与影响等级；

46、所述等级标签赋值子单元综合参数偏移严重程度、故障设备拓扑权重两类核心指标，按照预设分级规则完成自动研判，精准赋予轻微异常、一般故障、重大故障对应的故障等级标签；

47、所述跨设备故障定级子单元针对多组光伏机组、多逆变器同步出现的联动异常故障，统筹全域故障异常数据，统一校准整体故障判定等级，避免多设备分散故障出现定级不准、等级混乱的问题。

48、采用上述技术方案，打破传统仅依靠参数偏差单一定级的弊端，结合工况偏移程度与场站供电拓扑权重双重维度完成故障定级，提升故障分级科学性。针对单设备故障精准赋值等级标签，同时依托跨设备故障定级子单元统筹校准多机组联动异常故障等级，规避分布式光伏场站多设备故障定级混乱、定级偏差问题。完善故障分级研判体系，贴合光伏场站供电拓扑布局，让故障等级匹配实际运维风险，便于运维人员按故障优先级开展检修作业。

49、进一步的，所述边缘数据处理模块内置多源时序联动对齐单元以及场站耦合干扰滤除单元；

50、所述多源时序联动对齐单元实现光伏工况数据流、环境感知数据流跨传感器时序同步绑定，消除多模块数据采样时差偏差；

51、所述场站耦合干扰滤除单元识别光伏逆变器电磁耦合杂波、传感瞬时跳变畸变数据，完成场站工况专属干扰数据剔除处理。

52、采用上述技术方案，依托双单元完成场站双源监测数据边缘前置预处理，对齐工况、环境两类数据流时序，消除多传感器采样时间差带来的数据错位问题。同时针对性滤除逆变器电磁杂波、传感器瞬时跳变畸变干扰数据，净化原始监测数据源，规避干扰数据造成阈值校准失误、故障研判误判问题。提升全域输入数据精准性与时序一致性，为后端阈值自适应校准、故障分级研判提供纯净可靠的数据支撑。

53、进一步的，所述联动报警传输模块内置分级告警差异化调度单元、断点续传加密传输单元以及告警状态闭环回执单元；

54、所述分级告警差异化调度单元匹配故障等级对应调度本地声光告警端口与远程传输链路；

55、所述断点续传加密传输单元实现场站偏远网段断连后报警数据包缓存续发与链路加密封装；

56、所述告警状态闭环回执单元接收后台运维终端回执信号，同步标记报警已读、处置中、已办结状态。

57、采用上述技术方案，依托三大单元构建分级、加密、闭环式告警传输体系，依据故障等级差异化调度告警方式，合理匹配告警调度资源。针对光伏偏远场站通信不稳问题增设断点续传加密机制，避免告警数据包丢失、数据泄露风险；搭配告警回执状态标记功能，打通前端告警与后端运维交互链路，实现告警下发、接收、处置、归档全流程闭环管控，优化运维调度流程，提升光伏场站告警传输稳定性与运维闭环管控能力。

58、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

59、本发明有效解决了传统光伏发电监测报警系统阈值固定、环境适配性差、故障研判混乱、误报漏报频发、运维无闭环的核心痛点，大幅提升光伏场站监测精度与运维效率。针对传统系统固定阈值无法适配环境变化的问题，本发明通过自适应阈值校准架构，结合温度、光照、昼夜、四季变化动态修正报警阈值，同时依据光伏组串新旧、损耗、遮挡差异做差异化调参，彻底杜绝全域统一阈值引发的大批量误报、漏报问题，适配光伏场站复杂多变的实际运行工况。本发明增设边缘数据预处理功能，完成多源数据时序对齐，精准滤除逆变器电磁杂波、传感器数据跳变等干扰，解决传统系统数据错位、数据源失真问题，为故障研判提供精准可靠的数据支撑。针对传统系统故障研判粗放、信号混杂的弊端，本发明实现同源故障聚合与冗余次生故障剔除，整合零散故障信号，同时结合工况偏差度和设备供电拓扑权重双重维度分级定级，让故障等级贴合实际风险，运维人员可按优先级高效检修。此外，本发明搭建分级告警、加密断点续传、状态回执溯源的闭环运维体系，解决偏远场站告警数据包丢失、运维流程脱节的问题，同时实现阈值修改、故障告警、处置归档全流程可追溯，有效适配规模化光伏场站精细化、闭环化运维需求，显著降低运维工作量与设备故障停运损耗。