一种分布式光伏发电设备扰动判定系统的制作方法

1.本发明涉及光伏设备技术领域，尤其涉及一种分布式光伏发电设备扰动判定系统。


背景技术：

2.随着城市化进程的不断加快，城市对于能源的开发力度不断加大，造成了能源紧张的形势，因此，新型能源的开发势在必行。这就需要对电力系统的发展加大关注，不断提高能源在电力系统中的运用和利用率，从而为后期电力系统发展与正常运行提供保障和基础。近年来家庭光伏呈现越发增长趋势。太阳能发电系统是依靠半导体器件界面的光生伏特效应而将太阳能直接转化为电能的一类技术。主要是由太阳能光伏板组件、太阳能控制器和太阳能逆变器三部分构成，主要零部件由电子元件构成。太阳能电池通过串连后进行封装保护可产生大面积的太阳能电池组件，再配合上功率控制器等零部件就产生了太阳能发电设备。光伏电站并网发电一旦产生扰动或故障，就会对电网产生影响，其影响包括：1.光照资源的随机性、间歇性、周期性会使光伏电站发电对电网产生较大冲击；2.光伏发电通过电力电子逆变器并网，易产生谐波和三相电流不平衡，输出功率随机性易造成电网电压波动闪变；3.当光伏发电在电源中的比例不断增加时，将影响电网的调峰能力；4.随着光伏电站数量和规模的不断增加，光照波动和周期性变化引起输电线路电压升高，长距离输电的电压稳定性问题；5.光伏发电接入配电网，使配电网系统从放射状结构变为多电源结构，潮流和短路电流大小、流向以及分布特性将发生改变；6.光伏发电系统在线路发生故障，影响继电保护以及重合闸的动作。
3.当光伏发电设备产生扰动时，如果无法实现检测并排除，极易对电网产生不良影响。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种分布式光伏发电设备扰动判定系统，用于解决现有技术对于光伏发电设备扰动的检测准确性低且时效性差的技术问题。
5.本发明提供了一种分布式光伏发电设备扰动判定系统，包括：
6.电源模块、信号输入模块、校时模块、数据总线、数据处理及分析模块、以太网口和电能质量综合分析系统；
7.所述电源模块与所述信号输入模块、所述数据处理及分析模块连接；所述信号输入模块通过所述数据总线与所述数据处理及分析模块连接；所述数据处理及分析模块通过所述以太网口与所述电能质量综合分析系统连接；
8.所述电源模块，用于为所述信号输入模块、所述数据处理及分析模块提供电源；
9.所述信号输入模块，用于采集预设分布式光伏发电设备的电能数据，并将所述电能数据通过所述数据总线发送至所述数据处理及分析模块；
10.所述校时模块用于向所述信号输入模块、所述数据处理及分析模块发送同步时钟
信号；
11.所述数据处理及分析模块，用于将所述电能数据转换为电能质量稳态趋势文件和暂态录波文件，并将所述电能质量稳态趋势文件和所述暂态录波文件通过所述以太网口发送至所述电能质量综合分析系统；
12.所述电能质量综合分析系统，用于采用所述电能质量稳态趋势数据和所述暂态录波数据进行扰动判定。
13.可选地，还包括：与所述校时模块连接的授时装置；
14.所述授时装置用于向所述校时模块发送1pps信号、靶场仪器组irig-b信号。
15.可选地，所述授时装置为北斗定位系统时钟、全球定位系统gps时钟中的一种。
16.可选地，所述校时模块包括现场可编辑门阵列fpga和恒温晶体振荡器；
17.所述fpga，用于对所述1pps信号、所述靶场仪器组irig-b信号进行解析，得到时钟信号；
18.所述恒温晶体振荡器用于进行精确授时。
19.可选地，还包括与所述信号输入模块连接电压采集模块和电流采集模块；
20.所述电压采集模块，用于采集所述分布式光伏发电设备的电压数据；
21.所述电流采集模块，用于采集所述分布式光伏发电设备的电流数据。
22.可选地，所述数据处理及分析模块，包括数据采集及预处理子模块、数据分析子模块；
23.所述数据采集及预处理子模块，用于从所述数据总线实时读取带时标的采样点的多路电压采样数据和多路电流采样数据，并采用所述电压采样数据和所述电流采样数据计算电能质量稳态数据；
24.所述数据分析子模块，用于采用所述电能质量稳态数据计算功率、功率因素和电能，并采用所述功率、所述功率因素和所述电能生成电能质量稳态趋势文件。
25.可选地，所述数据采集及预处理子模块，还用于采用所述电压采样数据和所述电流采样数据生成电能质量暂态数据。
26.可选地，所述数据分析子模块，还用于对所述电能质量暂态数据进行有效性分析，并在所述电能质量暂态数据有效时，分析暂态扰动的起始时刻、持续时间和扰动幅值，获取暂态扰动事件分类，并采用所述暂态扰动的骑士时刻、持续时间、扰动幅值和暂态扰动事件分类生成暂态录波文件。
27.可选地，所述信号输入模块，包括逐级连接的多路电压/电流输入电路、隔离转换及滤波电路、电压/电流信号采样保持电路和模拟/数字a/d采样电路；
28.所述多路电压/电流输入电路，用于接收所述电压采集模块采集的电压数据、所述电流采集模块采集的电流数据；
29.所述隔离转换及滤波电路，用于对所述电压数据和所述电流数据进行隔离转换及滤波，得到电压通道模拟信号和电流通道模拟信号，并将所述电压通道模拟信号和所述电流通道模拟信号传输至所述电压/电流信号采样保持电路；
30.所述电压/电流信号采样保持电路，用于保持所述电压通道模拟信号和所述电流通道模拟信号；
31.所述模拟/数字a/d采样电路，用于将电压通道模拟信号和所述电流通道模拟信号
汇总为电能数据，并将所述电能数据通过所述以太网口发送至所述电能质量综合分析系统。
32.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明通过采集光伏发电设备的电能数据来生成电能质量稳态趋势文件和暂态录波文件，以根据电能质量稳态趋势文件和暂态滤波文件进扰动判定，从而实现光伏发电设备扰动的快速检测，以及提高光伏发电设备扰动检测的准确性。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
34.图1为本发明实施例提供的一种分布式光伏发电设备扰动判定系统的结构框图。
具体实施方式
35.本发明实施例提供了一种分布式光伏发电设备扰动判定系统，用于解决现有技术对于光伏发电设备扰动的检测准确性低且时效性差的技术问题。
36.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
37.请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种分布式光伏发电设备扰动判定系统的结构框图。
38.本发明提供的一种分布式光伏发电设备扰动判定系统，具体可以包括：电源模块11、信号输入模块12、校时模块13、数据总线14、数据处理及分析模块15、以太网口16和电能质量综合分析系统17；
39.电源模块11与信号输入模块12、数据处理及分析模块15连接；信号输入模块12通过数据总线14与数据处理及分析模块15连接；数据处理及分析模块15通过以太网口16与电能质量综合分析系统17连接；
40.电源模块11，用于为信号输入模块12、数据处理及分析模块15提供电源；
41.信号输入模块12，用于采集预设分布式光伏发电设备的电能数据，并将电能数据通过数据总线发送至数据处理及分析模块15；
42.校时模块13用于向信号输入模块12、数据处理及分析模块15发送同步时钟信号；
43.数据处理及分析模块15，用于将电能数据转换为电能质量稳态趋势文件和暂态录波文件，并将电能质量稳态趋势文件和暂态录波文件通过以太网口16发送至电能质量综合分析系统17；
44.电能质量综合分析系统17，用于采用电能质量稳态趋势数据和暂态录波数据进行扰动判定。
45.在具体实现中，信号输入模块12可以将外接的授时装置或授时单元的同步信号转换为外部时钟信号，向数据处理及分析模块15和信号输入模块12提供用作精准采样点时标的统一的同步时钟，以确保数据采集的精度，并由以太网口16实时将采集的电能质量稳态趋势文件和暂态录波文件传输至电能质量综合分析系统17，实现扰动判定、定值配置、电能质量文件管理、展示实时波形数据和电能质量实时监测、数据导出和打印，以及电能质量分析。其中，电能质量稳态趋势文件由电能质量稳态数据计算得到，电能质量稳态数据是电压有效值、电流有效值和频率的稳态参数的计算结果。电能质量暂态数据是暂态扰动启动判断的原始数据。
46.进一步地，还包括：与校时模块13连接的授时装置18；
47.授时装置18用于向校时模块13发送1pps信号、靶场仪器组irig-b信号。
48.1pps是1pulse per second的缩写，意思是秒脉冲。1pps＝1hz＝1次/秒。
49.irig码是由美国国防部下属的靶场仪器组(irig)制定的一种对时标准,目前已被广泛应用于军事、商业、工业等领域，irig-b码对时特别是在电力行业应用及其广泛。irig时间序列码分为g，a，b，e，h，d共六种编码格式，其中应用最广泛的是irig-b格式，简称b码。
50.在本发明实施例中，授时装置18用于向校时模块13发送1pps、靶场仪器组irig-b信号；其中，授时装置为北斗定位系统时钟、全球定位系统gps时钟中的一种。
51.进一步地，校时模块13包括现场可编辑门阵列fpga和恒温晶体振荡器；
52.fpga，用于对1pps信号、靶场仪器组irig-b信号进行解析，得到时钟信号；
53.恒温晶体振荡器用于进行精确授时。
54.在具体实现中，校时模块13可以通过fpga对1pps信号、靶场仪器组irig-b信号进行解析，得到时钟信号，在外部卫星信号消失时，由恒温晶体振荡器进行精确授时，保证时间信号的正确性，卫星信号恢复后，再自动切换到外部同步时钟对时方式。
55.进一步地，校时模块13还可以包括对时cpu。
56.进一步地，分布式光伏发电设备扰动判定系统还包括与信号输入模块连接电压采集模块19和电流采集模块20；
57.电压采集模块19，用于采集分布式光伏发电设备的电压数据；
58.电流采集模块20，用于采集分布式光伏发电设备的电流数据。
59.进一步地，数据处理及分析模块15，包括数据采集及预处理子模块151、数据分析子模块152；
60.数据采集及预处理子模块151，用于从数据总线14实时读取带时标的采样点的多路电压采样数据和多路电流采样数据，并采用电压采样数据和电流采样数据计算电能质量稳态数据；
61.数据分析子模块152，用于采用电能质量稳态数据计算功率、功率因素和电能，并采用功率、功率因素和电能生成电能质量稳态趋势文件。
62.数据采集及预处理模块151，可以从数据总线14上实时读取已经打时标的采样点的多路电压/电流采样数据，根据由电能质量综合分析系统17通过以太网口发送的稳态定值设定内容，累积一定时间的电压/电流采样数据，持续计算电能质量稳态数据，并按预定义的数据类型将电能质量稳态数据进行保存，且通过数据总线14将计算结果发送至数据分析子模块152进行进一步处理。
63.数据分析子模块152，可以分别接收数据采集及预处理模块的电能质量稳态数据和电能质量暂态数据；数据分析子模块152将接收的电能质量稳态数据进行二次计算，统计二次计算出的电能质量稳态趋势数据，自动生成符合预定义结构的稳态趋势文件，在tf卡存储，并将相应的数据由以太网口发送电能质量综合分析系统17中的后台管理机，存储在后台管理机的flash，二次计算包括计算功率、功率因数和电能，其中功率包括有功功率、无功功率和视在功率。
64.进一步地，数据采集及预处理模块151，还用于采用电压采样数据和电流采样数据生成电能质量暂态数据。
65.在具体实现中，数据采集及预处理模块151可以根据由电能质量综合分析系统17发送的暂态扰动定值设定内容，对实时采样原始数据进行暂态扰动启动判断，若满足暂态扰动启动条件，实时采样原始数据即为电能质量暂态数据，并按预定义的数据类型将电能质量暂态数据进行保存，且通过数据总线14将原始数据发送至数据分析子模块152进行进一步处理。
66.进一步地，数据分析子模块152，还用于对电能质量暂态数据进行有效性分析，并在电能质量暂态数据有效时，分析暂态扰动的起始时刻、持续时间和扰动幅值，获取暂态扰动事件分类，并采用暂态扰动的骑士时刻、持续时间、扰动幅值和暂态扰动事件分类生成暂态录波文件。
67.在具体实现中，数据分析子模块152还可以根据电能质量暂态数据的时间标记及数据特征，将接收的电能质量暂态数据进行暂态扰动智能判断，暂态扰动智能判断可以采用时域、频域和变换域三种暂态电能质量分析方法来判断扰动数据的有效性，对有效的暂态扰动数据，快速提取暂态电能质量信息，分析暂态扰动的起始时刻、持续时间和扰动幅值，对暂态扰动事件进行分类，将上述暂态信息分析结果自动生成预定义结构的暂态录波文件，在cf卡存储，并将相应的数据由以太网口16发送电能质量综合分析系统17中的后台管理机，存储在后台管理机的硬盘，暂态电能质量分析方法包括快速小波分析方法、s变换分析方法，以及时域差分分析方法。
68.进一步地，信号输入模块12，包括逐级连接的多路电压/电流输入电路121、隔离转换及滤波电路122、电压/电流信号采样保持电路123和模拟/数字a/d采样电路124；
69.多路电压/电流输入电路121，用于接收电压采集模块19采集的电压数据、电流采集模块20采集的电流数据；
70.隔离转换及滤波电路122，用于对电压数据和电流数据进行隔离转换及滤波，得到电压通道模拟信号和电流通道模拟信号，并将电压通道模拟信号和电流通道模拟信号传输至电压/电流信号采样保持电路123；
71.电压/电流信号采样保持电路123，用于保持电压通道模拟信号和电流通道模拟信号；
72.模拟/数字a/d采样电路124，用于将电压通道模拟信号和电流通道模拟信号汇总为电能数据，并将电能数据通过以太网口发送至电能质量综合分析系统。
73.通过本发明实施例提供的分布式光伏发电设备扰动判定系统，可以根据用户选择的时间段和线路名，对电压偏差、频率偏差、三相不平衡、谐波、电压波动和闪变进行统计，并生成相应的电能质量稳态统计报告；还可以根据用户选择的时间段和多个稳态参数指
标，分析各个电能质量稳态参数的变化趋势及各项稳态参数对暂态事件的影响，并生成相应的电能质量稳态趋势分析报告；还可以根据用户选择的电能质量暂态录波文件以及统一的时间标记，自动调取暂态事件发生前一段时间的电能质量稳态数据、暂态事件发生时以及暂态事件发生后的电能质量暂态录波文件，且对每一个暂态录波文件进行离线分析，并生成相应的电能质量暂态分析报告。还可以根据用户选择的电能质量暂态录波文件以及统一的时间标记，自动调取暂态事件发生前一段时间、暂态事件发生时以及暂态事件发生后的电能质量稳态数据，分析各个电能质量稳态参数的变化趋势及各项稳态参数对暂态事件的影响，确定各项稳态参数在引发暂态暂态事件可能性上的权重比，精确定位电能质量暂态事件原因，并生成相应的电能质量综合分析报告。
74.本发明通过采集光伏发电设备的电能数据来生成电能质量稳态趋势文件和暂态录波文件，以根据电能质量稳态趋势文件和暂态滤波文件进扰动判定，从而实现光伏发电设备扰动的快速检测，以及提高光伏发电设备扰动检测的准确性。
75.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
76.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
77.本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
78.本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
79.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
80.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
81.尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
82.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
83.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。