一種光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)預(yù)測(cè)裝置及預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于配電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)預(yù)測(cè) 裝置及預(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)生重大故障時(shí),會(huì)對(duì) 電力系統(tǒng)帶來大規(guī)模負(fù)荷損失以及較大的電網(wǎng)穩(wěn)定性沖擊,光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備容量越大, 其故障和停電對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊和損失就越大,因此,對(duì)光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備的電氣參數(shù)及 氣象環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并根據(jù)監(jiān)測(cè)參數(shù)對(duì)光伏發(fā)電設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè),根據(jù)預(yù) 測(cè)結(jié)果對(duì)電網(wǎng)應(yīng)急措施進(jìn)行安排,能夠有效避免光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故障對(duì)電網(wǎng)帶來的沖擊 和影響,顯著提高電力系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明就是針對(duì)上述問題,提供一種提取簡(jiǎn)單,精確度高的光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故 障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)預(yù)測(cè)裝置及預(yù)測(cè)方法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案,本發(fā)明光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn) 指數(shù)預(yù)測(cè)裝置包括信號(hào)采集單元、字信號(hào)處理單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、4G通信傳輸單元和人 機(jī)交互信息顯示單元,其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)信號(hào)采集單元的輸出端口與A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端口相 連,A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出端口與數(shù)字信號(hào)處理單元的數(shù)據(jù)輸入端口相連,數(shù)字信號(hào)處理單 元的數(shù)據(jù)輸出端口分別與人機(jī)交互信息顯示單元輸入端口、4G通信傳輸模塊的輸入端口相 連;
[0005] 所述信號(hào)采集單元包括運(yùn)行時(shí)間計(jì)時(shí)器、振動(dòng)頻率傳感器、溫度傳感器、噪聲傳感 器、放電電流傳感器,運(yùn)行時(shí)間計(jì)時(shí)器輸出端口、振動(dòng)頻率傳感器輸出端口、溫度傳感器輸 出端口、噪聲傳感器輸出端口、放電電流傳感器輸出端口分別與A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端口 相連。
[0006] 作為另一種優(yōu)選方案,本發(fā)明所述時(shí)間計(jì)時(shí)器采用DS12C887型號(hào)時(shí)鐘芯片,振動(dòng) 傳感器采用STA9200A型號(hào),放電電流傳感器采用DHC03B型號(hào),溫度傳感器采用HE-200型 號(hào)。
[0007] 作為另一種優(yōu)選方案,本發(fā)明所述A/D轉(zhuǎn)換單元采用TLC2543串行A/D轉(zhuǎn)換器,數(shù) 字信號(hào)處理單元DSP采用TMS320F2812芯片,4G通信傳輸單元采用ME3760型號(hào)的LTE模 塊,人機(jī)交互信息顯示單元采用HG1286402C型號(hào)的液晶顯示模塊;
[0008] 運(yùn)行時(shí)間計(jì)時(shí)器、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器、噪聲傳感器、放電電流傳感器的輸出 端分別經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換電路后連接到A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543的輸入端AIN0-AIN4, A/D轉(zhuǎn)換器 TLC2543的輸出端E0C、I/O、IN、0UT、CS分別對(duì)應(yīng)連接到DSP芯片TMS320F2812的XA1-XA5引 腳,TMS320F2812的XD0-XD7引腳分別與液晶顯示模塊的D0-D7對(duì)應(yīng)連接,TMS320F2812的 XD10-XD14引腳與液晶顯示模塊的RS、RW、CS1、CS2、EN對(duì)應(yīng)相連接,TMS320F2812的XD15, XD16引腳與4G通信模塊ME3760的DATA、DATA1端對(duì)應(yīng)相連,4G通信模塊的ATNl端通過天 線將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)方調(diào)度。
[0009] 另外,本發(fā)明所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路采用TLC4501芯片。(設(shè)置信號(hào)轉(zhuǎn)換電路,保證信 號(hào)采集的頻帶寬度、轉(zhuǎn)換速率和電壓增益,同時(shí)降低輸入失調(diào)電壓和電流以及溫度漂移)。
[0010] 運(yùn)行時(shí)間、振動(dòng)頻率、溫度、噪聲、放電電流信息經(jīng)過各傳感器,進(jìn)行同步采樣、保 持、A/D轉(zhuǎn)換,變?yōu)閿?shù)字信號(hào)后,送入DSP芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,處理后的信息數(shù)據(jù)由DSP對(duì)運(yùn) 行時(shí)間、振動(dòng)頻率、溫度、噪聲、放電電流信息數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算后,計(jì)算結(jié)果通過液晶顯示模塊 進(jìn)行顯示并將數(shù)據(jù)送到4G傳輸模塊,為與遠(yuǎn)方調(diào)度通訊做好準(zhǔn)備。
[0011] -種光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)預(yù)測(cè)裝置進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法,包括如下步驟:
[0012] 步驟1 :對(duì)光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間、振動(dòng)頻率、溫度、噪聲、放電電流5個(gè)數(shù) 據(jù)進(jìn)行5次測(cè)量,其中運(yùn)行時(shí)間單位為小時(shí)、振動(dòng)頻率單位為赫茲,溫度單位為攝氏度、噪 聲單位為分貝、放電電流單位為安培,得到5組離散有序時(shí)間序列作為輸入量:
[0014] 步驟2 :對(duì)式(1)的時(shí)間序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理:
[0016] 步驟3 :建立可靠性模型 [0017] 串聯(lián)可靠度模型為:
[0019] 并聯(lián)可靠度模型為:
[0021] 并串聯(lián)可靠度模型為:
[0023] 串并聯(lián)可靠度模型為:
[0025] 故障率λ i為常數(shù)〇· 12.
[0026] 步驟4 :計(jì)算可靠度的上下限值
[0027] η = 5, m = 5,可靠度上限為:
[0029] 其下限模型為:
[0031] 步驟5 :計(jì)算判斷停止條件為:
[0033] 式中,ε 等于 0.075。
[0034] 步驟6 :計(jì)算光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值:CNI = R(X)
[0035] 步驟7 :將光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值:CNI = R(X)的預(yù)測(cè)結(jié)果通過液晶 模塊顯示并通過4G傳輸模塊發(fā)送至遠(yuǎn)方調(diào)度終端,以便維修人員及時(shí)進(jìn)行檢修。
[0036] 本發(fā)明有益效果。
[0037] 本發(fā)明利用直接測(cè)量光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間、振動(dòng)頻率、溫度、噪聲、放電 電流作為輸入量,并最終利用A/D轉(zhuǎn)換單元、DSP數(shù)字信號(hào)處理單元、CPU中央處理單元、人 機(jī)交互信息顯示單元和4G傳輸模塊實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的監(jiān)測(cè)。這種方 法避免傳統(tǒng)方法建立模型和選取參數(shù)時(shí)造成的誤差,并且具有輸入量提取簡(jiǎn)單,精確度高, 準(zhǔn)確度好,預(yù)測(cè)效率高的特點(diǎn)。
[0038] 對(duì)電力用戶重大故障風(fēng)險(xiǎn)做出預(yù)測(cè),能夠預(yù)防光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備和配電網(wǎng)重大事 故,改善電力品質(zhì),提高用電可靠性,同時(shí)預(yù)測(cè)過程滿足實(shí)時(shí)性要求,提高數(shù)據(jù)采集及處理 的效率,提高光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的速度和精度,實(shí)現(xiàn)了以較高精度和較短響 應(yīng)時(shí)間的優(yōu)勢(shì)對(duì)光伏發(fā)電設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。
【附圖說明】
[0039] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明保護(hù)范圍不僅局限 于以下內(nèi)容的表述。
[0040] 圖1是本發(fā)明電路原理框圖。
[0041] 圖2是本發(fā)明電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 如圖所示,本發(fā)明光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)預(yù)測(cè)裝置包括信號(hào)采集單元、 A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、4G通信傳輸單元和人機(jī)交互信息顯示單元。
[0043] 所述A/D轉(zhuǎn)換單元用于將信號(hào)采集單元采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào);
[0044] 所述數(shù)字信號(hào)處理單元對(duì)A/D轉(zhuǎn)換后的采集量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;
[0045] 所述人機(jī)交互信息顯示單元用于就地顯示光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)預(yù)測(cè) 結(jié)果;
[0046] 所述4G通信傳輸模塊用于將光伏發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果傳輸至遠(yuǎn) 方調(diào)度終端;
[0047] 所述信號(hào)采集模塊采集的運(yùn)行時(shí)間、振動(dòng)頻率、溫度、噪聲、放電電流5個(gè)信號(hào)輸 出至A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端,所述A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出端與數(shù)字信號(hào)處理單元的輸入端連 接,所述DSP數(shù)字信號(hào)處理單元的輸出端與人機(jī)交互信息顯示單元和4G通信傳輸模塊的輸 入輸連接。
[0048] 信號(hào)采集模塊包括運(yùn)行時(shí)間計(jì)時(shí)器、振動(dòng)頻率傳感器、溫度傳感器、噪聲傳感器、 放電電流傳感器,其中時(shí)間計(jì)時(shí)器采用DS12C887型號(hào)時(shí)鐘芯片、振動(dòng)傳感器采用STA9200A 型號(hào)、放電電流傳感器采用DHC03B型號(hào)、溫度傳感器采用HE-200型號(hào),A/D轉(zhuǎn)換器選用 TLC2543串行A/D轉(zhuǎn)換器,該器件使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)