光伏電站發(fā)電組件故障監(jiān)測系統(tǒng)研究

孫赫謙 張羽婷

摘要：針對傳統(tǒng)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測的問題，為提高生產(chǎn)運(yùn)行效率，本文通過搭建大數(shù)據(jù)平臺，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，并可實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除存在的安全隱患，從而提高發(fā)電廠整體設(shè)備可靠性，為發(fā)電設(shè)備的管理和生產(chǎn)運(yùn)行提供保障。

關(guān)鍵詞：新能源;光伏發(fā)電;故障監(jiān)測

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，電力行業(yè)也在逐步向智慧電廠推進(jìn)。對電廠設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測是保證設(shè)備可靠性以及電廠機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，對企業(yè)生產(chǎn)效率和安全生產(chǎn)有著深遠(yuǎn)的影響。但是，傳統(tǒng)的電力設(shè)備比較老舊，運(yùn)行狀態(tài)不能實(shí)時(shí)監(jiān)測，需要生產(chǎn)運(yùn)行和管理人員進(jìn)行人工巡視，工作效率低、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性較差，使企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行效益受到影響。

近年來，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)不斷應(yīng)用于發(fā)電廠設(shè)備運(yùn)行過程中。通過搭建大數(shù)據(jù)平臺，利用數(shù)據(jù)采集、處理、分析等環(huán)節(jié)對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以隨著查看設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除存在的安全隱患，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障或有潛在發(fā)生故障可能性時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)出預(yù)警，以便管理人員及時(shí)排除，從而提高發(fā)電廠整體設(shè)備可靠性，保證電力設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 基于此，本文設(shè)計(jì)了基于數(shù)據(jù)挖掘的光伏電站發(fā)電組件故障監(jiān)測系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警為主要功能，對系統(tǒng)的整體架構(gòu)、功能模塊以及軟件流程進(jìn)行了具體的探討。

1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集層、存儲層、應(yīng)用層、服務(wù)層和展示層。各層在相關(guān)協(xié)議和算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，任務(wù)和作用各不相同，分工明確

1）采集層：采集層位于系統(tǒng)的最底層，主要負(fù)責(zé)采集各設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源頭。

2）存儲層：數(shù)據(jù)采集完成后，還不能直接應(yīng)用，還需要對其進(jìn)行處理和存儲，為核心功能層提供數(shù)據(jù)支撐。

3）應(yīng)用層：應(yīng)用層主要用于搭建軟件應(yīng)用環(huán)境，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，邏輯運(yùn)算等功能，負(fù)責(zé)底層技術(shù)支撐。應(yīng)用層與硬件服務(wù)層緊密關(guān)聯(lián)，使得各子系統(tǒng)服務(wù)能正常運(yùn)行。

4）服務(wù)層：服務(wù)層是監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)查詢、匯總、預(yù)警等功能服務(wù)，并能夠?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可視化信息推送給各平臺展示。

5）展示層：提供以PC終端、移動(dòng)客戶端等多種展示方式，將系統(tǒng)的最終分析結(jié)果、數(shù)據(jù)結(jié)論等發(fā)送給管理人員。

2 系統(tǒng)功能模塊

采用SQL數(shù)據(jù)庫語言編寫電廠設(shè)備監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)以Win7作為操作平臺。采用B/S結(jié)構(gòu)，基于.NET 框架設(shè)計(jì)開發(fā)系統(tǒng)軟件?？赏ㄟ^管理人員與計(jì)算機(jī)的交互功能，實(shí)現(xiàn)管理人員信息管理、實(shí)時(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)查詢、故障智能診斷與預(yù)警等功能，如圖1所示。

主要模塊的功能：

（1）數(shù)據(jù)采集：系統(tǒng)通過傳感器對各單元進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，得到機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換后發(fā)達(dá)到主站。

（2）數(shù)據(jù)顯示

各設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、額定數(shù)據(jù)、預(yù)警數(shù)據(jù)、以及各種性能指標(biāo)、設(shè)備運(yùn)行小時(shí)和啟動(dòng)次數(shù)、試驗(yàn)化驗(yàn)等各種數(shù)據(jù)信息，并在客戶端展示。

（2）數(shù)據(jù)查詢：管理人員可以通過客戶端查詢當(dāng)前各設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，也可以查詢一段時(shí)間的歷史數(shù)據(jù)。

（3）故障診斷與預(yù)警：根據(jù)監(jiān)測各電力設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，并將數(shù)據(jù)與正常參數(shù)或者電廠歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，能夠準(zhǔn)確地對設(shè)備故障實(shí)現(xiàn)預(yù)警，當(dāng)存在問題時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出預(yù)警信息，通知用戶可能存在安全隱患。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

故障監(jiān)測系統(tǒng)依靠軟件實(shí)現(xiàn)，以某設(shè)備部件運(yùn)行過程中的溫度作為監(jiān)測指標(biāo)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集與處理設(shè)備的溫度，與該設(shè)備的溫度閾值以及歷史溫度情況做比較，當(dāng)溫度值或溫度變化速率超過設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出警告，為管理人員及時(shí)處理提供決策依據(jù)，此預(yù)警流程如圖2所示。

結(jié)束語

電廠設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)為機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷提供了一種新的智能化運(yùn)行平臺，具有界面友好、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)源可靠等特點(diǎn)，機(jī)組工作人員可通過該系統(tǒng)實(shí)時(shí)查看各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除存在的安全隱患，在提高設(shè)備工作效率的同時(shí)，大大減少了工人的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，有助于提升電廠信息化管理能力。

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