本發(fā)明涉及光伏發(fā)電，尤其涉及用于光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電異常預(yù)警系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、光伏發(fā)電異常通常指的是光伏系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的故障或性能下降，這些異?？赡馨ǖ幌抻谝韵聨追N情況：絕緣阻抗異常：這是光伏電站最常見的故障之一，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)的發(fā)電效率下降；過載和欠載問題：光伏電站可能會遇到負載不匹配的問題，過載可能會損壞設(shè)備，而欠載則會導(dǎo)致能源浪費。這些問題可以通過監(jiān)測和分析負載情況，以及增加設(shè)備容量或優(yōu)化負載分配來解決；線間故障：指光伏陣列中兩個不同電位點發(fā)生意外連接，導(dǎo)致部分光伏模組被短路，從而影響整個陣列的輸出功率；組件故障：光伏組件本身也可能因為多種原因出現(xiàn)故障，比如老化、物理損傷或者制造缺陷等；環(huán)境因素：如陰影遮擋、污染、溫度變化等也會影響光伏板的發(fā)電效率；電氣連接問題：包括接線不良、連接器損壞等，這些都可能導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低；逆變器故障：逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的關(guān)鍵設(shè)備，如果逆變器出現(xiàn)故障，將直接影響到整個系統(tǒng)的電能輸出；并網(wǎng)問題：隨著光伏發(fā)電并網(wǎng)規(guī)模的增大，并網(wǎng)運行中出現(xiàn)的問題也會對光伏電站的穩(wěn)定運行造成影響。

2、所以在光伏發(fā)電過程中，為了確保光伏電站的正常運行，需要定期進行維護和檢查，及時發(fā)現(xiàn)并解決上述各種潛在的問題。同時，采用先進的監(jiān)控和診斷技術(shù)也是提高光伏電站可靠性的重要手段。

3、局部放電通常發(fā)生在電極之間，但并不貫穿整個電極。這是由于絕緣內(nèi)部存在弱點或生產(chǎn)過程中的缺陷，在高電場強度作用下發(fā)生重復(fù)的擊穿和熄滅現(xiàn)象。每一次局部放電都會對絕緣介質(zhì)產(chǎn)生影響，輕微的局部放電對電力設(shè)備絕緣的影響較小，而強烈的局部放電則會使絕緣強度迅速下降，局部放電是造成高壓電氣設(shè)備最終發(fā)生絕緣擊穿的重要原因之一，也是絕緣劣化的重要標志。

4、電力光伏設(shè)備的局部放電檢測目前一般是采用高速信號采集技術(shù)（如adc+fpga+arm），結(jié)合高頻脈沖電流、超聲波、暫態(tài)對地過電壓及超高頻局部放電傳感器，準確監(jiān)測設(shè)備內(nèi)可能產(chǎn)生的局部放電信號，從而預(yù)防由局部放電引起的故障。

5、當(dāng)光伏發(fā)電設(shè)備中出現(xiàn)組件故障時，一般會因為組件故障而導(dǎo)致局部或者整個發(fā)電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常，其中，由于絕緣結(jié)構(gòu)老化而導(dǎo)致的內(nèi)部導(dǎo)體出現(xiàn)局部放電是組件故障中極易出現(xiàn)的一種情況，尤其是光伏電站一般是建設(shè)于光照度強烈的位置，而長期的光照與較大的晝夜溫差也極易導(dǎo)致內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)的劣化。

6、現(xiàn)有的電力光伏設(shè)備的局部放電監(jiān)測一般是基于多種傳感器共同檢測來完成的，需要對多組檢測信息采集與處理，數(shù)據(jù)繁多，并且該種方式只針對于光伏設(shè)備本身的局部放電情況進行檢測，雖然足夠數(shù)據(jù)精細，但還是無法結(jié)合光伏設(shè)備所處的光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對局放情況進行分析，監(jiān)測的角度較為狹窄，而同一光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)中，其它設(shè)施的局部放電所導(dǎo)致的電路電壓發(fā)生變化，從而導(dǎo)致光伏設(shè)備本身的運作受到影響，可能會導(dǎo)致光伏設(shè)備硬件加速老化的情況出現(xiàn)，并且該種方式并不能對于光伏發(fā)電異常進行預(yù)警，只能實時顯示光伏發(fā)電設(shè)備的異常狀態(tài)，存在改進。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，通過對光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)整體的局部放電現(xiàn)象進行探測，在排查光伏設(shè)備本身的局部放電事件的同時，使用光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)中其它設(shè)備的局部放電事件來計算光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)的供電狀態(tài)變化，進而對光伏設(shè)備的狀態(tài)進一步監(jiān)控和預(yù)測。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：用于光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電異常預(yù)警系統(tǒng)及方法，包括以空間射頻局部放電探測雷達對局部放電信號進行探測的電力光伏設(shè)備局部放電狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，具體包括：

3、空間射頻局部放電探測雷達：所述空間射頻局部放電探測雷達能夠在帶電狀態(tài)下對光伏設(shè)備進行局放檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離和非接觸式的檢測；

4、雷達信號處理模塊：所述雷達信號處理模塊通過模數(shù)轉(zhuǎn)換（a/d變換）將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過波束形成、脈沖壓縮、雜波濾除和多普勒處理等技術(shù)來抑制噪聲和干擾；

5、服務(wù)器：所述服務(wù)器內(nèi)搭載大數(shù)據(jù)處理模型、雷達信號處理模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，接收空間射頻局放電探測雷達的數(shù)據(jù)；

6、大數(shù)據(jù)處理模型：所述大數(shù)據(jù)處理模型用以獲取光伏設(shè)備的基礎(chǔ)信息作為數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)參考因素，分析局放信號出現(xiàn)的位置以及頻率，結(jié)合對應(yīng)位置區(qū)域的用電情況，分析局部放電情況出現(xiàn)的原因；

7、顯示模塊：所述顯示模塊用以顯示局放信號出現(xiàn)的具體位置，可以直觀地觀察到對應(yīng)光伏設(shè)備所牽涉的光伏發(fā)電系統(tǒng)；

8、數(shù)據(jù)存儲模塊：所述數(shù)據(jù)存儲模塊用以存儲各個光伏設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、探測雷達接收的信號數(shù)據(jù)、局放信號處理記錄、光伏地理信息數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

9、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述空間射頻局部放電探測雷達探測局部放電信號，然后將局放信號發(fā)送至雷達信號處理模塊進行數(shù)據(jù)處理，處理后的局放信號數(shù)據(jù)傳導(dǎo)至大數(shù)據(jù)處理模型中，由大數(shù)據(jù)處理模型結(jié)合光伏設(shè)備基礎(chǔ)信息、光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)信息、供電數(shù)據(jù)對局放信號位置以及局放信號強度進行分析，并將分析的結(jié)果發(fā)送至顯示模塊中進行顯示。

10、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述數(shù)據(jù)存儲模塊接收光伏設(shè)備基礎(chǔ)信息，在空間射頻局部放電探測雷達接收到局放信號時將局放信號數(shù)據(jù)復(fù)制并發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊中進行存儲備份，在大數(shù)據(jù)處理模型將局放信號數(shù)據(jù)處理完成后，將處理記錄以及結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊中進行存儲備份。

11、用于光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電異常預(yù)警方法，根據(jù)上述的用于光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電異常預(yù)警系統(tǒng)及方法，包括以下具體步驟：

12、s1、首先進行前期準備，收集基礎(chǔ)信息與構(gòu)建大數(shù)據(jù)模型；

13、s2、然后進行局放信號篩選檢定，對探測到的局放信號進行處理、分析、篩查和判定；

14、s3、最后進行監(jiān)測實際操作，對局放信號進行分析，針對局部放電強度、局部放電頻率以及光伏設(shè)備基礎(chǔ)信息調(diào)整監(jiān)測力度。

15、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述前期準備階段具體包括以下步驟：

16、s1.1、首先根據(jù)光伏發(fā)電站各個光伏設(shè)備的位置選定空間射頻局部放電雷達的安裝位置；

17、s1.2、然后采集雷達探測范圍內(nèi)光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)信息，包括但不限于：光伏設(shè)備地理位置、型號、使用年限、額定功率、實時功率和檢修維護日志，以及光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)信息和光伏發(fā)電站衛(wèi)星地圖等等，再將采集到的基礎(chǔ)信息輸入到數(shù)據(jù)存儲模塊中進行存儲；

18、s1.3、以高效自適應(yīng)在線數(shù)據(jù)流聚類算法為基礎(chǔ)構(gòu)建大數(shù)據(jù)處理模型，結(jié)合光伏設(shè)備基礎(chǔ)信息、光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)信息以及光伏地理信息等數(shù)據(jù)，將apriori算法結(jié)合進大數(shù)據(jù)處理模型中；

19、s1.4、獲取已投入使用的空間射頻局部放電探測雷達所檢測的局放信號作為大數(shù)據(jù)處理模型的訓(xùn)練集，并使用訓(xùn)練集對大數(shù)據(jù)處理模型進行訓(xùn)練；

20、s1.5、大數(shù)據(jù)處理模型接收光伏設(shè)備基礎(chǔ)信息，以光伏設(shè)備所在光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)建立地理位置坐標系，坐標系原點為空間射頻局部放電探測雷達所在位置；

21、s1.6、將光伏發(fā)電站衛(wèi)星地圖進行比例處理，并將其合并到坐標系中，并核驗光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)中的光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)與地圖中對應(yīng)位置的準確性；

22、s1.7、在服務(wù)器中設(shè)定：獲取到局放信號時將信號復(fù)制并分別發(fā)送至雷達信號處理模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊、大數(shù)據(jù)處理模型得出局放信號分析結(jié)果時將結(jié)果復(fù)制并分別發(fā)送至顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊。

23、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述局放信號篩查檢定具體包括以下步驟：

24、s2.1、由空間射頻局部放電探測雷達探測局放信號；

25、s2.2、再由雷達信號處理模塊通過模數(shù)轉(zhuǎn)換（a/d變換）將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過波束形成、脈沖壓縮、雜波濾除和多普勒處理等技術(shù)來抑制噪聲和干擾，然后將處理后的局部放電信號發(fā)送至大數(shù)據(jù)處理模型；

26、s2.3、大數(shù)據(jù)處理模型分析局部放電信號，然后提取局放信號位置信息與光伏設(shè)備位置信息，并進行對比；

27、s2.4、按照空間射頻局部放電探測雷達對于地理位置信息的探測誤差確定局放信號位置與光伏設(shè)備位置的相對關(guān)系，并進行判定，然后派遣維護人員前往現(xiàn)場排查；

28、s2.5、排查后將檢查日志上傳至數(shù)據(jù)存儲模塊，并由大數(shù)據(jù)處理模型將檢查日志分配為對應(yīng)光伏設(shè)備基礎(chǔ)信息中的檢修維護日志數(shù)據(jù)。

29、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述監(jiān)測實際操作具體包括以下步驟：

30、s3.1、大數(shù)據(jù)處理模型接收局放信號，使用高效自適應(yīng)在線數(shù)據(jù)流聚類算法對局放信號進行處理，提取局放信號的位置信息，并按照局放信號位置將局放信號數(shù)據(jù)在坐標系中標記；

31、s3.2、使用apriori算法將分析局放信號位置分布數(shù)據(jù)與光伏設(shè)備基礎(chǔ)信息；

32、s3.3、核對局放信號位置，當(dāng)雷達探測的信號誤差范圍處于光伏設(shè)備位置內(nèi)時，視為光伏設(shè)備局放信號，反之則視為光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)設(shè)施局放信號；

33、s3.4、然后大數(shù)據(jù)處理模型針對光伏設(shè)備局放信號和光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)設(shè)施局放信號分別進行光伏設(shè)備局部放電分析和其它設(shè)施局部放電分析；

34、s3.5、然后大數(shù)據(jù)處理模型結(jié)合光伏設(shè)備局部放電分析和其它設(shè)施局部放電分析進行光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)局部放電分析，根據(jù)局部放電強度、局部放電發(fā)生頻率與光伏設(shè)備基礎(chǔ)信息局部光伏發(fā)電設(shè)備可能出現(xiàn)的異常情況進行預(yù)警。

35、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述步驟s2.4中，判定的具體方式為：

36、1）局放信號位置誤差處于光伏設(shè)備位置范圍內(nèi)，則由大數(shù)據(jù)處理模型調(diào)取對應(yīng)光伏設(shè)備的基礎(chǔ)信息并導(dǎo)出，并派遣維護人員前往現(xiàn)場檢查；

37、2）局放信號位置誤差處于光伏設(shè)備位置范圍外，則由大數(shù)據(jù)處理模型根據(jù)光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)匹配局放信號位置，并調(diào)取對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的光伏設(shè)備基礎(chǔ)信息，分析局放位置對應(yīng)的光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)所直接影響的光伏設(shè)備，并分析對應(yīng)的光伏設(shè)備受影響的權(quán)重關(guān)系，派遣維護人員按照權(quán)重降序檢查光伏設(shè)備。

38、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述步驟s3.4中，光伏設(shè)備局部放電分析和其它設(shè)施局部放電分析的具體處理方式為：

39、1）大數(shù)據(jù)處理模型調(diào)取光伏設(shè)備局放信號、光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)信息中的電路數(shù)據(jù)與光伏設(shè)備基礎(chǔ)信息進行光伏設(shè)備局部放電分析，然后派遣人員對光伏設(shè)備進行維修；

40、2）大數(shù)據(jù)處理模型調(diào)取光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)設(shè)施局放信號、光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)信息、光伏設(shè)備地理位置與光伏設(shè)備實時功率進行其它設(shè)施局部放電分析，然后派遣人員對局放位置進行排查。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于：

42、本發(fā)明中，利用空間射頻局部放電探測雷達來探測城市環(huán)境中光伏設(shè)備以及光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的局部放電信號，然后再結(jié)合光伏設(shè)備基本信息、光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)信息、光伏發(fā)電站衛(wèi)星地圖以及大數(shù)據(jù)處理模型對局部放電數(shù)據(jù)進行處理和分析，結(jié)合光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)中除光伏設(shè)備之外的設(shè)施的局部放電事件處理以及監(jiān)測，計算該事件對于光伏設(shè)備本身運作狀態(tài)的影響程度，較之現(xiàn)有技術(shù)中只針對于光伏設(shè)備本身的局部放電監(jiān)測手段來說，對于光伏設(shè)備狀態(tài)的影響因素的監(jiān)測更加全面與準確，并且可以根據(jù)對于光伏發(fā)電系統(tǒng)的全局監(jiān)控來根據(jù)局部放電事件進行預(yù)警。