一種光伏發電設備故障風險指數預測裝置及預測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于配電網技術領域，特別涉及一種光伏發電設備故障風險指數預測裝置 及預測方法。
【背景技術】
[0002] 光伏發電是一個復雜的系統，光伏發電設備發生重大故障時，會對電力系統帶來 大規模負荷損失以及較大的電網穩定性沖擊，光伏裝機容量容量越大，其故障和停電對電 網造成的沖擊和損失就越大，因此，對光伏發電設備的電氣參數及氣象環境參數進行實時 監測，并根據監測參數對光伏發電設備故障風險進行預測，根據預測結果對電網應急措施 進行安排，能夠有效避免光伏發電設備故障對電網帶來的沖擊和影響，顯著提高電力系統 可靠性和經濟性。
【發明內容】
[0003] 本發明就是針對上述問題，提供一種提取簡單，精確度高的種光伏發電設備故障 風險指數預測裝置及預測方法。
[0004] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案，本發明光伏發電設備故障風險指數 預測裝置包括信號采集單元、A/D轉換單元、數字信號處理單元、4G通信傳輸單元和人機交 互信息顯示單元，其結構要點信號采集單元的輸出端口與A/D轉換單元的輸入端口相連， A/D轉換單元的輸出端口與數字信號處理單元的數據輸入端口相連，數字信號處理單元的 數據輸出端口分別與人機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] 所述信號采集單元包括電壓傳感器、電流傳感器、設備溫度傳感器、振動傳感器、 噪聲傳感器，電壓傳感器輸出端口、電流傳感器輸出端口、設備溫度傳感器輸出端口、振動 傳感器輸出端口、噪聲傳感器輸出端口分別與A/D轉換單兀的輸入端口相連。
[0006] 作為另一種優選方案，本發明所述振動傳感器采用STA9200A型號、電流互感器采 用DHC03B型號、電壓互感器采用DH51D6V0. 4B型號、溫度傳感器采用HE-200型號紅外溫度 傳感器、噪聲傳感器采用CRY2110型號。
[0007] 作為另一種優選方案，本發明所述A/D轉換單元采用TLC2543串行A/D轉換器，數 字信號處理單元采用STC89C51的單片機，4G通信傳輸單元采用ME3760型號的LTE模塊，人 機交互信息顯示單元采用HG1286402C型號的液晶顯示模塊；
[0008] 電壓傳感器、電流傳感器、設備溫度傳感器、振動頻率傳感器、噪聲傳感器的輸出 端分別經過信號轉換電路后連接到A/D轉換器TLC2543的輸入端AIN0-AIN4,A/D轉換器 TLC2543的輸出端E0C、I/O、IN、0UT、CS分別連接到51單片機STC89C51芯片的P0. 0-P0. 4 引腳，單片機STC89C51芯片的PL0-P1. 7與液晶顯示模塊的D0-D7連接，單片機STC89C51 芯片的P2. 0-P1. 4與液晶顯示模塊的RS、RW、CS1、CS2、EN相連接，STC89C51芯片的R)(D、 T)(D引腳與4G通信模塊ME3760的DATA、DATA1端相連，4G通信模塊的ANTI端通過電容與 天線相連。
[0009] 其次，本發明STC89C51芯片的XTAL1端口分別與晶振一端、第一 30pF電容一端相 連、第一 30pF電容另一端分別與地、第二30pF電容一端相連，第二30pF電容另一端分別與 晶振另一端、STC89C51芯片的XTAL2端口相連。
[0010] 另外，本發明所述信號轉換電路采用TLC4501芯片。（設置信號轉換電路，保證信 號采集的頻帶寬度、轉換速率和電壓增益，同時降低輸入失調電壓和電流以及溫度漂移）。
[0011] 電壓、電流、設備溫度、振動頻率、噪聲信息經過各傳感器，進行同步采樣、保持、A/ D轉換，變為數字信號后，送入51單片機的數據輸入口，再由單片機對電壓、電流、設備溫 度、振動頻率、噪聲信息數據進行計算后，計算結果通過液晶顯示模塊進行顯示并將數據送 到4G傳輸模塊，為與遠方調度通訊做好準備
[0012] -種光伏發電設備故障風險指數預測方法，包括如下步驟：
[0013] 步驟1 :測量光伏發電設備并網點的電壓、電流、設備溫度、振動頻率、噪聲5個參 數，其中電壓的單位為伏、電流單位為安培，振動頻率單位為赫茲、噪聲單位為分貝，得到輸 入量：
[0014] 步驟2:建立可靠性模型
[0015] 可靠度Rs(x)模型為： _6]
(6)
[0017] 故障率入i為常數0? 13，
[0018] 步驟4 :計算可靠度的上下限值
[0019] n = 5,可靠度上限為：
[0020] ..(7)[0021] 其下限模型為：
[0022] 、~ (8)
[0023] 擊驟5 .i+笪刦斷傳ihl件為?
[0024] (9)
[0025] 式甲，e等亍〇.〇3。
[0026] 步驟6 :計算光伏發電設備故障風險指數值：GZI=R(x)
[0027] 步驟7 :將光伏發電設備故障風險指數值：GZI=R(x)的預測結果通過液晶模塊 顯示并通過4G傳輸模塊發送至遠方調度終端，以便維修人員及時進行檢修。
[0028] 本發明有益效果。
[0029] 本發明利用直接測量光伏發電設備的電壓、電流、設備溫度、振動頻率、噪聲作為 輸入量，并最終利用A/D轉換單元、CPU中央處理單元、人機交互信息顯示單元和4G傳輸模 塊實現光伏發電儲能設備故障風險指數的監測。這種方法避免傳統方法建立模型和選取參 數時造成的誤差，并且具有輸入量提取簡單，精確度高，準確度好，預測效率高的特點。
[0030] 對電力用戶重大故障風險做出預測，能夠預防光伏發電設備和配電網重大事故， 改善電力品質，提高用電可靠性，同時預測過程滿足實時性要求，提高數據采集及處理的效 率，提高光伏發電設備故障風險預測的速度和精度，實現了以較高精度和較短響應時間的 優勢對光伏發電設備故障進行預測。
【附圖說明】
[0031] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步說明。本發明保護范圍不僅局限 于以下內容的表述。
[0032] 圖1是本發明電路原理框圖。
[0033] 圖2是本發明電路原理圖。
【具體實施方式】
[0034] 如圖所示，本發明光伏發電設備故障風險指數預測裝置包括信號采集單元、A/D轉 換單元、中央處理單元、4G通信傳輸單元和人機交互信息顯示單元。
[0035] 所述A/D轉換單元用于將信號采集單元采集的模擬信號轉換成數字信號；
[0036] 所述中央處理單元對A/D轉換單元輸出的數字信號進行；
[0037] 所述人機交互信息顯示單元用于就地顯示光伏發電設備故障風險指數預測結 果；
[0038] 所述4G通信傳輸模塊用于將光伏發電設備故障風險指數預測結果傳輸至遠方調 度終端；
[0039] 所述信號采集模塊采集的電壓、電流、設備溫度、振動頻率、噪聲5個信號輸出至 A/D轉換單元的輸入端，所述A/D轉換單元的輸出端與CPU中央處理單元的輸入端連接，所 述CPU中央處理單元的串口與人機交互信息顯示單元和4G通信傳輸模塊的輸入輸連接。
[0040] 信號采集模塊包括電壓傳感器、電流傳感器、設備溫度傳感器、振動傳感器、噪聲 傳感器，振動傳感器采用STA9200A型號、電流互感器采用DHC03B型號、電壓互感器采用 DH51D6V0. 4B型號、溫度傳感器采用HE-200型號紅外溫度傳感器、噪聲傳感器采用CRY2110 型號，A/D轉換器選用TLC2543串行A/D轉