一种基于边缘计算的光伏电站电弧故障监控装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于边缘计算的光伏电站电弧故障监控装置及方法，包括：光伏组件控制器和DTU集中器、云服务器、用户终端；所述光伏组件控制器，安装于光伏组件，其集成了：电弧检测单元、MCU处理器单元、ZigBee通信单元；所述DTU集中器组成所述ZigBee通信单元的汇集节点，通过无线通信网络将电弧故障事件转发至云服务器，所述用户终端用于读取云服务器的数据，实现光伏电站内每片光伏组件电弧故障可视化监控。本发明专利技术在现有的光伏组件控制器和电弧检测器设计的基础上，再通过硬件及软件的改进，使得光伏组件控制器具有一定边缘计算能力，提高了计算效率和速度，同时达到了高效实时的电弧故障报警，达到了意想不到的有益效果。

Arc Fault Monitoring Device and Method for Photovoltaic Power Station Based on Edge Computing

The invention provides an arc fault monitoring device and method for photovoltaic power plant based on edge calculation, including: a photovoltaic module controller and DTU concentrator, cloud server, user terminal; the photovoltaic module controller is installed in a photovoltaic module, which integrates arc detection unit, MCU processor unit and ZigBee communication unit; the DTU concentrator constitutes the ZigBee communication unit. The gathering node of the element forwards the arc fault event to the cloud server through the wireless communication network. The user terminal is used to read the data of the cloud server and realize the visual monitoring of the arc fault of each photovoltaic module in the photovoltaic power station. Based on the existing design of the photovoltaic module controller and the arc detector, and through the improvement of hardware and software, the photovoltaic module controller has a certain edge calculation ability, improves the calculation efficiency and speed, and achieves an efficient and real-time arc fault alarm, and achieves an unexpected beneficial effect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘计算的光伏电站电弧故障监控装置及方法
本专利技术涉及物联网及光伏领域，具体涉及一种基于边缘计算的光伏电站电弧故障监控装置及方法。
技术介绍
分布式光伏近年来在我国取得了巨大的发展，2017年中国分布式光伏发电装机容量约为19.4GW，比2016年高3.6倍，在中国太阳能光伏发电总装机容量中的占比为27.1％，产生了13.7TWh的电力，足以为北京所有家庭供电7.5个月。目前，中国的分布式光伏发电装置主要安装在中国经济最繁荣的东部和南部，分布式光伏绝大多数直接安装在建筑物屋顶上或社区公共空间，因此与用户、建筑、社区、城市也是紧密结合。随着我国分布式光伏电站的大规模建设，安全质量问题也逐渐已经成为了光伏电站长期稳定发电的头号杀手，极端情况下还有可能发生火灾或者触电这样的严重事故，不仅影响发电量，而且对财产甚至人身生命安全都将产生严重的影响。因此安全质量问题已经成为光伏电站，尤其是分布式光伏系统，在设计、建设和运行时首要应考虑的问题。目前对于光伏系统直流侧电弧故障检测的方法主要有两种。第一种是基于电压电流波形变化的检测方法。在电弧故障发生时，电弧两端的电流会瞬间下降，而电弧两端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于边缘计算的光伏电站电弧故障监控装置，其特征在于，包括：光伏组件控制器和DTU集中器、云服务器、用户终端；所述光伏组件控制器，安装于光伏电站中的每一片光伏组件上，用于对单片光伏组件实现电站电弧故障判定记录及系统组网，其集成了：电弧检测单元，用于采集电弧故障发生时，产生的高频信号；MCU处理器单元，用于基于电弧检测单元采集的高频信号，对高频信号进行A/D转换和边缘计算，实现电弧故障事件的判定和记录，方便数据传输；ZigBee通信单元，用于将所述MCU处理器单元边缘计算判定记录的数据，通过ZigBee网络转发至DTU集中器；所述DTU集中器组成所述ZigBee通信单元的汇集节点，通过无线...

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的光伏电站电弧故障监控装置，其特征在于，包括：光伏组件控制器和DTU集中器、云服务器、用户终端；所述光伏组件控制器，安装于光伏电站中的每一片光伏组件上，用于对单片光伏组件实现电站电弧故障判定记录及系统组网，其集成了：电弧检测单元，用于采集电弧故障发生时，产生的高频信号；MCU处理器单元，用于基于电弧检测单元采集的高频信号，对高频信号进行A/D转换和边缘计算，实现电弧故障事件的判定和记录，方便数据传输；ZigBee通信单元，用于将所述MCU处理器单元边缘计算判定记录的数据，通过ZigBee网络转发至DTU集中器；所述DTU集中器组成所述ZigBee通信单元的汇集节点，通过无线通信网络将电弧故障事件转发至云服务器，所述用户终端用于读取云服务器的数据，实现光伏电站内每片光伏组件电弧故障的可视化监控。2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的光伏电站电弧故障监控装置，其特征在于，所述MCU处理器单元采用STElectroncis工业级32位ARM处理器STM32F103C8T6。3.根据权利要求2所述的基于边缘计算的光伏电站电弧故障监控装置，其特征在于，还包括Flash存储单元，用于实现数据存储缓存，Flash存储单元采用WinbondSLCNANDFlashW25M02GW闪存存储芯片。4.根据权利要求2所述的基于边缘计算的光伏电站电弧故障监控装置，其特征在于，所述电弧检测单元采用RCMU101SM系列漏电流传感器。5.一种基于边缘计算的光伏电站电弧故障监控方法，使用了如权利要求1-4所述的基于边缘计算的光伏电站电弧故障监控装置，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据电弧检测单元实时检测到的高频信号进行数据采样；S2：将所述步骤S1中实时采样和检测到的数据在MCU处理器单元，内部存储单元进行缓存；S3：将所述步骤S2中缓存的数据，通过MCU处理器单元预处理和增强数据处理，对数据进行边缘计算，实现电弧故障的判定和记录，并通过ZigBee通信单元将数据发送至...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁楠，张飞飞，许强，
申请(专利权)人：苏州易助能源管理有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32