适用于大规模分布式光伏的数据采集方法及系统技术方案

本公开提供了一种适用于大规模分布式光伏的数据采集方法及系统，将分布式光伏发电地区按照网格划分方法划分为多个区域，分区采集光伏电气参数和光伏环境参数；各区域内的采集数据通过短距离通信网络集中传输汇总，基于发电量预估模型预估该区域发电量，初步判定各用户太阳能电池板以及逆变器的工作状态；将实时监测数据以及各用户太阳能电池板及逆变器工作状态信息进行压缩和加密处理后通过长距离通信网络上传。本公开实现了更精细化、覆盖面更广的光伏数据采集，并进一步提高了无线网络数据传输的稳定性与高效性。

Data acquisition method and system for large scale distributed photovoltaic system

【技术实现步骤摘要】
适用于大规模分布式光伏的数据采集方法及系统
本公开属于光伏数据采集传输领域，涉及一种适用于大规模分布式光伏的数据采集方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。分布式光伏快速、规模化发展对于促进可再生能源利用、保持光伏产业的健康发展起到了积极作用，但分布式光伏数量庞大、分散接入、输出功率随机波动等特征将对电网的运行、管理带来新的挑战。分布式光伏接入点电压一般为10kV或220V/380V，但是，大型光伏电站通常建设在人烟稀少、交通不便、环境恶劣的偏远山区、戈壁、荒滩上，家用光伏发电系统和智能光伏建筑一体化系统规模小、安装比较分散。若有线远程监控进行运行状态、参数、数据采集，存在成本高、维护困难、布线繁琐、可靠性低等问题，而且最重要的是将这个离散的、分布式的系统加以整合和集中管理调度，从而能够物尽其用，高效产能。且根据分布式光伏发展规划，在未来的几年，我国中东部地区省级电网将出现大量的220V/380V分布式光伏接入点，如何科学管理数量如此庞大的分布式电源是目前函待解决的问题。分布式光伏受其地域分布广，规模分散，并网点众多等特点的影响，高效、稳定的数据采集系统是分布式光伏系统进行有效数据分析或运维的前提，因此针对数据采集传输方法的设计尤为重要。但据专利技术人了解，目前，电网调度端尚未实现分布式光伏数据接入的全覆盖，且存在的问题有：数据采集质量与精度低、数据不完整且实时性差；网络环境不断变化，数据传输不稳定；分布式光伏并网点较多，分布复杂，数据汇集难度大、耗时长；数据采集量大，网络带宽压力大，传输效率低等问题。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种适用于大规模分布式光伏的数据采集方法及系统，本公开实现了更精细化、覆盖面更广的光伏数据采集，并进一步提高了无线网络数据传输的稳定性与高效性。根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：一种适用于大规模分布式光伏的数据采集方法，包括以下步骤：将分布式光伏发电地区按照网格划分方法划分为多个区域，分区采集光伏电气参数和光伏环境参数；区域内的采集数据通过短距离通信网络集中传输汇总，基于发电量预估模型预估该区域发电量，初步判定各用户太阳能电池板以及逆变器的工作状态；将实时监测数据以及各用户太阳能电池板及逆变器工作状态信息进行压缩和加密处理后通过长距离通信网络上传。上述技术方案中，通过网格划分实现对不同地区的统筹管理，进而实现同步采样，采用短距离传输与长距离传输相结合的方式实现分布式光伏全覆盖式无线采集。作为可选择的实施方式，所述光伏环境参数包括辐照度、环境温度、环境湿度、背板温度、风速；所述光伏电气参数包括太阳能电池板以及逆变器输出的电压、电流、功率以及转换效率。作为可选择的实施方式，光伏电气参数与光伏环境参数的采集单元接收到主时钟信号后，采用拟合估计法和基于傅里叶变换的时延估计法对本地时钟进行校正，以达到本地时钟和主时钟的同步。作为可选择的实施方式，短距离通信网络为LORA网络，通过LORA网络传输数据时，首先将LORA自组网中的全部节点基于混动态思想进行区域划分，各分区选取信号最强的节点作为簇头节点，由该簇头负责分区内部的数据传输，并选择分区内能量-距离阈值最佳的节点作为簇头备用节点；计算当前簇头节点的能量-距离阈值，当该簇头自身能量大小低于该阈值时，备用簇头将替代该簇头的数据传输功能。作为可选择的实施方式，对本区域所采集的原始数据做差值运算，得到预处理数据后分别提取其整数部分和小数部分，整数部分采用算术编码进行压缩，小数部分采用整数小波变换进行压缩，将压缩后的整数部分和小数部分存储到一起得到最终压缩数据，再采用基Logistic混沌系统的加密算法对最终压缩数据进行加密，最后将压缩加密后的数据以时间段区分的方式存储上传。作为可选择的实施方式，加密过程为：由Logistic混沌系统生成伪随机密钥，将伪随机密钥与最终压缩数据一一对齐，伪随机密钥每一位数据代表与之对其的压缩数据的偏移量，由偏移后的数据代替原始压缩数据，依次类推，直到所有的压缩数据都进行加密；最后将压缩加密后数据以时间段区分的方式进行存储上传。作为可选择的实施方式，压缩过程包括首先对小数部分做整数小波变换，得到一系列的小波系数，计算第N级要保留的小波系数个数i，取每级整数小波变换后小波系数的绝对值，按照绝对值由大到小的顺序进行排列；然后以第i个系数作为第N级的阈值，将小于该阈值的小波分量去掉，大于该阈值的小波分量保留，实现压缩。作为可选择的实施方式，在数据上传时采用TCP协议，根据Seawall带宽分配方案确定各分布式光伏数据接入终端单元的最小接入保证带宽，由TCP协议中的ACK确认包获取当前网络状态参数，采用迭代法计算各分布式光伏数据接入终端单元当前可支配带宽，再采用CR算法确定最优发送窗口。以提高网络的利用率，实现数据的快速上传。一种适用于大规模分布式光伏的数据采集系统，包括：多个布置于不同区域的分布式光伏数据采集终端，每个分布式光伏数据采集终端包含光伏电气参数无线数据采集单元、光伏环境参数监测单元和分布式光伏数据接入终端单元；所述光伏电气参数无线数据采集单元与光伏环境参数监测单元在区域内进行数据的实时同步采集；各区域所采集的数据传输至相应的分布式光伏数据接入终端单元，分布式光伏数据接入终端单元结合发电量预估模型预估该区域发电量，初步判定各用户太阳能电池板以及逆变器的工作状态；分布式光伏数据接入终端单元将实时监测数据以及各用户太阳能电池板及逆变器工作状态信息进行压缩和加密处理后，统一上传。作为可选择的具体实施方式，还包括远程智慧运维数据中心，用于接收各个分布式光伏数据接入终端单元传输的数据。作为可选择的实施方式，所述程智慧运维数据中心采用内外网双向隔离结合，设有无线APN接入点及外网服务器，负责接收各区域的上传数据，然后将数据通过隔离装置发送至内网服务器中；远程智慧运维数据中心通过统一GIS服务模块提供标准的数据信息模型与数据访问接口，解决数据对外共享问题。与现有技术相比，本公开的有益效果为：本公开通过网格划分实现对分布式光伏成规模地区的统筹管理，通过分布式光伏数据采集终端的光伏电气参数无线采集单元与光伏环境参数监测单元收到主时钟信号后，采用拟合估计法和基于傅里叶变换的时延估计法对本地时钟进行校正，以达到本地时钟和主时钟的同步；实现区域内的高精度同步采样。本公开采用短距离传输与长距离传输相结合的方式实现分布式光伏全覆盖式无线采集，并通过簇头—备份簇头快速替换以及动态调整数据发送窗口的方式进一步提高海量数据传输的高效性与稳定性。本公开在数据上传时采用TCP协议，根据Seawall带宽分配方案确定各分布式光伏数据接入终端单元的最小接入保证带宽，由TCP协议中的ACK确认包获取当前网络状态参数，采用迭代法计算各分布式光伏数据接入终端单元当前可支配带宽，再采用CR算法确定最优发送窗口，提高网络的利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于大规模分布式光伏的数据采集方法，其特征是：包括以下步骤：/n将分布式光伏发电地区按照网格划分方法划分为多个区域，分区采集光伏电气参数和光伏环境参数；/n区域内的采集数据通过短距离通信网络集中传输汇总，基于发电量预估模型预估该区域发电量，初步判定各用户太阳能电池板以及逆变器的工作状态；将实时监测数据以及各用户太阳能电池板及逆变器工作状态信息进行压缩和加密处理后通过长距离通信网络上传。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于大规模分布式光伏的数据采集方法，其特征是：包括以下步骤：
将分布式光伏发电地区按照网格划分方法划分为多个区域，分区采集光伏电气参数和光伏环境参数；
区域内的采集数据通过短距离通信网络集中传输汇总，基于发电量预估模型预估该区域发电量，初步判定各用户太阳能电池板以及逆变器的工作状态；将实时监测数据以及各用户太阳能电池板及逆变器工作状态信息进行压缩和加密处理后通过长距离通信网络上传。


2.如权利要求1所述的一种适用于大规模分布式光伏的数据采集方法，其特征是：所述光伏环境参数包括辐照度、环境温度、环境湿度、背板温度、风速；所述光伏电气参数包括太阳能电池板以及逆变器输出的电压、电流、功率以及转换效率。


3.如权利要求1所述的一种适用于大规模分布式光伏的数据采集方法，其特征是：光伏电气参数与光伏环境参数的采集单元接收到主时钟信号后，采用拟合估计法和基于傅里叶变换的时延估计法对本地时钟进行校正，以达到本地时钟和主时钟的同步。


4.如权利要求1所述的一种适用于大规模分布式光伏的数据采集方法，其特征是：短距离通信网络为LORA网络，通过LORA网络传输数据时，首先将LORA自组网中的全部节点基于混动态思想进行区域划分，各分区选取信号最强的节点作为簇头节点，由该簇头负责分区内部的数据传输，并选择分区内能量-距离阈值最佳的节点作为簇头备用节点；计算当前簇头节点的能量-距离阈值，当该簇头自身能量大小低于该阈值时，备用簇头将替代该簇头的数据传输功能。


5.如权利要求1所述的一种适用于大规模分布式光伏的数据采集方法，其特征是：对本区域所采集的原始数据做差值运算，得到预处理数据后分别提取其整数部分和小数部分，整数部分采用算术编码进行压缩，小数部分采用整数小波变换进行压缩，将压缩后的整数部分和小数部分存储到一起得到最终压缩数据，再采用基Logistic混沌系统的加密算法对最终压缩数据进行加密，最后将压缩加密后的数据以时间段区分的方式存储上传。


6.如权利要求5所述的一种适用于大规模分布式光伏的数据采集方法，其特征是：加密过程为：由Logistic混沌系统生成伪随机密钥，将伪随机密钥与最终压缩数据一一对齐，伪随机密钥每一位数据代表...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宗华，孙美秀，张凯命，
申请(专利权)人：山东三电新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37