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        基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)

        2021-07-19 06:24:10莊清霖
        農(nóng)村電氣化 2021年7期
        關(guān)鍵詞:電站分布式監(jiān)控

        莊清霖

        (漳州招商房地產(chǎn)有限公司,福建 漳州363105)

        目前我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,分布式光伏電站在人們生活中的地位越來越重要,分布式光伏電站作為智慧電網(wǎng)的核心,已經(jīng)成為智慧電網(wǎng)發(fā)展的研究熱點(diǎn),為用戶提供動力資源[1]?;赯igBee協(xié)議設(shè)計了一個分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng),利用專用網(wǎng)絡(luò)提供遠(yuǎn)程監(jiān)控信息,采用數(shù)字技術(shù),提高了監(jiān)控系統(tǒng)的智能通信能力。分布式光伏電站遠(yuǎn)程在線監(jiān)測,能夠提高智慧變電站的遠(yuǎn)程管理效率,降低遠(yuǎn)程信息傳輸成本,在很大程度上節(jié)省智慧變電站的運(yùn)行費(fèi)用。

        1 基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計

        1.1 數(shù)據(jù)檢測模塊

        通過接收異常數(shù)據(jù)檢測模塊,在硬件環(huán)境下監(jiān)測電源相線的具體異常數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)的核心屬性,并向數(shù)據(jù)庫發(fā)送調(diào)用原始數(shù)據(jù)信息的指令。特殊變壓器異常數(shù)據(jù)識別模塊在接收到數(shù)據(jù)庫回饋的數(shù)據(jù)信息后,立即自動進(jìn)行數(shù)據(jù)識別[2-3]。若數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)序列不同,則將電力數(shù)據(jù)視為特殊異常數(shù)據(jù),并將特殊異常數(shù)據(jù)封裝后發(fā)送給電力相線區(qū)段分?jǐn)?shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理,并將安全數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫返回電力信息欄,保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

        1.2 數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊

        監(jiān)控模塊是系統(tǒng)的硬件核心,監(jiān)控模塊在兩次修改監(jiān)測異常數(shù)據(jù)的過程中進(jìn)行兩次調(diào)用。對電力系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)可疑的特殊異常數(shù)據(jù)信息,呼叫被用來監(jiān)控系統(tǒng)硬件。對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,調(diào)用模塊完成連續(xù)監(jiān)測,防止數(shù)據(jù)再次發(fā)生變化。存儲區(qū)的作用是存儲特定異常資料。

        對于電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測,異常監(jiān)測模塊采用均衡化算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行均勻劃分,并讀取各特征點(diǎn)的數(shù)據(jù)特征值。當(dāng)模塊偵測到數(shù)據(jù)有多個特征點(diǎn)時,即為特異改變數(shù)據(jù)[4]。監(jiān)測模塊根據(jù)特征點(diǎn)對異常變化數(shù)據(jù)進(jìn)行類型分析,數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊立即鎖定出現(xiàn)在特征點(diǎn)的電源信息欄,完成異常變化數(shù)據(jù)的監(jiān)測。

        1.3 處理器

        本文設(shè)計的處理器型號為GZ57處理器,采用的是SATA2.0接口。這個接口有很強(qiáng)的功率數(shù)據(jù)傳輸能力,可以達(dá)到12 Mbit/s的傳輸速度。發(fā)現(xiàn)電源相線識別的特殊異常數(shù)據(jù)后,需要2 s完成對異常數(shù)據(jù)的截取,以避免不利影響[5]。

        1.4 電力相線區(qū)分的數(shù)據(jù)處理模塊

        電源相線的原理是使電力系統(tǒng)電路中電流相位相對,差120°,以提高電流的傳輸效率和功率轉(zhuǎn)換功能[6-7]。能量相線鑒別數(shù)據(jù)處理模塊的主要任務(wù)是在數(shù)據(jù)鑒別模塊中對識別出的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式校正。數(shù)據(jù)處理完畢后,數(shù)據(jù)信息被傳送到監(jiān)控模塊,監(jiān)控模塊對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控[8]。特殊更改發(fā)生后,立即進(jìn)行格式化,以提高電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。

        2 基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計

        基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)軟件可進(jìn)行圖形、屬性數(shù)據(jù)的輸入、修改、查詢,自動生成單行表、聯(lián)系人表等圖表,并提供完整的維護(hù)功能,確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。

        監(jiān)測與管理系統(tǒng)利用傳感器系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)。各傳感器之間是獨(dú)立的,不會互相影響[9-10]。這種傳感器的信號可以用來對電網(wǎng)設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。感應(yīng)器分為兩種模式:睡眠模式和工作模式。在傳輸中,傳感器處于休眠狀態(tài),數(shù)據(jù)采集模塊處于低電流接收狀態(tài);在數(shù)據(jù)傳輸中,系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)采集指令,傳感器開始采集數(shù)據(jù),并發(fā)出記錄指令[11]。

        資料處理機(jī)是早期資料收集與后期資料處理的橋梁。該階段中,處理器接收到各傳感器發(fā)送的各種信息,對各傳感器信息進(jìn)行序列分析,然后對各信息進(jìn)行初步分類和排序,并根據(jù)需要對各傳感器發(fā)送的各種信息進(jìn)行初步分析[12-13]。向量數(shù)據(jù)分析包括多邊形重新分類,邊界整合,點(diǎn)線重疊,空間數(shù)據(jù)查詢和分類。網(wǎng)格數(shù)據(jù)分析包括疊加分析,統(tǒng)計分析,記錄分析,濾波分析,區(qū)域操作和擴(kuò)展域操作。

        數(shù)據(jù)經(jīng)輸入設(shè)備數(shù)字化后,再傳送至主機(jī)做進(jìn)一步處理。數(shù)字處理就是把掃描后的柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成點(diǎn)、線、面積、拓?fù)潢P(guān)系等形式,再利用矢量數(shù)據(jù)識別地圖,從而實(shí)現(xiàn)地圖的數(shù)字化。將處理后的數(shù)據(jù)存儲起來,并與預(yù)設(shè)的報警數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)輸出的數(shù)據(jù)量超過設(shè)定值時,報警系統(tǒng)啟動報警裝置,并將報警信息發(fā)送到相關(guān)維修單位,緊急處理事故,消除安全隱患,數(shù)據(jù)分析的結(jié)果都通過輸出設(shè)備輸出到相關(guān)用戶。

        3 實(shí)驗(yàn)研究

        為了檢測本文提出的基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的有效性,設(shè)計對比實(shí)驗(yàn)。選用本文提出的基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng),與傳統(tǒng)的基于數(shù)據(jù)挖掘的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng),基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。

        2.1發(fā)病概況2011~2016年大慶市細(xì)菌性痢疾累計報告病例4642例,年平均發(fā)病率為26.88/10萬。2011年發(fā)病率最高,為30.57/10萬;2014年發(fā)病率最低,為23.19/10萬。見圖1。

        設(shè)定實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下:工作電壓為200 V,工作電流為150 A,工作頻率為150 Hz,操作系統(tǒng)為Windows 10系統(tǒng),操作語言為C++語言,同時配合Java語言,操作次數(shù)為10次。

        3.1 不同方法的監(jiān)控時間實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        不同方法的監(jiān)控時間實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

        圖1 不同方法的監(jiān)控時間實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        觀察圖1可知,當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為1次時,提出的基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控時間為5 min,傳統(tǒng)的基于數(shù)據(jù)挖掘的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控時間為44 min,基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控時間為20 min;當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為4次時,基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控時間為10 min,傳統(tǒng)的基于數(shù)據(jù)挖掘的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控時間為48 min,基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控時間為30 min;當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為7次時,提出的基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控時間為12 min,傳統(tǒng)的基于數(shù)據(jù)挖掘的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控時間為51 min,基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控時間為35 min。由此可知,提出的基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控時間較短。

        3.2 不同方法的監(jiān)控成本實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        不同方法的監(jiān)控成本實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

        表1 不同方法的監(jiān)控成本實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)可知,本文提出的基于Zig-Bee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控成本為1000000元,基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控成本為2500000元,基于數(shù)據(jù)挖掘的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控成本為4000000元。由此可知,本文提出的基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控成本更低,監(jiān)控效果更好。

        3.3 不同方法的監(jiān)控準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        不同方法的監(jiān)控準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

        圖2 不同方法的監(jiān)控準(zhǔn)確率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        觀察圖2可知,當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為4次時,本文提出的基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的平均監(jiān)控準(zhǔn)確率為99.25%,而基于物聯(lián)網(wǎng)的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的平均監(jiān)控準(zhǔn)確率為79.36%,基于數(shù)據(jù)挖掘的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的平均監(jiān)控準(zhǔn)確率為60.44%。由此可知,本文提出的基于ZigBee協(xié)議的分布式光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控準(zhǔn)確率較高。

        4 結(jié)束語

        分布式光電伏電站監(jiān)控系統(tǒng),對于分布式光電伏電站正常運(yùn)行具有重要意義。本文提出的監(jiān)控系統(tǒng)對硬件和軟件都進(jìn)行了優(yōu)化處理,從而確保能夠短時間內(nèi),實(shí)現(xiàn)信息分配,完成數(shù)據(jù)的監(jiān)控。本文提出的監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效降低監(jiān)控成本和監(jiān)控時間,提高監(jiān)控準(zhǔn)確率。

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