基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法

施鋒，葉紅芳

（國網(wǎng)上海市北供電公司，上海 200081）

光伏發(fā)電技術(shù)能夠在不同的條件下將光能轉(zhuǎn)化為電能，較好地利用不同的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，能夠增加基礎(chǔ)能源含量，提升社會(huì)發(fā)展質(zhì)量[1]。為此，不少研究學(xué)者針對(duì)光伏發(fā)電狀況展開研究，并加強(qiáng)對(duì)區(qū)域光伏發(fā)電量異常現(xiàn)象的實(shí)時(shí)監(jiān)測力度[2]。由于在區(qū)域光伏發(fā)電異常實(shí)時(shí)監(jiān)測的過程中將產(chǎn)生一定數(shù)量的干擾信息，需不斷提升數(shù)據(jù)的操作技能，并簡化操作流程，強(qiáng)化內(nèi)部監(jiān)測力度，方可實(shí)現(xiàn)完整的實(shí)時(shí)監(jiān)測研究[3]。目前，國內(nèi)外的研究集中強(qiáng)化了光伏發(fā)電異常信號(hào)的收集力度，不斷提升內(nèi)部研究控制機(jī)制，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)操作的可行性，轉(zhuǎn)變監(jiān)測方式，結(jié)合內(nèi)部算法實(shí)現(xiàn)操作研究。

傳統(tǒng)基于Simulink 模型的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法通過調(diào)整自身數(shù)據(jù)存儲(chǔ)狀態(tài)、優(yōu)化監(jiān)測結(jié)構(gòu)、完善信息整合機(jī)制，具有較好的監(jiān)測效果[4]。傳統(tǒng)基于VB 系統(tǒng)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法通過集中簡化內(nèi)部操作步驟，降低數(shù)據(jù)的操作冗余程度，提高監(jiān)測的效率[5]。但在實(shí)際操作中，傳統(tǒng)方法的內(nèi)部調(diào)控力度較差，對(duì)于中心數(shù)據(jù)的檢查力度較小，無法滿足系統(tǒng)操作的需求[6]。針對(duì)上述問題，文中提出了一種新的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法。

1 區(qū)域光伏發(fā)電量異常數(shù)據(jù)獲取

大數(shù)據(jù)技術(shù)存在于數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的各個(gè)空間中，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)操作提供完整的信息，在可調(diào)配范圍內(nèi)形成標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)管理模式。因此，文中運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)檢驗(yàn)區(qū)域光伏發(fā)電量異常數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)狀況[7]。首先，將通過大數(shù)據(jù)技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)管理信息集中存儲(chǔ)到中心區(qū)域空間系統(tǒng)；然后，調(diào)配數(shù)據(jù)以獲取系統(tǒng)信息[8]。再設(shè)置相應(yīng)的子系統(tǒng)模型，如圖1所示。

圖1 子系統(tǒng)模型圖

圖1 中，獲取需要進(jìn)行操控的管理數(shù)據(jù)，并按照管理準(zhǔn)則構(gòu)建數(shù)據(jù)獲取方程為：

式中，C為數(shù)據(jù)獲取參數(shù)，U為內(nèi)部操控空間信息數(shù)據(jù)，I為管理數(shù)據(jù)數(shù)量，K為中心管理準(zhǔn)則系數(shù)，l為內(nèi)部信息整合數(shù)據(jù)[9]。

經(jīng)過上述操作后，集中獲取光伏發(fā)電量異常數(shù)據(jù)，并根據(jù)異常數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸路徑研究其監(jiān)測所需的具體條件[10]。

2 區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測

以獲取的異常數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，強(qiáng)化監(jiān)測管理，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)性能，觀察實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)空間信息的位置并進(jìn)行標(biāo)定，調(diào)配發(fā)電量信息空間，并對(duì)比大數(shù)據(jù)技術(shù)下的電量傳輸路徑，獲取最佳監(jiān)測路徑[11]。

將區(qū)域光伏數(shù)據(jù)放置于研究中心空間中，設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理公式為：

式中，V為數(shù)據(jù)管理參數(shù)，S為內(nèi)部研究中心空間數(shù)據(jù)，t為操作時(shí)長，Q為空間信息的位置數(shù)據(jù)，a為調(diào)配發(fā)電量數(shù)據(jù)[12]。在實(shí)現(xiàn)以上研究后，管理發(fā)電量電路的狀況[13]，設(shè)置相應(yīng)的電路圖，如圖2 所示。

圖2 光伏發(fā)電量管理電路圖

根據(jù)圖2 完善系統(tǒng)電路，并配備監(jiān)測區(qū)域裝置，集中查找區(qū)域模式操作范圍，并監(jiān)管中心空間信息內(nèi)容，確保中心數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)安全[14]。處理內(nèi)部信息裝置，同時(shí)不斷擴(kuò)大基礎(chǔ)信息監(jiān)測范圍，設(shè)置監(jiān)測范圍擴(kuò)大方程為：

式中，J為監(jiān)測范圍擴(kuò)大參數(shù)，N為基礎(chǔ)信息參數(shù)，e為常數(shù)值，s為存儲(chǔ)安全率[15]。

由此，獲取監(jiān)測中心所需的數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)整理到相應(yīng)的中心空間位置中，完成區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法的研究[16]。

3 實(shí)驗(yàn)與研究

文中針對(duì)區(qū)域光伏發(fā)電量異常數(shù)據(jù)獲取的龐雜性以及實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)操作的復(fù)雜性，對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，監(jiān)測其內(nèi)部操作空間是否符合研究要求。為促進(jìn)內(nèi)部空間的發(fā)展，對(duì)操作的內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行改良，操作如下：

由于文中的監(jiān)測對(duì)象為區(qū)域光伏發(fā)電量異常狀況數(shù)據(jù)，特選取相應(yīng)的發(fā)電站作為實(shí)驗(yàn)?zāi)０澹摪l(fā)電站的太陽能電池片由瓦數(shù)相同的非晶硅太陽能電池組件構(gòu)成，電池組件之間進(jìn)行兩兩串聯(lián)操作，以此避免不必要的操作麻煩。不同組件之間具有相同的太陽能獲取性能，可在實(shí)驗(yàn)操作過程中不斷轉(zhuǎn)化為相關(guān)操作的動(dòng)能，并提升中心數(shù)據(jù)的操作可行性，為了更為準(zhǔn)確地獲取太陽能電站的發(fā)電狀況，設(shè)置相應(yīng)的電站太陽能光伏發(fā)電工作圖，如圖3 所示。

圖3 電站太陽能光伏發(fā)電工作圖

圖3 中，電池板將吸收的太陽能轉(zhuǎn)換為操作所需要的電能資源，并在傳輸過程中研究了電能狀況最終的負(fù)載形式，獲取所需的電能數(shù)據(jù)，并在此數(shù)據(jù)中查找異常現(xiàn)象存在的可能性，根據(jù)不同的條件方位信息研究中心空間的處理方式，具體分析監(jiān)測面板應(yīng)處的位置，并標(biāo)記位置數(shù)據(jù)，以供后續(xù)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究操作。

文中實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的太陽能電池具有兩組數(shù)據(jù)輸入口，可進(jìn)行較完整的數(shù)據(jù)輸入操作，每組蓄電池的輸入口中都放置了相應(yīng)的充放電口及逆變器輸出口，以便無關(guān)數(shù)據(jù)的輸出與數(shù)據(jù)清理操作。在實(shí)現(xiàn)初步的實(shí)驗(yàn)環(huán)境構(gòu)建后，設(shè)置深入研究檢測信息狀況的參數(shù)，如表1 所示。

表1 初始實(shí)驗(yàn)參數(shù)

1）利用表1 中的數(shù)據(jù)，研究文中基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法、傳統(tǒng)基于Simulink 模型的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法及傳統(tǒng)基于VB 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法監(jiān)測精準(zhǔn)率的對(duì)比效果，對(duì)比結(jié)果如圖4所示。

根據(jù)圖4 可知，傳統(tǒng)基于Simulink 模型的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法具有較高的監(jiān)測精準(zhǔn)率，而傳統(tǒng)基于VB 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法的監(jiān)測準(zhǔn)確率較低，文中基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法的監(jiān)測準(zhǔn)確率均高于其他兩種傳統(tǒng)監(jiān)測方法。

圖4 監(jiān)測精準(zhǔn)率對(duì)比圖

造成這種差異的原因在于文中監(jiān)測方法對(duì)于監(jiān)測數(shù)據(jù)的信息獲取力度較高，能夠在較大程度上完善監(jiān)測信息系統(tǒng)設(shè)施，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測性能，提升了其內(nèi)部的監(jiān)測精準(zhǔn)率。傳統(tǒng)基于Simulink 模型的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法能夠時(shí)刻進(jìn)行系統(tǒng)檢驗(yàn)操作，優(yōu)化內(nèi)部處理模式，并按照一定的處理方式實(shí)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)監(jiān)測，具有較高的監(jiān)測精準(zhǔn)率。而傳統(tǒng)基于VB 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法雖進(jìn)行了空間內(nèi)部調(diào)節(jié)，但未集中內(nèi)部操作管理信息數(shù)據(jù)，對(duì)于監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理效果較差，監(jiān)測精準(zhǔn)率較低。

為了更精準(zhǔn)地檢驗(yàn)文中監(jiān)測方法的監(jiān)測效果，設(shè)置二次實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測，實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表2所示。

表2 二次實(shí)驗(yàn)參數(shù)

表2 中，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)操作參數(shù)不斷整合光伏發(fā)電數(shù)據(jù)，同時(shí)在發(fā)電異常信號(hào)發(fā)出的同時(shí)及時(shí)阻攔信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸路徑，斷開信號(hào)與系統(tǒng)間的聯(lián)系，清除干擾信息的存在痕跡。

在實(shí)驗(yàn)過程中，需不斷強(qiáng)化內(nèi)部數(shù)據(jù)監(jiān)測信息的傳輸功能，保證數(shù)據(jù)的完整傳輸，同時(shí)標(biāo)記傳輸位置數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)追蹤操作。數(shù)據(jù)傳輸示意圖如圖5 所示。

圖5 數(shù)據(jù)傳輸示意圖

圖5 中，研究內(nèi)部傳輸數(shù)據(jù)的傳輸格式，并集中管理中心光伏組件的內(nèi)在關(guān)系，統(tǒng)一掌控追蹤數(shù)據(jù)，在設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)境室中調(diào)整監(jiān)測數(shù)據(jù)狀態(tài)，連接無線面板，并將連接點(diǎn)的數(shù)據(jù)集中收集，將收集的數(shù)據(jù)劃分到統(tǒng)一管理區(qū)域中，構(gòu)建不同的組件模型，查詢光伏組件的傳感信息，配置相應(yīng)監(jiān)測法則，完善信息系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)控操作，設(shè)計(jì)組件模型如圖6所示。

圖6 組件模型圖

根據(jù)獲取的組件模型圖管理不同的信息模塊，標(biāo)準(zhǔn)化處理異常數(shù)據(jù)的組織模式。為了更清晰地展現(xiàn)監(jiān)測信號(hào)獲取程度，獲取信號(hào)監(jiān)測程度對(duì)比結(jié)果如圖7 所示。

根據(jù)圖7 可知，傳統(tǒng)基于Simulink 模型的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法的監(jiān)測信號(hào)獲取程度較低，而傳統(tǒng)基于VB 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法監(jiān)測信號(hào)獲取程度較高，文中基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法的監(jiān)測信號(hào)獲取程度均高于其他兩種傳統(tǒng)監(jiān)測方法。由于文中監(jiān)測方法在研究的過程中不斷強(qiáng)化內(nèi)部數(shù)據(jù)的管理性能，調(diào)節(jié)光伏發(fā)電異常信號(hào)的存儲(chǔ)狀態(tài)，在精準(zhǔn)存儲(chǔ)的前提下進(jìn)行監(jiān)測研究，監(jiān)測信號(hào)獲取程度高。傳統(tǒng)基于VB 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法檢驗(yàn)了內(nèi)部監(jiān)測空間的狀況，同時(shí)按照處理準(zhǔn)則調(diào)取處理信息，能較完整的管理內(nèi)部光伏信息空間數(shù)據(jù)，監(jiān)測信號(hào)獲取程度較高。傳統(tǒng)基于Simulink 模型的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法研究了監(jiān)測數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)，但對(duì)于初始異常數(shù)據(jù)的數(shù)值計(jì)算力度較小，無法獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致其監(jiān)測信號(hào)獲取程度較低。

圖7 監(jiān)測信號(hào)獲取程度對(duì)比圖

綜上所述，文中基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法的監(jiān)測精準(zhǔn)率及監(jiān)測信號(hào)獲取程度均高于傳統(tǒng)監(jiān)測方法，能夠更好地完善監(jiān)測信息，具有較廣泛的發(fā)展空間。

4 結(jié)束語

文中在傳統(tǒng)區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法的基礎(chǔ)上，研究了一種新的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的區(qū)域光伏發(fā)電量異常實(shí)時(shí)監(jiān)測方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該監(jiān)測方法的監(jiān)測效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)監(jiān)測方法。文中結(jié)合了監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，具有良好的空間操作性能，能夠按照不同的操作條件與實(shí)驗(yàn)環(huán)境轉(zhuǎn)變操作方式，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)綜合監(jiān)測性能，能夠在較高程度上提升監(jiān)測效率，縮短監(jiān)測所需時(shí)間，避免不必要的操作浪費(fèi)，能夠更好地為使用者提供服務(wù)。