CN102055238B - 用于监测电力***的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

电力***(100)包括多个配置成从可再生能源发电的发电单元和包括显示器(130)的服务器(124)。该服务器配置成建立与该多个发电单元的通信并且在该显示器上显示该多个发电单元的状态。

Description

用于监测电力***的方法和设备
技术领域
本发明大体上涉及电力***，并且更具体地涉及用于监测电力***的方法和设备。
背景技术
一些已知的电力***将太阳能转换为电能。在一些已知的太阳能电力***中，多个光伏电池板(也称为太阳能电池板(solar panel))逻辑或物理地组合在一起以形成太阳能电池板阵列。该太阳能电池板阵列发电并且将能量传送给电网或其他目的地。
一些已知的太阳能电池板阵列包括很多太阳能电池板并且可占用巨大的表面积。例如，能够产生80兆瓦(MW)电力的太阳能电池板阵列可占地超过600英亩。在太阳能电池板阵列中的太阳能电池板可耦合在一起以形成网络。这样的网络可便于从太阳能电池板获得例如提供的电量等数据。然而，一个或多个太阳能电池板可遭受与该网络正确通信的故障。如果这样的故障发生，可要求技术人员人工检查太阳能电池板和/或网络。由于至少一些已知的太阳能电力***使用的大量空间，这样的人工检查可是耗时、效率低和/或昂贵的。
发明内容
在一个实施例中，提供电力***。该电力***包括多个配置成从可再生能源发电的发电单元和包括显示器的服务器。该服务器配置成建立与该多个发电单元的通信并且在该显示器上显示该多个发电单元的状态。
在另一个实施例中，提供用于监测具有显示器和至少一个太阳能电池板的电力***的方法。该方法包括建立与该至少一个太阳能电池板的通信并且在该显示器上显示该至少一个太阳能电池板的状态。
在另一个实施例中，提供用于在具有服务器和显示器的太阳能电力***中使用的太阳能电池板网络。该太阳能电池板网络包括至少一个太阳能电池板、至少一个通信耦合于该至少一个太阳能电池板的控制器和至少一个通信耦合于该至少一个控制器的通信装置。该至少一个通信装置配置成传送状态到服务器。
附图说明
图1是示范性太阳能电力***的框图；
图2是在图1中示出的太阳能电力***的示范性计算机生成模型的框图。
具体实施方式
图1图示包括至少一个例如太阳能电池板102等发电单元的示范性电力***100。在该示范性实施例中，电力***100包括形成至少一个太阳能电池板阵列104的多个太阳能电池板102。备选地，电力***100包括任何适合的发电单元，例如多个风力涡轮机、燃料电池、地热发电机、水力发电机和/或从可再生和/或备选能源发电的其他装置等。如本文使用的，术语“可再生能源”指天然补充的能源。如本文使用的，术语“备选能源”指不采自化石燃料或核裂变或聚变的任何能源。在该示范性实施例中，电力***100和/或太阳能电池板阵列104包括任意数量的太阳能电池板102以便于以期望的功率输出运行电力***100。在一个实施例中，电力***100包括多个采用串并联配置耦合在一起的太阳能电池板阵列104以便于从电力***100产生期望的电流和/或电压输出。
在一个实施例中，太阳能电池板102包括光伏电池板、太阳热收集器或将太阳能转换为电能的任意其他装置。在示范性实施例中，太阳能电池板102包括光伏电池板并且太阳能电池板102由于太阳能照在电池板102上的结果产生大致上直流(DC)电力。在示范性实施例中，每个太阳能电池板102包括唯一识别号，非限制性地例如唯一序列号。如本文使用，“唯一”号码指不由电力***100内的任何其他部件复制的号码。在备选实施例中，每个太阳能电池板102包括不是唯一的识别号，非限制性地例如型号、制造商编号和/或指示部件分类类型的号码。
电力***100包括至少一个逆变器106。在该示范性实施例中，电力***100包括形成至少一个逆变器阵列108的多个逆变器106。电力***100和/或逆变器阵列108包括任意数量的逆变器106以便于以期望的功率输出运行电力***100。在该示范性实施例中，逆变器阵列108耦合于太阳能电池板阵列104，并且更具体地至少一个逆变器106耦合于至少一个太阳能电池板102。在该示范性实施例中，逆变器106耦合于相应太阳能电池板102。备选地，单个逆变器106耦合于两个或多个太阳能电池板102。在该示范性实施例中，逆变器106便于将来自太阳能电池板102的大致上DC电力转换为大致上交流(AC)电力。在该示范性实施例中，每个逆变器106包括唯一识别号，非限制性地例如唯一序列号。在备选实施例中，每个逆变器106包括不是唯一的识别号，非限制性地例如型号、制造商编号和/或指示部件分类类型的号码。
电力***100包括至少一个控制器110。在该示范性实施例中，电力***100包括形成至少一个控制器阵列112的多个控制器110。电力***100和/或控制器阵列112包括任意数量的控制器110以便于如本文描述的运行电力***100。在该示范性实施例中，控制器阵列112耦合于逆变器阵列108和太阳能电池板阵列104，并且更具体地至少一个控制器110耦合于至少一个逆变器106和至少一个太阳能电池板102。在该示范性实施例中，每个控制器110耦合于相应逆变器106和相应太阳能电池板102。备选地，单个控制器110耦合于两个或多个逆变器106和/或两个或多个太阳能电池板102。
在一个实施例中，控制器110非限制性地包括处理器、微处理器、微控制器、可编程逻辑控制器(PLC)、精简指令集计算机(RISC)、可编程门阵列(PGA)、专用集成电路(ASIC)和/或任何其他的可编程电路，其使电力***100能够如本文描述地运行。在该示范性实施例中，控制器110包括PLC。控制器110便于从电力***100的一个或多个部件采集信息和/或控制其操作。在该示范性实施例中，每个控制器110包括唯一识别号，非限制性地例如唯一序列号。在备选实施例中，每个控制器110包括不是唯一的识别号，非限制性地例如型号、制造商编号和/或指示部件分类类型的号码。
电力***100包括至少一个通信装置114。在该示范性实施例中，电力***100包括形成至少一个通信装置阵列116的多个通信装置114。电力***100和/或通信装置阵列116包括任意数量的通信装置114以便于如本文描述的运行电力***100。在该示范性实施例中，通信装置阵列116耦合于控制器阵列112，并且更具体地至少一个通信装置114耦合于至少一个控制器110。在示范性实施例中，每个通信装置114耦合于相应控制器110。备选地，单个通信装置114耦合于两个或多个控制器110。在该示范性实施例中，通信装置114便于通过网络122将电力***的一个或多个部件通信耦合在一起。
通信装置114可非限制性地包括网络接口控制器(NIC)、网络适配器、收发器或任何其他通信装置，其使电力***100能够如本文描述地运行。在一个实施例中，通信装置114集成在控制器110内。在该示范性实施例中，通信装置114是从控制器110分开的部件，并且装置114通信耦合于控制器110和网络连接器118。每个通信装置114包括唯一识别号，非限制性地例如唯一媒体访问控制(MAC)地址和/或唯一序列号。在备选实施例中，每个通信装置114包括不是唯一的识别号，非限制性地例如型号、制造商编号和/或指示部件分类类型的号码。
电力***100包括至少一个网络连接器118。在该示范性实施例中，电力***100包括形成至少一个网络连接器阵列120的多个网络连接器118。电力***100和/或网络连接器阵列120包括任意数量的网络连接器118以便于如本文描述的运行电力***100。在该示范性实施例中，网络连接器阵列120耦合于通信装置阵列116，并且更具体地至少一个网络连接器118耦合于至少一个通信装置114。在该示范性实施例中，每个网络连接器118耦合于相应通信装置114。备选地，单个网络连接器118耦合于两个或多个通信装置114。
在一个实施例中，网络连接器118非限制性地包括网桥、交换机、集线器、中继器、路由器或任何其他适合的装置，其便于将电力***100的一个或多个部件和/或网络122的片段(segment)通信耦合在一起。在该示范性实施例中，网络连接器118包括有线以太网交换机。在备选实施例中，网络连接器118包括无线以太网交换机。在该示范性实施例中，每个网络连接器118包括唯一识别号，非限制性地例如唯一序列号和/或唯一MAC地址。在备选实施例中，每个网络连接器118包括不是唯一的识别号，非限制性地例如型号、制造商编号和/或指示部件分类类型的号码。
通信装置114通过网络连接器118通信地耦合于网络122。通信装置114可配置成使用任何适合的通信协议连接到网络122。在该示范性实施例中，网络122和通信装置114使用相同的通信协议，例如IEEE802.3有线以太网协议或无线以太网协议，非限制性地例如IEEE802.11协议、IEEE802.15协议和/或IEEE802.16协议等。在备选实施例中，网络122和通信装置114使用不同的协议，并且网络连接器118便于由通信装置114使用的协议和由网络122使用的协议的双向转换。
在该示范性实施例中，服务器124通信耦合于网络122。服务器124包括至少一个处理器126、至少一个存储器128、至少一个显示器130和至少一个用户界面132。服务器124便于监测和/或控制电力***100的一个或多个部件。在备选实施例中，多个服务器124通信耦合于网络122。
处理器126耦合于存储器128、显示器130和用户界面132。在示范性实施例中，处理器126包括微处理器。在备选实施例中，处理器126包括微控制器、PLC、RISC、PGA、ASIC和/或任何其他适合的可编程电路，其使电力***100能够如本文描述的运行。
存储器128非限制性地包括计算机可读介质，例如硬盘驱动器、固态驱动器、软盘(diskette)、闪驱(flash drive)、压缩盘、数字视频盘和/或随机存取存储器(RAM)等。显示器130包括液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)、等离子显示器和/或能够向用户显示图形数据和文本的任何其他适合类型的视觉输出装置。用户界面132可非限制性地包括键盘、小键盘、鼠标、指针装置(pointing device)、触敏屏幕和/或音频输入装置。
电力***100包括至少一个气象塔134，其包括至少一个气象传感器136。气象传感器136通信耦合于至少一个控制器110。在备选实施例中，气象传感器136通信耦合于服务器124。气象传感器136配置成在电力***100处或其附近检测和/或监测至少一个气象状况。非限制性地例如，气象传感器136配置成在电力***100处或其附近检测温度、风速、湿度、大气压和/或日光量。
在该示范性实施例中，电力***100包括至少一个耦合于电网140的变电站138；逆变器106传送AC电力到变电站138。变电站138例如通过调节该AC电力的电压、电流和/或频率调整该AC电力，并且变电站138传送该AC电力到电网140。
在运行期间，太阳能由太阳能电池板102吸收，其将该太阳能转化为DC电力并且传送该DC电力到逆变器106。逆变器106转换该DC电力为大致上AC电力，并且传送该AC电力到变电站138。变电站138调整该AC电力以适合于电网140的特性，并且传送该AC电力到电网140。在该示范性实施例中，控制器110非限制性地例如通过调节逆变器106的一个或多个功率输出特性和/或调节太阳能电池板102的位置角等来控制逆变器106和/或太阳能电池板102的运行。控制器110通过通信装置114和/或网络连接器118彼此通信和/或与服务器124通信。
在示范性实施例中，服务器124监测和/或控制电力***100的运行。更具体地，服务器124接收来自电力***100的控制器110、太阳能电池板102和/或其他部件的数据。服务器124将该数据存储在存储器128中和/或在显示器130上显示该数据。此外，服务器124传送一个或多个命令到电力***100的控制器110和/或到其他部件。这样的命令可非限制性地包括用于激励或去激励一个或多个部件的命令，和/或用于修改一个或多个部件的运行状况的命令。
图2图示电力***100(在图1中示出)的一部分的计算机生成模型200。模型200包括通过网络图标206耦合于服务器图标204的多个节点图标202。每个节点图标202包括至少一个节点元件图标208。相邻节点图标202通过多个网络片段图标210耦合在一起。
在该示范性实施例中，模型200代表电力***100的部件的例如连接状态等状态。如本文使用的，术语“状态”指通信状态、连接状态和/或一个或多个部件的任何适合的运行状态。该状态还可非限制性地包括一个或多个部件的通信延迟、网络使用性、接收和/或传送的数据包和/或网络的数量。在该示范性实施例中，模型200由服务器124(在图1中示出)产生并且可在显示器130(在图1中示出)上和/或在耦合于服务器124的远程装置显示器(未显示)上可视。此外，用户使用用户界面132(在图2中示出)和/或耦合于服务器124的远程装置接口(未显示)操纵和/或采集来自模型200的信息。
在该示范性实施例中，每个节点图标202代表太阳能电池板102(在图1中示出)。在备选实施例中，每个节点图标202代表一组太阳能电池板102和/或太阳能电池板阵列104(在图1中示出)。在另一个实施例中，每个节点图标202代表电力***100的逆变器106、控制器110、通信装置114和/或网络连接器118(都在图1中示出)和/或另一个部件。
在该示范性实施例中，服务器图标204代表服务器124，并且更具体地代表服务器124的状态。此外，服务器图标204还可代表电网140(在图1中示出)的状态和/或电力***100和电网140之间的连接的状态。备选地，电网140和/或电力***100的状态可使用不同的图标(没有示出)示出。在该示范性实施例中，网络图标206代表网络122(在图1中示出)并且更具体地代表网络122的状态。每个节点元件图标208代表太阳能电池板102的关联部件。更具体地，每个节点元件图标208代表耦合于或以别的方式与相应太阳能电池板102关联的逆变器106、控制器110、通信装置114和/或网络连接器118。在备选实施例中，每个节点元件图标208代表电力***100的另一个部件或一组部件。在该示范性实施例中，每个网络片段图标210代表一段网络122，例如将一个节点图标202耦合于相邻节点图标202的片段，和/或将服务器图标204耦合于相邻节点图标202的一段网络122。尽管网络片段图标210采用环形配置图示，这仅是为了方便。网络122可采用网络片段图标210的任何适合的设置配置和/或显示，并且不限于环形网络拓扑。
在运行期间，服务器124确定哪些部件耦合于网络122。服务器124使用广播协议或其他适合的协议通过网络122传送一个或多个识别和/或通信请求到所有部件。耦合于网络122并且正确运行的每个部件传送一个或多个响应到服务器124。服务器124从而建立与耦合于网络122的每个响应部件的通信。服务器124响应于一个或多个识别请求基于接收的数据产生部件的列表和/或部件的数据库并且用对应于部件的图表填充模型200。在该示范性实施例中，服务器124通过每个部件的唯一识别号识别每个部件。备选地，如果部件不具有唯一识别号，服务器124通过部件类型、序号、伪随机号和/或任何其他适合的识别号识别该部件。
在该示范性实施例中，服务器124通过传送一个或多个状态请求到每个部件确定耦合于网络122的电力***100的每个部件的状态。在一个实施例中，服务器124以固定时间间隔传送状态请求。在该示范性实施例中，服务器124以可配置的时间间隔传送状态请求。更具体地，服务器124传送第一状态请求到耦合于网络122的每个部件。服务器124监测每个部件响应于状态请求的速度。基于每个部件的响应速度，服务器124调节用于传送第二状态请求到每个部件的时间间隔。例如，在一个实施例中，服务器124可由于来自部件的缓慢响应增加时间间隔，并且可由于来自部件的快速响应减少时间间隔。应该理解由于不同的部件可显出不同的响应时间，服务器124可对每个部件建立不同的时间间隔。在等待时间间隔过去后，服务器124传送第二状态请求。附加状态请求可采用相似的方式传送。
在该示范性实施例中，服务器124存储由电力***100的每个部件传送的对状态请求的响应。在该示范性实施例中，服务器124存储响应在存储器128(在图1中示出)中。在备选实施例中，服务器124存储响应在备选存储位置(例如网络附加存储装置(未示出)或其他远程存储装置等)中。在该示范性实施例中，服务器124还采集并且存储涉及电力***100的部件的通信状态的附加数据。非限制性地例如服务器124采集关于传送到每个部件的状态请求的数量、从每个部件接收的状态响应的数量、来自每个部件的每个状态响应的响应时间、由每个部件传送的数据量和/或每个部件的网络带宽使用性的数据。服务器124将这样的数据存储在存储器128中，和/或在远程存储装置中。在该示范性实施例中，服务器124将来自每个部件的数据与该部件的唯一识别号(例如上文描述的通信装置114的唯一识别号和/或控制器110的唯一识别号)关联。此外，服务器124将来自每个部件的数据与该部件的图标关联。例如，服务器124将控制器110的响应时间与该控制器110的节点元件图标208关联，使得该控制器110的响应时间可根据需要被检索和/或显示。
在该示范性实施例中，用户检索由服务器124存储的数据。例如，用户利用用户界面132选择节点图标202、服务器图标204、网络图标206、节点元件图标208和/或网络片段图标210以检索与其关联的数据。当图标被选择时，与图标关联的数据中的一些或所有可在模型200中显示。备选地，由服务器124存储的数据中的一些或所有可自动和/或无用户交互地在模型200中显示。另外或备选地，用户可使用例如互联网应用或网页等远程界面(没有示出)以检索由服务器124存储的数据和/或操纵节点图标202、服务器图标204、网络图标206、节点元件图标208和/或网络片段图标210。
在该示范性实施例中，服务器124指示在模型200中由节点图标202代表的例如太阳能电池板102等部件的例如通信状态等状态。更具体地，服务器124指示太阳能电池板102是否通信响应于由服务器124发送的状态请求。在该示范性实施例中，服务器124通过对每个相应节点图标202应用预定着色(coloring)指示每个太阳能电池板102的状态。如果太阳能电池板102的通信状态改变，服务器124适当地改变关联的节点图标202的颜色。例如，在一个实施例中，服务器124对每个节点图标202应用大致上红色着色以指示通信故障，并且对每个节点图标202应用大致上绿色着色以指示与每个太阳能电池板102的成功通信。备选或另外地，服务器124通过对耦合在每个相应节点图标202和服务器图标204之间的相应网络片段图标210应用预定着色来指示每个太阳能电池板102的通信状态。在备选实施例中，服务器124对每个节点图标202应用不同着色以指示与每个相应太阳能电池板102的通信故障和/或成功通信。在另一个实施例中，服务器124对每个节点图标202和/或每个网络片段图标210应用通信状态的明暗化(shading)或另一个适合的图形代表而不是着色。
在一个实施例中，服务器124改变应用于每个节点图标202的着色的强度水平以进一步指示每个太阳能电池板102的通信状态。服务器建立应用于每个节点图标202的预定着色的基准亮度和/或明暗度以指示每个相应太阳能电池板102的基准响应速度。服务器124基于每个太阳能电池板102的响应速度调节预定着色的亮度和/或明暗度(shade)。更具体地，服务器124增强应用于每个节点图标202的预定着色的亮度和/或明暗度以指示每个相应太阳能电池板102的快速响应速度。服务器124减小应用于每个节点图标202的预定着色的亮度和/或明暗度以指示每个相应太阳能电池板102的缓慢响应速度。
在该示范性实施例中，由节点元件图标208代表的每个部件的通信状态采用与上文描述的相似的方式在模型200中指示。在一个实施例中，与每个太阳能电池板102关联的控制器110转发来自服务器124的状态请求到由节点元件图标208代表的每个关联的部件。由节点元件图标208代表的每个部件传送对状态请求的响应，或在故障的情况下不传送响应到控制器110。控制器110转发响应到服务器124或转发指示故障的消息以向服务器124响应。基于来自每个部件的响应，服务器124在模型200上指示每个部件的通信状态。应该理解与太阳能电池板102关联的一个部件可显出故障，而与该太阳能电池板102关联的其他部件可显出成功通信。因此，服务器124可例如通过将图标208着红色等来指示一个节点元件图标208未能通信，并且可例如通过将图标208着绿色等来指示节点图标202的其他节点元件图标208成功通信。
在该示范性实施例中，如果服务器124传送状态请求到电力***100的部件，并且该部件未能响应或用故障消息响应，服务器124存储故障信息在存储器128中。服务器124还可在模型200中产生警报，非限制性地例如可视和/或音频警报。在一个实施例中，该警报包括在模型200中显示包括故障通知的“弹出”窗口。另外或备选地，用户可在远程装置(非限制性地例如无线装置和/或远程计算机)上接收该警报和/或该故障通知。
本文描述的***和方法的技术效果包括下列中的至少一个(a)监测包括显示器和至少一个太阳能电池板的电力***，(b)识别至少一个太阳能电池板中的每个太阳能电池板，(c)建立与至少一个太阳能电池板的通信，以及(d)在显示器上显示至少一个太阳能电池板的通信状态。
上文描述的实施例便于提供高效并且成本有效的电力***。本文描述的电力***便于提供太阳能电池板和关联部件的互连网络。该电力***便于使服务器能够识别并且监测该电力***的部件。部件的通信状态和/或另外的数据便于在服务器或其他装置上图形显示。如此，用户可能够更高效地确定部件是否故障或显出通信问题。此外，本文描述的该电力***便于减少物理检查该电力***和/或其的部件的需要。
电力***的示范性实施例在上文详细描述。方法、***和阵列不限于本文描述的具体实施例，而相反***和/或阵列的部件和/或方法的步骤可独立和与本文描述的其他部件和/或步骤分开利用。例如，方法还可与其他电力***和方法结合使用，并且不限于仅用如本文描述的电力***实践。相反，示范性实施例可以与许多其他应用结合实现和利用。
尽管本发明的各种实施例的具体特征可在一些图中而不在其他图中示出，这仅是为了方便。根据本发明的原理，图的任何特征可与任何其他图的任何特征结合被引用和/或进行权利保护。
该书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳模式，并且也使本领域内任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或***并且执行任何包含的方法。本发明的可授权范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想到的其他示例。这样的其他示例如果具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件或者如果它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。
部件列表
100  电力***          102  太阳能电池板
104  太阳能电池板阵列  106  逆变器
108  逆变器阵列        110  控制器
112  控制器阵列        114  通信装置
116  通信装置阵列      118  网络连接器
120  网络连接器阵列    122  网络
124  服务器            126  处理器
128  存储器            130  显示器
132  用户界面          136  气象传感器
138  变电站            140  电网
200  模型              202  节点图标
204  服务器图标        206  网络图标
208  节点元件图标      210  网络片段图标

Claims (8)

1.一种电力***(100)，其包括：
多个配置成从可再生能源发电的发电单元；以及
包括显示器(130)的服务器(124)，所述服务器配置成：
建立与所述多个发电单元的通信；以及
在所述显示器上显示所述多个发电单元的状态；
其中所述服务器(124)配置成传送第一状态信息请求到所述多个发电单元；
所述服务器(124)进一步配置成监测所述第一状态信息请求从所述多个发电单元的响应时间。
2.如权利要求1所述的电力***(100)，其中所述服务器(124)进一步配置成显示所述多个发电单元的通信状态、网络使用性和通信延迟中的至少一个。
3.如权利要求1所述的电力***(100)，其中所述服务器(124)进一步配置成在所述显示器(130)上显示所述多个发电单元的图形代表。
4.如权利要求3所述的电力***(100)，其中所述图形代表包括代表所述多个发电单元的状态的至少一个着色。
5.如权利要求4所述的电力***(100)，其中代表所述多个发电单元的状态的所述至少一个着色的强度水平基于所述多个发电单元的状态而改变。
6.如权利要求1所述的电力***(100)，其中所述服务器(124)进一步配置成在发送第二状态信息请求到所述多个发电单元之前等待基于所述第一状态信息请求的响应时间的时间量。
7.一种用于在具有服务器(124)和显示器(130)的电力***(100)中使用的太阳能电池板网络(122)，所述太阳能电池板网络包括：
至少一个太阳能电池板(102)；
至少一个通信耦合于所述至少一个太阳能电池板的控制器(110)；以及
至少一个通信耦合于所述至少一个控制器的通信装置(114)，所述至少一个通信装置配置成传送状态到所述服务器；
其中所述服务器(124)配置成传送第一状态信息请求到所述太阳能电池板；
所述服务器(124)进一步配置成监测所述第一状态信息请求从所述太阳能电池板的响应时间。
8.如权利要求7所述的太阳能电池板网络(122)，其中所述至少一个通信装置(114)进一步配置成传送所述至少一个太阳能电池板(102)的状态到所述服务器(124)。
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