本發(fā)明涉及光伏發(fā)電，具體涉及一種光伏板故障預(yù)測方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、光伏發(fā)電是一種利用太陽能轉(zhuǎn)化為電能的清潔能源，具有節(jié)能、環(huán)保、可再生等優(yōu)點。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，光伏電站的規(guī)模和數(shù)量也不斷增加，對光伏電站的監(jiān)控和管理提出了更高的要求。光伏發(fā)電站中存在數(shù)量龐大的光伏板，這些光伏板在工作過程中受到多種因素的影響，如光照強度、溫度、遮擋、污染、老化等，導(dǎo)致光伏板容易出現(xiàn)故障，從而影響光伏發(fā)電的正常進行。因此，如何對光伏板及時進行故障預(yù)測，對于提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行效率和安全性，降低運維成本，具有重要意義。

2、目前，通常是通過逆變器或匯流箱等設(shè)備的采集方式或者通過多光伏板單采集器的采集方式，對所有需要進行故障預(yù)測的光伏板的總體預(yù)測數(shù)據(jù)進行采集，實現(xiàn)對所有光伏板的故障預(yù)測。

3、上述技術(shù)方案存在的問題是，不能對單個光伏板進行單獨采集和分析，因此不能及時發(fā)現(xiàn)和定位故障或低效的光伏板，從而影響光伏發(fā)電站的發(fā)電效率和運維效果，造成了能量損失和浪費，同時也導(dǎo)致了光伏板故障預(yù)測準確度較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種光伏板故障預(yù)測方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲介質(zhì)，以解決不能對單個光伏板進行數(shù)據(jù)采集以實現(xiàn)故障預(yù)測，導(dǎo)致不能及時發(fā)現(xiàn)和定位故障或低效的光伏板，從而影響光伏發(fā)電站的發(fā)電效率和運維效果，造成了能量損失和浪費且故障預(yù)測準確度低的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種光伏板故障預(yù)測方法，該方法包括：

3、獲取多個光伏板的光伏數(shù)據(jù)，光伏數(shù)據(jù)包括光伏板標識、環(huán)境數(shù)據(jù)、光伏板工作數(shù)據(jù)、光伏板性能數(shù)據(jù)和光伏板定位數(shù)據(jù)；

4、基于多個光伏板和多個光伏板對應(yīng)的光伏數(shù)據(jù)，構(gòu)建光伏板拓撲結(jié)構(gòu)，光伏板拓撲結(jié)構(gòu)反映多個光伏板的空間關(guān)系；

5、對光伏板拓撲結(jié)構(gòu)進行處理，得到多個光伏板對應(yīng)的嵌入向量；

6、對于任一光伏板，基于光伏板的嵌入向量進行時序特征提取，得到光伏板的預(yù)測特征向量，預(yù)測特征向量基于光伏板的空間特征和時序特征進行預(yù)測；

7、基于光伏板的預(yù)測特征向量，得到光伏板的故障預(yù)測結(jié)果。

8、本發(fā)明實施例提供的光伏板故障預(yù)測方法，通過獲取多個光伏板的光伏數(shù)據(jù)并基于此構(gòu)建光伏板拓撲結(jié)構(gòu)，使得對光伏板拓撲結(jié)構(gòu)進行處理能夠得到所有光伏板分別對應(yīng)的嵌入向量，再通過對任一光伏板的嵌入向量進行時序特征提取，得到該光伏板既包括空間特征也包括時序特征的預(yù)測特征向量，從而得到該光伏板的故障預(yù)測結(jié)果，實現(xiàn)了對單個光伏板進行故障預(yù)測，從而能夠從多個光伏板中及時發(fā)現(xiàn)并定位可能出現(xiàn)故障的光伏板，保障了光伏發(fā)電站的發(fā)電效率和運維效果，避免了能量損失和浪費，并且通過對每個光伏板考慮兩方面的特征進行故障預(yù)測，提高了故障預(yù)測的準確度。

9、在一種可選的實施方式中，環(huán)境數(shù)據(jù)包括光照強度，光伏板工作數(shù)據(jù)包括電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)，光伏板性能數(shù)據(jù)包括光伏板面積；該方法還包括：

10、對于任一光伏板，基于光伏板的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)，確定光伏板的電功率；

11、基于光伏板的光伏板面積和光照強度，確定光伏板的入射光功率；

12、基于光伏板的電功率和入射光功率，確定光伏板的發(fā)電效率；

13、將電功率、入射光功率以及發(fā)電效率添加到光伏板的光伏數(shù)據(jù)中。

14、本發(fā)明實施例提供的光伏板故障預(yù)測方法，通過確定光伏板的電功率、發(fā)射光功率和發(fā)電效率，并添加到光伏板的光伏數(shù)據(jù)中，使得能夠基于多方面數(shù)據(jù)進行后續(xù)的光伏板故障預(yù)測。

15、在一種可選的實施方式中，基于多個光伏板和多個光伏板對應(yīng)的光伏數(shù)據(jù)，構(gòu)建光伏板拓撲結(jié)構(gòu)，包括：

16、基于多個光伏板，生成光伏板拓撲結(jié)構(gòu)的多個節(jié)點；

17、基于多個光伏板之間的物理連接關(guān)系或電氣特性，在多個節(jié)點之間構(gòu)建邊；

18、基于多個光伏板對應(yīng)的光伏數(shù)據(jù)，為多個光伏板對應(yīng)的節(jié)點賦予特征向量。

19、本發(fā)明實施例提供的光伏板故障預(yù)測方法，通過將光伏板作為節(jié)點，基于光伏板之間的物理連接關(guān)系或電氣特性構(gòu)建節(jié)點的邊，將光伏板的光伏數(shù)據(jù)作為節(jié)點的特征向量從而構(gòu)建光伏板拓撲結(jié)構(gòu)，使得能夠基于該光伏板拓撲結(jié)構(gòu)捕捉多個光伏板之間的空間關(guān)系，為預(yù)測潛在故障提供支持，并且基于該光伏板拓撲結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對單個光伏板的精細化監(jiān)控。

20、在一種可選的實施方式中，對光伏板拓撲結(jié)構(gòu)進行處理，得到多個光伏板對應(yīng)的嵌入向量，包括：

21、基于多個節(jié)點之間的特征關(guān)系，確定鄰接矩陣；

22、對于任一節(jié)點，從光伏板拓撲結(jié)構(gòu)中確定節(jié)點的鄰居節(jié)點，鄰居節(jié)點表示與節(jié)點通過一條邊直接相連的節(jié)點；

23、采用圖卷積網(wǎng)絡(luò)，聚合節(jié)點的鄰接節(jié)點的特征向量，得到特征矩陣；

24、將權(quán)重矩陣與特征矩陣相乘，再將相乘后的結(jié)果與歸一化后的鄰接矩陣相乘，得到節(jié)點更新后的特征向量；

25、對節(jié)點更新后的特征向量進行非線性變換，得到非線性變換后的節(jié)點的特征向量；

26、重復(fù)上述對節(jié)點的特征向量進行更新和非線性變換的過程，在基于預(yù)設(shè)層數(shù)的卷積網(wǎng)絡(luò)更新和非線性變換后，得到節(jié)點對應(yīng)的光伏板的嵌入向量。

27、本發(fā)明實施例提供的光伏板故障預(yù)測方法，通過迭代地更新和變換節(jié)點特征，使得每個節(jié)點的特征不僅包含自身信息，還融合了鄰居節(jié)點的特征，從而得到的每個光伏板的嵌入向量中包括該光伏板的空間特征，并且能夠體現(xiàn)潛在的空間故障傳播模式，為進行故障預(yù)測提供支持。

28、在一種可選的實施方式中，每一光伏板的嵌入向量包括光伏板的空間特征和光伏板的光伏數(shù)據(jù)中的時間序列數(shù)據(jù)，時間序列數(shù)據(jù)表示光伏板的光伏數(shù)據(jù)中隨著時間變化而變化的數(shù)據(jù)，對于任一光伏板，基于光伏板的嵌入向量進行時序特征提取，得到光伏板的預(yù)測特征向量，包括：

29、將光伏板在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的所有時間點的嵌入向量，作為輸入時間序列輸入至長短期記憶網(wǎng)絡(luò)，預(yù)設(shè)時間段為從任一時間點到當前時間點的時間段；

30、在長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的遺忘門中，對于預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的任一時間步，基于時間步在輸入時間序列中對應(yīng)的嵌入向量和上一時間步的輸出向量，確定上一時間步的輸出向量的第一信息，使記憶單元遺忘第一信息，第一信息表示上一時間步的輸出向量中與時間步的嵌入向量不相關(guān)的信息；

31、在長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的輸入門中，對時間步的嵌入向量進行評估和上一時間步的輸出向量，確定加入到記憶單元中的第二信息，第二信息表示對時間步的嵌入向量重要程度高的信息；

32、在長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的輸出門中，從記憶單元中確定光伏板在時間步的輸出向量；

33、重復(fù)上述得到輸出向量的過程，直至完成當前時間步，將當前時間步得到的輸出向量作為光伏板的預(yù)測特征向量。

34、本發(fā)明實施例提供的光伏板故障預(yù)測方法，長短期記憶網(wǎng)絡(luò)通過其門機制：遺忘門、輸入門、輸出門，對時間序列進行分析，捕捉動態(tài)行為和趨勢，從而學習并預(yù)測每個光伏板在未來時刻的性能變化，識別故障前兆，并且由于嵌入向量中包括空間特征，使得通過長短期記憶網(wǎng)絡(luò)得到的預(yù)測特征向量既包括空間特征也包括時序特征，從而能夠更加準確地進行故障預(yù)測。

35、在一種可選的實施方式中，基于光伏板的預(yù)測特征向量，得到光伏板的故障預(yù)測結(jié)果，包括：

36、對光伏板的預(yù)測特征向量進行線性變換，得到第一特征向量；

37、對第一特征向量引入非線性特性，得到第二特征向量；

38、將第二特征向量轉(zhuǎn)換為概率分布，得到光伏板對應(yīng)的故障預(yù)測結(jié)果。

39、本發(fā)明實施例提供的光伏板故障預(yù)測方法，通過對預(yù)測特征向量進行線性變換和引入非線性特性，從原始的預(yù)測特征向量中提取出更高級、更抽象的特征，從而更加直觀地得到針對不同故障類型的概率分布。

40、在一種可選的實施方式中，每一光伏板對應(yīng)的故障預(yù)測結(jié)果包括多種故障類型對應(yīng)的發(fā)生概率，該方法還包括：

41、對于任一光伏板，基于光伏板的故障類型對應(yīng)的發(fā)生概率，在任一故障類型對應(yīng)的發(fā)生概率超過預(yù)設(shè)概率的情況下，觸發(fā)故障預(yù)警；

42、將光伏板、光伏板的光伏數(shù)據(jù)、光伏板的故障類型以及故障類型對應(yīng)的發(fā)生概率傳輸給用戶終端；

43、采用故障類型對應(yīng)的處理方法進行處理。

44、本發(fā)明實施例提供的光伏板故障預(yù)測方法，通過在單個光伏板的任一故障類型的發(fā)生概率超過預(yù)設(shè)概率的情況下，進行故障預(yù)警，并且將相關(guān)信息發(fā)送給用戶終端并采用對應(yīng)處理方法進行處理，實現(xiàn)了對單個光伏板的故障預(yù)測，從而能夠進行針對性故障預(yù)警和處理，保障了光伏發(fā)電站的發(fā)電效率和運維效果，避免了能量損失和浪費。

45、第二方面，本發(fā)明提供了一種光伏板故障預(yù)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

46、多個臺區(qū)，用于獲取多個光伏板的光伏數(shù)據(jù)，光伏數(shù)據(jù)包括光伏板標識、環(huán)境數(shù)據(jù)、光伏板工作數(shù)據(jù)、光伏板性能數(shù)據(jù)和光伏板定位數(shù)據(jù)；

47、主站，用于基于所述臺區(qū)獲取到的所述多個光伏板對應(yīng)的光伏數(shù)據(jù)和所述多個光伏板，構(gòu)建光伏板拓撲結(jié)構(gòu)，對所述光伏板拓撲結(jié)構(gòu)進行處理，得到所述多個光伏板對應(yīng)的嵌入向量，對于任一光伏板，基于所述光伏板的嵌入向量進行時序特征提取，得到所述光伏板的預(yù)測特征向量，基于所述光伏板的預(yù)測特征向量，得到所述光伏板的故障預(yù)測結(jié)果，光伏板拓撲結(jié)構(gòu)反映多個光伏板的空間關(guān)系，預(yù)測特征向量基于光伏板的空間特征和時序特征進行預(yù)測。

48、第三方面，本發(fā)明提供了一種計算機設(shè)備，包括：存儲器和處理器，存儲器和處理器之間互相通信連接，存儲器中存儲有計算機指令，處理器通過執(zhí)行計算機指令，從而執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實施方式的光伏板故障預(yù)測方法。

49、第四方面，本發(fā)明提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，該計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機指令，計算機指令用于使計算機執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實施方式的光伏板故障預(yù)測方法。

50、第五方面，本發(fā)明提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機指令，計算機指令用于使計算機執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實施方式的光伏板故障預(yù)測方法。