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一種小型光伏電站的故障診斷方法

文檔序號(hào):8284234閱讀:614來源:國知局
一種小型光伏電站的故障診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種小型光伏電站的故障診斷方法,屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來,隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,各種各樣的光伏系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,光伏發(fā)電系統(tǒng) 的容量已從KW級(jí)發(fā)展到MW級(jí)。對(duì)光伏系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和定期的性能評(píng)估對(duì)保障系統(tǒng)達(dá)到最 大的能量收益和得到可靠的發(fā)電功率具有重要意義。光伏組件一般長期運(yùn)行于室外環(huán)境 中,光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電性能受氣象因素影響極大,尤其是受太陽輻照度與環(huán)境溫度影響較 為明顯,易出現(xiàn)模型老化、光伏組件遮擋、光伏組件連接錯(cuò)誤、熱斑效應(yīng)等故障,導(dǎo)致系統(tǒng)的 發(fā)電效率降低。
[0003] 目前,從國內(nèi)外文獻(xiàn)可知,大部分光伏系統(tǒng)故障診斷方法利用仿真軟件,進(jìn)行建模 仿真,再與實(shí)際測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),判定故障類型時(shí),一般是采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法、神 經(jīng)模糊算法等方法,很難將故障定位到某個(gè)有故障的組件。在創(chuàng)建這些仿真模型時(shí),要保證 模型較高的精確度和可擴(kuò)展性,仍然很難實(shí)現(xiàn),而且建立的模型在很大程度上也很難和實(shí) 際的工作條件一致,一旦模型較復(fù)雜時(shí),建模難度也將大大提高。相對(duì)于國外,我國在光伏 系統(tǒng)故障診斷方面的研究起步較晚,目前很多落后的地方都還要依靠人工來診斷故障,效 率較低,人力、物力易受到限制,因此利用人工智能技術(shù)來診斷故障具有極大的發(fā)展空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種小型光伏電站的故障診斷方 法,解決現(xiàn)有技術(shù)中光伏電站故障診斷效率低、故障診斷準(zhǔn)確率不高的技術(shù)問題。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種小型光伏電站的故障診 斷方法,包括以下步驟:
[0006] 步驟一:系統(tǒng)整體故障判定:首先判定系統(tǒng)是否存在故障,如果存在系統(tǒng)故障,則 系統(tǒng)報(bào)警,啟動(dòng)故障診斷程序,進(jìn)入步驟二;否則,循環(huán)本步驟;
[0007] 步驟二:固定遮擋物陰影排除:判定系統(tǒng)故障是否由固定遮擋物引起,若是由固 定遮擋物引起,則不作為系統(tǒng)故障處理,解除報(bào)警;否則,進(jìn)入步驟三,作具體故障類型判 定;
[0008] 步驟三:具體故障類型判定:將系統(tǒng)故障分為:組件連接錯(cuò)誤,組件旁路,老化、電 網(wǎng)錯(cuò)誤三種,逐一比較判定,將系統(tǒng)故障進(jìn)行歸類。
[0009] 步驟一所述系統(tǒng)整體故障判定的具體方法如下:
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種小型光伏電站的故障診斷方法,其特征在于,包括w下步驟: 步驟一;系統(tǒng)整體故障判定;首先判定系統(tǒng)是否存在故障,如果存在系統(tǒng)故障,則系統(tǒng) 報(bào)警,啟動(dòng)故障診斷程序,進(jìn)入步驟二;否則,循環(huán)本步驟; 步驟二:固定遮擋物陰影排除:判定系統(tǒng)故障是否由固定遮擋物引起,若是由固定遮 擋物引起,則不作為系統(tǒng)故障處理,解除報(bào)警;否則,進(jìn)入步驟H,作具體故障類型判定; 步驟H ;具體故障類型判定;將系統(tǒng)故障分為;組件連接錯(cuò)誤,組件旁路,老化、電網(wǎng)錯(cuò) 誤H種,逐一比較判定,將系統(tǒng)故障進(jìn)行歸類。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型光伏電站的故障診斷方法,其特征在于,步驟一所述系 統(tǒng)整體故障判定的具體方法如下: 步驟101;定義兩種系統(tǒng)的電流、電壓故障判定因子EI、EV; ^梢1 ,同時(shí)設(shè)定系統(tǒng)的電流、電壓故障判定因子對(duì)應(yīng)的闊值y和0 ; 步驟102 ;根據(jù)系統(tǒng)測得的光伏陣列最大功率點(diǎn)處總電流Im、總電壓Vm,計(jì)算EI和EV, 其中Iml、Vml分別是根據(jù)當(dāng)前的福照度和溫度計(jì)算得出的系統(tǒng)最大功率點(diǎn)處的總電流理論 值、總電壓理論值; 步驟103 ;系統(tǒng)最大功率點(diǎn)處的電壓理論值Vml、電流理論值Imi的計(jì)算公式如下所示: Np-Isc Vml=k2*Ns.V〇c 其中;ki;電流比例常數(shù),具體由所用光伏組件決定,取值范圍為;0. 78-0. 92 ;k 2;電壓 比例常數(shù),具體由所用光伏組件決定,取值范圍為;〇. 71-0. 78化:光伏陣列中串聯(lián)的光伏 組件個(gè)數(shù);Np;光伏陣列中并聯(lián)的光伏組件個(gè)數(shù);I se;當(dāng)前福照度和溫度情況下單個(gè)光伏組 件的理論短路電流;V。。;當(dāng)前福照度和溫度情況下單個(gè)光伏組件的理論開路電壓;
其中,Isaaf:標(biāo)準(zhǔn)測試條件下光伏組件的短路電流; a :光伏組件短路電流溫度系數(shù); Tuf;標(biāo)準(zhǔn)測試條件下光伏組件工作的溫度,Tuf= 25C ; T ;光伏組件當(dāng)前時(shí)刻工作溫度; Vaauf:標(biāo)準(zhǔn)測試條件下光伏組件的開路電壓; a ;開路電壓的福照度修正系數(shù); 目:光伏組件開路電壓溫度系數(shù); G ;當(dāng)前時(shí)刻光伏組件共面福照度; Guf;標(biāo)準(zhǔn)測試條件下光伏組件共面福照度lOOOW/m 2; 步驟104 ;比較判定:當(dāng)不滿足EK y、EV< 0時(shí),說明系統(tǒng)存在故障,發(fā)出警報(bào),啟動(dòng)故
障診斷程序。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型光伏電站的故障診斷方法,其特征在于,步驟二所述固 定遮擋物陰影排除的具體方法如下: 步驟201 ;調(diào)用光伏陣列中各串光伏組件近3天的電流、電壓、福照度、溫度數(shù)據(jù),根據(jù) 單串光伏組件最大功率點(diǎn)處的電流、電壓,計(jì)算數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常串的故障判定因子:
其中;lim為每一串光伏組件的實(shí)測電流;I im2為每一串光伏組件的理論電流;I im2二 1^1乂1,。;¥1。為每一串光伏組件的實(shí)測電壓;¥1。2為每一串光伏組件的理論電壓:乂1。2 = k2XNsXV"c= Vmi; 通過仿真實(shí)驗(yàn)得到異常串的電流故障判定因子闊值和電壓故障判定因子闊值O 1, 若EIi< y 1,EVi< 0 1,則說明系統(tǒng)可能存在固定遮擋物,進(jìn)入步驟202進(jìn)一步判定; 步驟202 ;依靠數(shù)學(xué)方法,根據(jù)固定遮擋物的體積和太陽光的入射角,計(jì)算固定遮擋物 在陽光下的陰影面積,若某一時(shí)刻,計(jì)算出來的陰影面積能夠遮住光伏組件,并且測得被遮 擋光伏組件所在串的電流與正常工作情況下的電流相比減小,即判定此系統(tǒng)故障為固定遮 擋物陰影所致,不作為系統(tǒng)的一種故障,系統(tǒng)將自動(dòng)解除警報(bào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的小型光伏電站的故障診斷方法,其特征在于,步驟H所述具 體故障類型判定的詳細(xì)步驟如下: 步驟301 ;定義系統(tǒng)中光伏組件存在故障時(shí)的電流、電壓判定因子;C =^、A =^, Im、Vm分別是系統(tǒng)測得的光伏陣列最大功率點(diǎn)處的總電流和總電壓,語、分別是光伏系 統(tǒng)的短路電流和開路電壓,具體計(jì)算公式如下:
步驟302 ;計(jì)算系統(tǒng)中存在光伏組件開路故障時(shí)的故障判定因子闊值Fti:當(dāng)某一光伏 組件處于開路狀態(tài)時(shí),光伏組件產(chǎn)生的輸出電流等效于串聯(lián)的光伏組件錯(cuò)誤連接產(chǎn)生的電 流,護(hù)el = (AP - !片"。二方馬與^,其中方=1 -古,F(xiàn)ti作為判定單串光伏組件開路的闊值Im。 L SC I sc ip 為單個(gè)光伏組件最大功率點(diǎn)的電流,由公式'll + 求得; 步驟303 ;計(jì)算系統(tǒng)中存在光伏組件被旁路故障時(shí)的故障判定因
子Fyi;
Fyl作為判定單串光伏組 件開路的被旁路時(shí)的闊值,Vm。為單個(gè)光伏組件最大功率點(diǎn)的電壓,由公式
求得; 步驟304 ;比較判定;正常運(yùn)行的條件下;Fe〉F。。Fv〉Fvi;當(dāng)FF或F F VI時(shí),表明 當(dāng)前光伏組件所在串出現(xiàn)故障,對(duì)應(yīng)故障類型如下表所示:


【專利摘要】本發(fā)明公開了一種小型光伏電站的故障診斷方法,包含:系統(tǒng)故障判定、固定遮擋物陰影排除和具體典型故障類型判定;根據(jù)所測到的光伏陣列最大功率點(diǎn)處電流、電壓、輻照度和溫度,計(jì)算系統(tǒng)故障判定因子:若故障判定因子小于設(shè)置閾值,發(fā)出警告,啟動(dòng)故障診斷程序;固定遮擋物陰影排除是利用計(jì)算每串光伏組件的故障判定因子,若小于對(duì)應(yīng)閾值,則計(jì)算遮擋物陰影面積,若某時(shí)刻陰影面積能夠遮住組件,且被遮擋組件所在串的電流減小,說明此陰影為固定遮擋物陰影,不作為系統(tǒng)故障;其他典型故障類型的判定是通過分析各種故障類型相對(duì)應(yīng)的判定條件而確定的。本發(fā)明只需少量的傳感器就可達(dá)到故障診斷的目的,具有運(yùn)營成本低、診斷效率高、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H02S50-00
【公開號(hào)】CN104601108
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510070736
【發(fā)明人】丁坤, 馮莉, 覃思宇, 王祥, 翟泉新, 陳富東, 李元良, 顧鴻燁, 江競宇
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)常州校區(qū)
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月10日
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