基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的系统及方法，方法包括以下步骤：(1)根据各光伏组串的工作状态确定存在异常的汇流箱；(2)计算光伏组件状态参数，并根据所述的光伏组件状态参数确定光伏组件状态向量；(3)根据所述的光伏组件状态向量确定故障类型，定位故障位置，并通知工作人员维修。采用该系统及方法，监控中心根据汇流箱低频数据确定异常汇流箱并向相应汇流箱发出故障确认和定位指令，汇流箱在接收到故障确认命令后开启故障检测模块并将检测结果上报监控中心，极大提高了故障检测效率；故障诊断智能化，利用组串电流和U‑I曲线构造多参数状态空间，准确检测并定位光伏组件故障，具有广泛的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能应用
，尤其涉及光伏系统故障诊断
，具体是指一种基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的系统及方法。
技术介绍
太阳能是一种低密度的平面能源，需要数量巨大的光伏组件进行串并联组合成光伏阵列以达到所需功率。在大型光伏电站中，光伏组件数量庞大、工作环境恶劣，积尘、热斑、组件老化等故障时有发生，极大了降低了系统发电效率。对光伏电站进行实时监测并及时识别故障类型，定位故障位置是现代光伏电站智能运维的主要工作。目前光伏系统故障诊断方法主要是采用分散监测，集中处理的方法。利用传感器实时采集系统工作电压、电流数据并传送到监控中心，结合温度、风向等环境参数，构成系统特征向量，由监控中心集中计算、评估系统状态。但是，这种方法难以同时兼顾系统成本和检测精度。传感器数量太多将极大增加成本，同时也会增加运维的工作量；传感器太少，监控中心则难以准确识别故障，故障定位也就更加困难，往往仍需要现场维护人员进行故障排查，增加了人力成本和工作人员的劳动强度。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够通过智能汇流箱实现提高检测精度，并将故障定位精度控制在组件级别的基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的系统及方法。为了实现上述目的，本专利技术具有如下构成：该基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的方法，包括以下步骤：(1)根据各光伏组串的工作状态确定存在异常的汇流箱；(2)计算光伏组件状态参数，并根据所述的光伏组件状态参数确定光伏组件状态向量；(3)根据所述的光伏组件状态向量确定故障类型，定位故障位置，并通知工作人员维修。较佳地，所述的步骤(1)包括以下步骤：(1-1)所述的汇流箱实时采集各光伏组串的工作电流和工作电压并上传至监控中心；(1-2)将各光伏组串的工作电流和工作电压通过二维向量的方式描述；(1-3)以汇流箱为单位，将所述的二维向量合并为汇流箱状态向量(1-4)通过聚类分析，根据所述的汇流箱状态向量判断光伏阵列的工作状况正常，如果是，则将光伏阵列的工作状况记为1，否则，将光伏阵列的工作状况记为0；(1-5)所述的监控中心将系统运行状态反馈到各光伏阵列所属的汇流箱；(1-6)判断所述的汇流箱收到的状态，如果是1，则继续步骤(1-1)，如果是0，则继续步骤(2)。较佳地，所述的步骤(2)包括以下步骤：(2-1)采集各光伏组串的电流，计算电流的平均值和电流的方差；(2-2)对光伏组串的电流进行滤波处理后进行傅里叶变换，得到频域特征；(2-3)扫描U-I曲线，计算短路电流、开路电压和填充因子；(2-4)将所述的光伏组件状态参数合并，作为光伏组件状态向量；。较佳地，所述的步骤(3)包括以下步骤：(3-1)计算所述的光伏组件状态向量和标准状态向量之间的距离，根据该距离的大小确定是否发生故障；(3-2)判断是否发生故障，如果是，则继续步骤(3-3)，否则，继续步骤(1)；(3-3)根据所述的距离的大小定位故障位置，并将故障位置上报监控中心；(3-4)监控中心根据汇流箱上传的数据发出警告，并安排工作人员排除故障。还包括一种基于光伏智能汇流箱实现权利要求1至4中任一项所述的方法的光伏组件故障诊断的系统，其特征在于，所述的系统包括：至少一个汇流箱，用于采集各光伏组串的工作数据并上传至监控中心，并根据监控中心的指令计算光伏组件状态参数，检测并定位故障位置，上传至监控中心，所述的汇流箱与所述的监控中心连接；监控中心，用于接收汇流箱上传的数据，判断该汇流箱下属的光伏组串的工作状态是否存在异常，并将工作状态数据返还给该汇流箱，当检测到故障时发出警告并安排工作人员排除故障。较佳地，所述的汇流箱包括：通信模块，用于实现汇流箱与监控中心的实时通信；数据采集处理模块，用于实时采集各光伏组串的工作数据；故障检测模块，用于计算光伏组件状态参数，并定位故障位置。采用了该专利技术中的基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的系统及方法，与监控系统密切结合，监控中心根据汇流箱低频数据，利用大数据分析确定异常汇流箱并向相应汇流箱发出故障确认和定位指令，汇流箱在接收到故障确认命令后开启故障检测模块并将检测结果上报监控中心，极大提高了故障检测效率；故障诊断智能化，利用组串电流和U-I曲线构造多参数状态空间，准确检测并定位光伏组件故障；取得成本和检测精度的平衡，具有较大的实用性；检测方法模块化程度高，易于系统集成，具有广泛的应用范围。附图说明图1为本专利技术的基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的方法的整体流程图。图2为本专利技术的基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的系统架构示意图。具体实施方式为了能够更清楚地描述本专利技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。在一种优选的实施方式中，该基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的方法，包括以下步骤：(1)根据各光伏组串的工作状态确定存在异常的汇流箱；(2)计算光伏组件状态参数，并根据所述的光伏组件状态参数确定光伏组件状态向量；(3)根据所述的光伏组件状态向量确定故障类型，定位故障位置，并通知工作人员维修。在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(1)包括以下步骤：(1-1)所述的汇流箱实时采集各光伏组串的工作电流和工作电压并上传至监控中心；(1-2)将各光伏组串的工作电流和工作电压通过二维向量的方式描述；(1-3)以汇流箱为单位，将所述的二维向量合并为汇流箱状态向量(1-4)通过聚类分析，根据所述的汇流箱状态向量判断光伏阵列的工作状况正常，如果是，则将光伏阵列的工作状况记为1，否则，将光伏阵列的工作状况记为0；(1-5)所述的监控中心将系统运行状态反馈到各光伏阵列所属的汇流箱；(1-6)判断所述的汇流箱收到的状态，如果是1，则继续步骤(1-1)，如果是0，则继续步骤(2)。在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(2)包括以下步骤：(2-1)采集各光伏组串的电流，计算电流的平均值和电流的方差；(2-2)对光伏组串的电流进行滤波处理后进行傅里叶变换，得到频域特征；(2-3)扫描U-I曲线，计算短路电流、开路电压和填充因子；(2-4)将所述的光伏组件状态参数合并，作为光伏组件状态向量；。在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(3)包括以下步骤：(3-1)计算所述的光伏组件状态向量和标准状态向量之间的距离，根据该距离的大小确定是否发生故障；(3-2)判断是否发生故障，如果是，则继续步骤(3-3)，否则，继续步骤(1)；(3-3)根据所述的距离的大小定位故障位置，并将故障位置上报监控中心；(3-4)监控中心根据汇流箱上传的数据发出警告，并安排工作人员排除故障。请参阅图2所示，本专利技术还包括一种上述方法的光伏组件故障诊断的系统，其特征在于，所述的系统包括：至少一个汇流箱，用于采集各光伏组串的工作数据并上传至监控中心，并根据监控中心的指令计算光伏组件状态参数，检测并定位故障位置，上传至监控中心，所述的汇流箱与所述的监控中心连接；监控中心，用于接收汇流箱上传的数据，判断该汇流箱下属的光伏组串的工作状态是否存在异常，并将工作状态数据返还给该汇流箱，当检测到故障时发出警告并安排工作人员排除故障。在一种较佳的实施方式中，所述的汇流箱包括：通信模块，用于实现汇流箱与监控中心的实时通信；数据采集处理模块，用于实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)根据各光伏组串的工作状态确定存在异常的汇流箱；(2)计算光伏组件状态参数，并根据所述的光伏组件状态参数确定光伏组件状态向量；(3)根据所述的光伏组件状态向量确定故障类型，定位故障位置，并通知工作人员维修。

【技术特征摘要】
1.一种基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)根据各光伏组串的工作状态确定存在异常的汇流箱；(2)计算光伏组件状态参数，并根据所述的光伏组件状态参数确定光伏组件状态向量；(3)根据所述的光伏组件状态向量确定故障类型，定位故障位置，并通知工作人员维修。2.根据权利要求1所述的基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的方法，其特征在于，所述的步骤(1)包括以下步骤：(1-1)所述的汇流箱实时采集各光伏组串的工作电流和工作电压并上传至监控中心；(1-2)将各光伏组串的工作电流和工作电压通过二维向量的方式描述；(1-3)以汇流箱为单位，将所述的二维向量合并为汇流箱状态向量(1-4)通过聚类分析，根据所述的汇流箱状态向量判断光伏阵列的工作状况正常，如果是，则将光伏阵列的工作状况记为1，否则，将光伏阵列的工作状况记为0；(1-5)所述的监控中心将系统运行状态反馈到各光伏阵列所属的汇流箱；(1-6)判断所述的汇流箱收到的状态，如果是1，则继续步骤(1-1)，如果是0，则继续步骤(2)。3.根据权利要求1所述的基于光伏智能汇流箱实现光伏组件故障诊断的方法，其特征在于，所述的步骤(2)包括以下步骤：(2-1)采集各光伏组串的电流，计算电流的平均值和电流的方差；(2-2)对光伏组串的电流进行滤波处理后进行傅里叶变换，得到频域特征；(2-3)扫描U-I曲线，计算短路电流、...

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉宝，狄军峰，沈永良，李建，李鹏，赵德基，
申请(专利权)人：上海许继电气有限公司，许继集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：上海;31