一种光伏阵列局部阴影检测及失配程度估算方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏阵列局部阴影检测及失配程度估算方法，包括步骤：(1)获取光伏阵列实际运行的I

【技术实现步骤摘要】
一种光伏阵列局部阴影检测及失配程度估算方法


[0001]本专利技术属于光伏系统运维领域，具体涉及一种光伏阵列局部阴影检测及失配程度估算方法。

技术介绍

[0002]作为光伏系统的重要组成部分，光伏阵列的运行状态直接决定了光伏系统的发电效率和安全性。光伏阵列长期工作在恶劣的气候环境中，容易出现各种故障，存在许多安全隐患。特别地，局部阴影将导致光伏组件产生热斑，引起局部温度升温，甚至发生火灾。
[0003]针对光伏阵列局部阴影检测的技术主要分为两类。第一类是基于可见光图像的，通过图像识别出光伏阵列表面是否存在阴影，但无人机的成本较高，且检测故障类型单一，不适合中小型电站。第二类是基于光伏阵列I
‑
V曲线的，通过阈值分析、机器学习等实现局部阴影检测，能够同时检测多种故障，正逐渐市场化。但是，目前的技术仅能实现二元判断，检测光伏阵列是否存在局部阴影，而难以估算被遮挡组件数量及其失配程度，对光伏系统的自主运维参考价值有限。
[0004]因此，有必要针对光伏阵列局部阴影进行检测和失配程度估算，为光伏系统的自主运维提供建议。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏阵列局部阴影检测及失配程度估算方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1，获取光伏阵列实际运行的电流
‑
电压曲线数据并进行预处理，得到预处理后的电流
‑
电压曲线数据；步骤2，对步骤1所述预处理后的电流
‑
电压曲线数据进行数据分析，得到所述预处理后的电流
‑
电压曲线数据的开路点电压、短路点电流、膝点、拐点和透光率；步骤3，根据步骤2得到的数据分析结果，对光伏阵列局部阴影进行检测，得到光伏阵列局部阴影检测结果；若光伏阵列存在局部阴影，则根据步骤2得到的数据分析结果进行光伏阵列失配程度估算；否则，结束步骤3。2.根据权利要求1所述的一种光伏阵列局部阴影检测及失配程度估算方法，其特征在于，所述步骤1的方法，具体如下：步骤1.1，利用具有集成电流电压数据扫描功能的逆变器，获取光伏阵列实际运行的电流
‑
电压曲线数据，记作[V
ori
,I
ori
]；其中，V
ori
为电流
‑
电压曲线的各点电压，I
ori
为电流
‑
电压曲线的各点电流；步骤1.2，对步骤1.1所述电流
‑
电压曲线数据进行数据预处理，得到预处理后的电流
‑
电压曲线数据，记作[V
mea
,I
mea
]；其中，V
mea
为预处理后的电流
‑
电压曲线的各点电压，I
mea
为预处理后的电流
‑
电压曲线的各点电流。3.根据权利要求1或2所述的一种光伏阵列局部阴影检测及失配程度估算方法，其特征在于，所述预处理，包括但不限于异常点检测、线性插值和平滑滤波。4.根据权利要求1所述的一种光伏阵列局部阴影检测及失配程度估算方法，其特征在于，所述步骤2的方法，具体如下：步骤2.1，获取光伏阵列实际运行的开路点电压、短路点电流及功率数据，具体如下：V
oc
＝max(V
mea
)I
sc
＝max(I
mea
)P
mea
＝I
mea
·
V
mea
式中，V
oc
表示光伏阵列实际运行的开路点电压，I
sc
表示光伏阵列实际运行的短路点电流，P
mea
表示光伏阵列实际运行的功率；V
mea
为预处理后的电流
‑
电压曲线的各点电压，I
mea
为预处理后的电流
‑
电压曲线的各点电流；步骤2.2，对光伏阵列实际运行的各点电流数据分别进行三阶求导，并获取其中各点电流数据的二阶导数的最大值及最小值，具体如下：maxI
d2
＝max(I
d2
)minI
d2
＝min(I
d2
)式中，I
d1
表示光伏阵列实际运行的各点电流数据的一阶导数，I
d2
表示光伏阵列实际运行的各点电流数据的二阶导数，I
d3
表示光伏阵列实际运行的各点电流数据的三阶导数，maxI
d2
表示光伏阵列实际运行的各点电流数据的二阶导数的最大值，minI
d2
表示光伏阵列实际运行的各点电流数据的二阶导数的最小值；步骤2.3，对光伏阵列实际运行的功率
‑
电压数据进行一阶求导，并根据一阶求导结果
获取膝点，所述膝点为局部最大功率点，具体如下：K(j)＝{i|P
d1
(i)>0∩P
d1
(i+1)<0}式中，P
d1
表示光伏阵列实际运行的功率
‑
电压数据的一阶导数，K(j)表示第j个膝点，P
d1
(i)表示第i个光伏阵列实际运行的功率
‑
电压数据的一阶导数，P
d1
(i+1)表示第i+1个光伏阵列实际运行的功率
‑
电压数据的一阶导数；步骤2.4，获取光伏阵列实际运行的电流
‑
电压曲线数据的拐点，具体如下：S(k)＝{i|I
d3
(i)
·
I
d3
(i+1)<0∩I
d3
(i
‑
1)>0∩I
d3
(i+2)<0∩I
d2
(i)>Threshold_max}式中，S(k)表示光伏阵列实际运行的电流
‑
电压曲线数据的第k个拐点，I
d3
(i)表示第i个光伏阵列实际运行的电流
‑
电压数据的三阶导数，I
d3
(i+1)表示第i+1个光伏阵列实际运行的电流
‑
电压数据的三阶导数，I
d3
(i
‑
1)表示第i
‑
1个光伏阵列实际运行的电流
‑
电压数据的三阶导数，I
d3
(i+2)表示第i+2个光伏阵列实际运行的电流
‑
电压数据的三阶导数，I
d2
(i)表示第i个光伏阵列实际运行的电流
‑
电压数据的二阶导数；Threshold_max表示局部阴影检测阈值变量的最大值；步骤2.5，根据所述拐点处的电流以及光伏阵列实际运行的短路点电流，计算得到该拐点处的透光率，具体如下：式中，I_s(k)表示拐点S(k)处的电流，Tr(k)表示拐点S(k)处的透光率。5.根据权利要求1所述的一种光伏阵列局部阴影检测及失配程度估算方法，其特征在于，所述步骤3中，根据步骤2得到的数据分析结果，进行光伏阵列局部阴影检测，具体方法如下：比较光伏阵列实际运行的开路点电压与预设的局部阴影检测阈值，获得光伏阵列局部阴影检测结果，包括：式中，PS_state表示光伏阵列局部阴影检测结果，PS_state＝1，表示光伏阵列存在局部阴影；PS_state＝0表示光伏阵列不存在局部阴影；maxI
d2
表示光伏阵列实际运行的各点电流数据的二阶导数的最大值，Threshold_max表示局部阴影检测阈值变量的最大值，minI
d2
表示光伏阵列实际运行的各点电流数据的二阶导数的最小值，Threshold_min表示局部阴影检测阈值变量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张经炜，刘永杰，杨泽南，丁坤，陈曦晖，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：