光伏阵列故障诊断技术综述

首先,该文梳理光伏阵列中不同类型的故障,将其分为组件故障和组件间故障两类,并阐述这些故障类型的特点和成因。其次,基于光伏组件内的单二极管等效电路模型,分析光伏组件在不同辐照度和温度条件下的电压-电流特性变化,并根据故障下电压-电流特性变化情况,将光伏组件故障分为非失配型故障和失配型故障。然后,着重论述现有的光伏阵列故障诊断领域重要技术和前沿研究,按照故障类型特点和检测手段的差异,将诊断技术方法归纳为视觉与成像诊断方法和电气特征参数诊断方法两大类。最后,指出光伏故障诊断技术的不足与发展趋势,为光伏系统智能化运维提供了参考。

基于CatBoost算法的光伏阵列故障诊断方法

针对基于传统机器学习算法的光伏阵列故障诊断方法需要大量训练集的问题,提出了基于CatBoost算法的故障诊断方法,实现小规模训练集下不同程度故障的准确诊断。建立了光伏组件等效电路模型,考虑短路、开路、老化、局部阴影下不同程度的光伏阵列故障,分析包含旁路二极管和阻塞二极管的光伏阵列的伏安特性曲线变化特性,构建反映不同故障特性的特征量,作为光伏阵列故障诊断方法的输入向量。使用CatBoost算法对小规模训练集进行训练,建立基于CatBoost算法的故障诊断模型。为验证所提方法的效果,分别进行了仿真和实验分析。将所提方法与传统神经网络算法、其他决策树算法进行对比,验证了所提方法在小规模训练集下的准确性与稳定性。

基于故障串电流反向突变判据的光伏阵列线间故障保护方案

光伏阵列发生线间故障时故障电流较小,过电流保护无法有效清除故障。提出一种基于光伏串输出电流反向突变特性的光伏阵列线间故障保护方案。基于光伏串输出电流-电压曲线定性分析了光伏阵列发生线间故障时输出电压、电流的变化特性,得到光伏阵列线间故障下光伏串输出电流反向减小特征。通过光伏串等效电路模型,建立了光伏串输出电流与光伏串故障电池数量之间的量化关系。以最小故障电池数量的电流突变为阈值,提出了基于故障电流反向突变的保护判据。该保护判据可快速准确地定位光伏阵列中的故障串,且只需要测量光伏串的输出电流信号以及光伏阵列输出的电压信号,保护配合只需要跳闸信号。最后,通过时域仿真以及现场测试有效验证了所建立判据的准确性以及所提出的保护方案的正确性。