[發明專利]一種光伏陣列故障定位的方法

無效

• 申請號: 201310664532.0
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103633938A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 徐瑞東;孫曉燕;戴瀹;吳計偉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02S50/10
• 分類號: H02S50/10
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 薛伯奇

技術領域

本發明屬于光伏電站故障定位的方法，具體涉及一種高斯過程智能計算方法以及光伏陣列傳感器布置方法。

背景技術

對于光伏陣列出現故障后，其診斷的方法一開始要是通過對光伏陣列的電壓、電流以及功率等數據進行分析、判斷，從而確定故障狀態以及故障的位置，但是這種判斷基本上是通過人工經驗進行的，這對于數量巨大的且無人值守光伏電站而言，出現故障后第一時間進行故障的判斷以及及時的檢測維護是比較困難的，因此采用一些智能診斷系統并應用在光伏電站故障診斷中具有重大意義。光伏電站的智能故障診斷系統就是在此背景下發展起來的，它綜合了智能控制技術與計算機技術，是智能控制技術在故障診斷及定位中的具體應用，其基本思想是利用傳感器技術采集現場的電壓、電流以及功率信號，通過計算機軟件模擬人工經驗對信號進行分析和判斷，從而實現對系統的故障的判別以及定位。該方法在實際應用過程中主要存在兩個問題：①應該采集哪些故障信號；②采集了信號后如何通過計算機軟件融入人工經驗對系統的故障進行診斷和定位。隨著計算機技術和人工智能算法的飛速發展，人們開始嘗試用模糊控制理論以及神經網絡等智能控制算法來完成光伏系統故障的智能判斷和定位。模糊控制由于不需要系統的精確數學模型，人工神經網絡具有其獨特的容錯、聯想、推測、記憶、自適應、自學習和處理復雜多模式等優點，在故障診斷中常常被使用。但是模糊控制需要根據實際情況以及人工經驗制定相應的模糊規則[1]，而人工神經網絡由于需要人為事先確定其結構參數（包括隱層數，神經元個數等），且對樣本數量要求比較高，在運營過程中易陷入局部最優[2,3]。

在實際使用過程中，光伏發電設備故障診斷系統的各種信息變化相對比較快，在使用這些數據進行故障診斷的過程中，不能僅根據幾個量就進行故障的診斷和定位，必須充分利用監測到的多個傳感器信息，將單個傳感器獲取的單維信息融合起來形成多維的信息，可以獲得比單個傳感器信息或者幾個傳感器信息簡單相加多得多的信息。在本章所使用的基于高斯過程的光伏陣列故障診斷定位系統中，將充分利用電壓、電流傳感器獲得的信息，將這些信息作為模型的輸入，對系統進行訓練，然后根據現場實際輸入的電壓、電流傳感器信息判斷故障類型以及故障的定位。

發明內容

光伏陣列數量巨大，分布面積大，在其中的一個光伏組件出現問題時，很難確定出現問題的光伏陣列的位置，本發明通過合理的設置光伏陣列傳感器采集電壓、電流信息，通過高斯過程對這些信息進行處理，得出出現故障的光伏陣列的位置。

本發明一種光伏陣列故障定位的方法，包括以下內容：

???①傳感器的布置方法

如果一個光伏陣列為s行p列，在對光伏陣列故障進行診斷和定位的過程中需要設置大量的電壓和電流傳感器，本專利采用了一種將傳感器全部覆蓋住權值節點的傳感器布置方法，這種方法所需要配置的傳感器數量為s×(p-1)/2，在大規模光伏陣列中，將大大減少電壓傳感器的數量，節省了成本。對于一個4×4光伏陣列，采用這種權值點全覆蓋的方法，其需要的電壓傳感器為????????????????????????????????????????????????個，電壓傳感器的連接方案如圖1所示。

②編碼表示方法

這里考慮一s行p列的光伏陣列，即陣列中共包含s×p個光伏組件。采用二進制碼表示當前光伏陣列中各光伏電池的工作狀態是一種最自然的方式，本文中，“0”表示光伏電池工作正常，“1”表示電池故障，那么，利用長度為s×p的二進制串組可表示當前光伏陣列的工作狀態。如對于一2×2光伏陣列，0001碼串可表示第1塊板子故障，1000碼串可表示第4塊板子故障；0011表示第1和第2個組件故障，以此類推。顯然，利用上述二進制串表示光伏陣列工作狀態簡單直觀，可采用分類方法實現故障診斷和定位。

③?訓練樣本與測試樣本的選擇

通過測定光伏陣列電壓和電流信號確定其工作狀態是否正常，并在故障時，確定故障位置。首先，進行樣本采集，以獲得訓練數據，然后，利用訓練樣本，訓練高斯過程，進行整數回歸。

在s×p光伏陣列中，共可測得s個電流信號，s×(p-1)/2個電壓信號，記為，其相應的光伏陣列工作狀態的二進制碼串為，其對應的十進制數為：，記為。

設共獲得M個訓練樣本，即該數據集為，為便于后續說明，簡記為。假設：

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