[發(fā)明專利]基于最大功率點(diǎn)跟蹤數(shù)據(jù)的光伏快速檢測(cè)及精確診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011204566.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-02
• 公開（公告）號(hào): CN112327999B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張侃健;李晨曦;陳昕怡;方仕雄;謝利萍;張金霞;葛健;魏海坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G05F1/67
• 分類號(hào): G05F1/67
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 張?zhí)煺?/td>

本發(fā)明公開了一種基于最大功率點(diǎn)跟蹤數(shù)據(jù)的光伏快速檢測(cè)及精確診斷方法，包括以下步驟：基于最大功率點(diǎn)瞬時(shí)電流下降檢測(cè)異常，其中閾值設(shè)定同時(shí)考慮了采樣間隔及擾動(dòng)步長(zhǎng)；利用特性曲線上關(guān)鍵工作點(diǎn)及極值點(diǎn)個(gè)數(shù)區(qū)分遮擋和線路故障，并進(jìn)一步評(píng)估故障程度；根據(jù)故障評(píng)估結(jié)果，設(shè)置工作電壓以區(qū)分故障組串和正常組串，從而實(shí)現(xiàn)故障定位。本發(fā)明提出的檢測(cè)方法無需安裝額外的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，可方便嵌入商用逆變器，且在低輻照度、低失配等級(jí)及安裝阻塞二極管等復(fù)雜環(huán)境下均適用，同時(shí)提取的拐點(diǎn)特征可有效區(qū)分具有相似特性的部分遮擋及線路故障，避免不必要的斷電保護(hù)，除此之外，提出的故障定位方法能夠快速將故障隔離，進(jìn)而保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于最大功率點(diǎn)跟蹤數(shù)據(jù)的光伏快速檢測(cè)及精確診斷方法，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光伏發(fā)電由于其本身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)前發(fā)展速度最快的能源之一，近年來，在世界各國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。一個(gè)基本的光伏系統(tǒng)主要由光伏陣列、功率調(diào)節(jié)器、逆變器以及各單元之間連接的線纜構(gòu)成，組件間的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致任何部件出現(xiàn)異常和故障都會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的運(yùn)行效率，功率輸出以及系統(tǒng)安全性和可靠性，據(jù)統(tǒng)計(jì)表明由于各類故障造成的光伏系統(tǒng)年損失可達(dá)18.9％。因此，狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷對(duì)光伏系統(tǒng)的安全、可靠和高效運(yùn)行是必不可少的。

常用的故障檢測(cè)和保護(hù)方法需要在陣列中安裝過電流保護(hù)裝置和接地故障檢測(cè)裝置，然而，光伏發(fā)電系統(tǒng)不同于電壓型電源，在故障特性方面存在明顯差異，進(jìn)而導(dǎo)致這些保護(hù)裝置在低輻照度條件、低失配等級(jí)、存在最大功率點(diǎn)跟蹤模塊及安裝阻塞二極管的情況下會(huì)部分失效。

近年來大量方法被研究用于檢測(cè)和診斷光伏陣列中的故障，其中最基本也是最主要的方法是通過比較最大功率點(diǎn)電壓和電流的實(shí)測(cè)值與模擬值實(shí)現(xiàn)的，然而該工作點(diǎn)特性在多種異常情況下存在相似性，這也就導(dǎo)致了基于此特征的類別診斷失效；相比而言，將電流電壓曲線整體納入故障判斷依據(jù)能夠提供更多信息，同時(shí)計(jì)算量也隨之增加，最重要的是，模擬過程所需要的環(huán)境及電氣數(shù)據(jù)采集問題會(huì)限制算法可實(shí)施的頻度，從而可能導(dǎo)致災(zāi)難性故障在系統(tǒng)中潛藏概率和時(shí)間的增加。

基于電流電壓信號(hào)通過時(shí)域頻域分析的方法，如接地電容測(cè)量法和時(shí)域反射法等能夠?qū)崿F(xiàn)特定故障的檢測(cè)和定位，但其僅適用于離線檢測(cè)且需要額外的信號(hào)輸入；而改進(jìn)的多尺度信號(hào)分解的方法依賴于高頻率的采集信號(hào)，且算法需要額外的軟硬件平臺(tái)支撐。

除此之外，統(tǒng)計(jì)分析離群點(diǎn)也是一種常用的實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)和定位的方法，但當(dāng)故障失配程度較低時(shí)，組串電流的差異性不明顯將導(dǎo)致該方法失效，此外該方法依賴的電流檢測(cè)需要布置大量的傳感設(shè)備，從而會(huì)增加運(yùn)行成本。因此，如何實(shí)現(xiàn)低成本的故障檢測(cè)和診斷是當(dāng)前光伏系統(tǒng)健康運(yùn)行亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有光伏系統(tǒng)中故障檢測(cè)定位不及時(shí)，診斷成本高的問題，提供一種基于最大功率點(diǎn)跟蹤數(shù)據(jù)的快速異常檢測(cè)及精確診斷方法。

技術(shù)方案：

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的方法是：一種基于最大功率點(diǎn)跟蹤數(shù)據(jù)的光伏快速檢測(cè)及精確診斷方法，依次包括以下步驟：

S1：建立光伏系統(tǒng)中常見的嚴(yán)重故障及部分遮擋等異常情況對(duì)輸出的影響關(guān)系模型，考慮不同失配等級(jí)在有/無安裝阻塞二極管這兩種系統(tǒng)中的關(guān)系特性；

S2：基于最大功率點(diǎn)跟蹤過程中相鄰采樣間隔之間的電流下降實(shí)現(xiàn)異常情況檢測(cè)，同時(shí)考慮采樣頻率及擾動(dòng)步長(zhǎng)確定合適的閾值；

S3：利用事件觸發(fā)的電流電壓特性曲線掃描獲取短路工作點(diǎn)、開路工作點(diǎn)、拐點(diǎn)、局部極大值點(diǎn)多個(gè)特征點(diǎn)，并記錄極值點(diǎn)數(shù)目；

S4：基于特征點(diǎn)的電壓和電流區(qū)分線路故障與部分遮擋；

S5：對(duì)獲得的拐點(diǎn)及新開路電壓進(jìn)行分析，對(duì)故障的程度進(jìn)行定量評(píng)估；