[發(fā)明專利]一種用于礦山治理的光伏組件故障診斷與鑒別系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111167692.5
• 申請(qǐng)日: 2021-10-07
• 公開（公告）號(hào): CN113922758A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安愛民;趙瑩瑩;王茜茜;陳銅川;周妍;陳偉;徐逸凡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02S50/10
• 分類號(hào): H02S50/10
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 何誠(chéng)慧

本發(fā)明公開一種用于礦山治理的光伏組件故障診斷與鑒別系統(tǒng)及方法。本發(fā)明包括初步故障預(yù)警單元、故障診斷單元、故障類型鑒別單元；首先根據(jù)光伏組件標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行情況及故障下的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，初步預(yù)測(cè)光伏組件的故障情況并發(fā)出預(yù)警提示；其次啟動(dòng)故障診斷單元將實(shí)時(shí)發(fā)電能效值與前一天的發(fā)電能效平均值進(jìn)行對(duì)比分析，判定光伏組件是否發(fā)生故障并發(fā)送信號(hào)給故障類型鑒別單元；最后利用故障類型鑒別單元分析故障類型，確定詳細(xì)的系統(tǒng)故障類型，同時(shí)通知人員做好準(zhǔn)備并檢修。本發(fā)明通過實(shí)時(shí)運(yùn)行的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確判斷故障并鑒別詳細(xì)的系統(tǒng)故障類型，便于維修人員提早做好檢修準(zhǔn)備，具有診斷效率高、鑒別結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)我國(guó)智慧礦山的綠色發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明申請(qǐng)涉及光伏組件故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于礦山治理的光伏組件故障診斷與鑒別系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著礦山技術(shù)從機(jī)械化-數(shù)字信息化-智慧化的快速發(fā)展，為建成集節(jié)約、安全、高效、綠色的現(xiàn)代礦山工業(yè)體系，礦山必須面臨綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型，逐漸實(shí)現(xiàn)綠色收益與“無人化”治理，將現(xiàn)有的零碳能源發(fā)電技術(shù)——光伏應(yīng)用于智慧礦山治理過程中。2020年，我國(guó)提出“碳達(dá)峰、碳中和”的雙碳目標(biāo)，昭示著我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源低碳轉(zhuǎn)型和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的決心，也促使大力發(fā)展光伏發(fā)電成為必然。“光伏+智慧礦山綠色治理”是當(dāng)前階段綜合治理礦山最友好的解決手段，對(duì)我國(guó)現(xiàn)代礦山工業(yè)體系的能源安全、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和生態(tài)文明具有重要意義。

由于光伏組件要長(zhǎng)期運(yùn)行于礦山空曠環(huán)境中，其發(fā)電性能受外界環(huán)境因素影響極大，尤其是太陽輻照度、環(huán)境溫度、粉塵及并網(wǎng)故障的影響較為明顯，易出現(xiàn)模型老化、組件陰影遮擋、光伏組件連接錯(cuò)誤、熱斑效應(yīng)等故障，導(dǎo)致系統(tǒng)的發(fā)電效率降低，在智慧礦山治理過程中會(huì)帶來諸多不便。

目前，當(dāng)光伏組件出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)本身無法對(duì)故障進(jìn)行自動(dòng)診斷與鑒別，需要人工去礦山現(xiàn)場(chǎng)排查且尋找故障位置，但對(duì)大規(guī)模的礦山-光伏發(fā)電體系僅依靠人工去排查定位光伏組件的故障并對(duì)其進(jìn)行維修，這不僅費(fèi)時(shí)且效率低下。因此通過采用人工智能技術(shù)方法解決應(yīng)用于礦山治理的光伏組件故障診斷與鑒別問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種應(yīng)用于智慧礦山綠色治理的光伏組件故障診斷與鑒別系統(tǒng)，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種應(yīng)用于綠色礦山治理的光伏組件故障診斷與鑒別方法；以解決現(xiàn)有技術(shù)下，光伏組件通過人工檢測(cè)、排查故障時(shí)，效率低，精度差、故障類型不明確且人工維護(hù)成本高的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述一種應(yīng)用于智慧礦山綠色治理的光伏組件故障診斷與鑒別系統(tǒng)，包括初步故障預(yù)警單元、故障診斷單元、故障類型鑒別單元；所述初步故障預(yù)警單元、故障診斷單元、故障類型鑒別單元依次電性連接。

本發(fā)明所述一種應(yīng)用于智慧礦山綠色治理的光伏組件故障診斷與鑒別方法，步驟如下：

所述初步故障預(yù)警單元，通過檢測(cè)光伏組件標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行情況下的數(shù)據(jù)以及故障發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)兩者作差與預(yù)設(shè)差值比較，初步預(yù)測(cè)光伏組件的故障情況并發(fā)出預(yù)警提示；

所述故障診斷單元，在接收到初步故障預(yù)警單元發(fā)出的預(yù)警信號(hào)后，故障診斷系統(tǒng)被觸發(fā)，正式啟動(dòng)故障診斷單元，用于確認(rèn)并判定各光伏組件的故障情況；

所述故障類型鑒別單元，根據(jù)上述觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)故障類型鑒別單元；所述故障類型鑒別單元為外在故障與系統(tǒng)故障，所述外在故障指陰影物遮擋；所述系統(tǒng)故障包括：組件連接故障、旁路二極管故障、組件或者線路老化、電網(wǎng)故障。

所述初步故障預(yù)警單元運(yùn)行步驟如下：

1)比較標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行數(shù)據(jù)和各光伏組件的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)各光伏組件進(jìn)行初步故障診斷，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行數(shù)據(jù)和各光伏組件的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行求差處理，獲取運(yùn)行差值信息；

2)根據(jù)運(yùn)行差值信息和預(yù)設(shè)差值范圍信息，對(duì)各光伏組件進(jìn)行初步故障診斷；當(dāng)對(duì)比獲知運(yùn)行差值信息對(duì)應(yīng)的差值超出預(yù)設(shè)差值范圍信息，則初步判定光伏組件發(fā)生故障；