[發(fā)明專利]基于k-medoids算法的光伏陣列故障識別方法

在審

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• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN113919426A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙慶明;王世蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州理工學(xué)院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;H02S50/10
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 商小川

1.一種基于k-medoids算法的光伏陣列故障識別方法，它包括：

步驟1、利用光伏陣列運行在最大功率點的信息計算光伏陣列所處位置的太陽輻照度G和溫度T_C；

步驟2、利用光伏組件在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的物理參數(shù)值計算在太陽輻照度G和溫度T_C下的光伏組件實際物理參數(shù)值；

步驟3、根據(jù)光伏陣列中組串電流計算相應(yīng)的光伏組件電壓；

步驟4、采用k-medoids聚類算法對光伏陣列中各個組串中的組件電壓和電流進行聚類分析；

步驟5、根據(jù)聚類分析結(jié)果對整個光伏陣列進行故障識別。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于k-medoids算法的光伏陣列故障識別方法，其特征在于：步驟1所述太陽輻照度G和溫度T_C的計算方法為：

在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下輻照度為G_STC＝1000W/m²，溫度為T_C,STC＝25℃，AM1.5的光譜條件下光伏電池的最大輸出功率表達式為P_mpp,STC＝V_mpp,STCI_mpp,STC；

式中V_mpp,STC和I_mpp,STC分別為標(biāo)準(zhǔn)測試條件下最大功率點所對應(yīng)的輸出電壓和輸出電流；

光伏電池在最大功率點(MPP)的電流I_mpp與太陽輻照度的關(guān)系式為

式中G和G_STC分別為光伏陣列所在位置的實際輻照度和標(biāo)準(zhǔn)輻照度；

由公式(1)得出：

由式(2)的得出，由逆變器實際運行的最大功率點處電流推算出太陽輻照度G，光伏電池的最大功率點的功率與溫度之間的關(guān)系式為：

式(3)中γ為最大功率點的溫度系數(shù)，由式(3)得出計算光伏陣列溫度的公式為：

根據(jù)公式(2)和(4)實時計算出光伏陣列所在處的實際輻照度G和溫度T_C。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于k-medoids算法的光伏陣列故障識別方法，其特征在于：步驟2所述利用光伏組件在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的物理參數(shù)值計算在太陽輻照度G和溫度T_C下的光伏組件實際物理參數(shù)值的方法為：

將太陽能電池組件的輸出電流表示為：

式中，a＝nN_skT_C/q；I₀為反向飽和電流；n為二極管影響因子；q為電子電荷常數(shù)；k為玻爾茲曼常數(shù)，；T_C為開氏溫度；N_s為每個光伏組件中光伏電池串聯(lián)數(shù)，在太陽輻照度G和溫度T_C下認為串聯(lián)電阻R_s和極管影響因子n保持不變，I_ph、I₀和R_sh參數(shù)的計算公式為：

式中的α_ISC為光伏組件短路電流的溫度系數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于k-medoids算法的光伏陣列故障識別方法，其特征在于：步驟3所述根據(jù)光伏陣列中組串電流計算相應(yīng)的光伏組件電壓的方法為：

設(shè)N為光伏陣列中組串的數(shù)量，I_PV1,…,I_PVN為光伏陣列中相應(yīng)組串的輸出電流，V_measure為光伏陣列實測的正負極間電壓，也即為每個組串的電壓；得出光伏組串中的組件電壓V_pv的解析解為：

式(10)中的I_pv為光伏陣列中相應(yīng)組串的輸出電流，根據(jù)式(10)計算出相應(yīng)光伏陣列組串的光伏組件的電壓為V_pv1,…,V_pv(n-1),V_pvn。