2024光伏電站逆變器IV智能診斷技術(shù)方案

光伏電站逆變器IV智能診斷技術(shù)方案目錄TOC\o"1-3"\h\u320201.1.智能I-V診斷系統(tǒng) 4185731.1.1.技術(shù)原理 5123251.1.2.實(shí)現(xiàn)功能方案 6238071.1.3.故障定位與導(dǎo)航 798521.1.4.缺陷處理與指導(dǎo) 7105181.1.5.I-V故障分析模型 8205141.1.6.IV與無(wú)人機(jī)融合診斷 9智能I-V診斷系統(tǒng)智能I-V診斷系統(tǒng)是基于大數(shù)據(jù)的I-V診斷算法，通過(guò)故障精準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)光伏陣列、匯流箱、逆變器等核心關(guān)鍵設(shè)備的診斷。系統(tǒng)提取逆變器、匯流箱、光伏支路異常條件下的特征，建立故障診斷模型，并以機(jī)器學(xué)習(xí)為依托，結(jié)合大數(shù)據(jù)挖掘機(jī)AI識(shí)別算法，來(lái)確認(rèn)光伏組串的故障類(lèi)型，實(shí)時(shí)分析診斷逆變器、匯流箱、光伏支路發(fā)電異常，快速篩查出低效運(yùn)行設(shè)備，從而輔助管理者有計(jì)劃地執(zhí)行巡檢和消缺工作，提升巡檢和消缺工作效率。實(shí)現(xiàn)光伏電站組串設(shè)備的實(shí)時(shí)診斷，支持報(bào)警設(shè)備故障詳情分析，判斷故障類(lèi)型、給出故障原因分析和處理建議。圖72光伏組件I-U曲線圖技術(shù)原理電站應(yīng)用場(chǎng)景，光伏組串的伏安特性與經(jīng)典單二級(jí)管模型類(lèi)似，電流/電壓之間關(guān)系，可采用如下經(jīng)典公式表示：上述公式中，各關(guān)鍵點(diǎn)性能參數(shù)解釋如下：I：光伏組串工作電流；ILIo：二極管反向飽和電流；n：二極管理想因子；V：光伏組串工作電壓；Rs:光伏組串串聯(lián)電阻；q：?jiǎn)坞娮与娏?；k：玻爾茲曼常數(shù)；T：熱力學(xué)溫度智能IV診斷功能特性的迭代及演進(jìn)，以光伏電站中海量光伏組串?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合經(jīng)典二級(jí)管模型，深入學(xué)習(xí)光伏組串在電站應(yīng)用場(chǎng)景中可能的故障失效模式，針對(duì)光伏組串不同的失效模式，建立對(duì)應(yīng)的故障識(shí)別及診斷模型，并實(shí)現(xiàn)故障識(shí)別模型的迭代升級(jí)；逆變器將采集的IV曲線上報(bào)給管理系統(tǒng)的IV故障識(shí)別算法模塊，IV算法模塊以當(dāng)前故障識(shí)別模型，判斷組串是否存在故障。圖73組件I-V診斷模型隨著新能源光伏電站迅猛發(fā)展，光伏電站光伏組件和逆變器安裝數(shù)量越來(lái)越龐大，光伏電站的運(yùn)行實(shí)際過(guò)程中，主要的故障是組件和逆變器的故障。本軟件通過(guò)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程大數(shù)據(jù)分析功能，結(jié)合光伏組件U/I特性、智能模型建立和逆變器自身功能，實(shí)現(xiàn)光伏組件和逆變器的智能故障診斷功能，并通過(guò)專(zhuān)家故障處理指導(dǎo)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)新能源光伏電站關(guān)鍵設(shè)備的智能故障診斷功能?？赏ㄟ^(guò)實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的方式修正故障預(yù)警診斷模型，提高軟件準(zhǔn)確率。圖74光伏組件診斷軟件界面技術(shù)特點(diǎn)1）大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)：通過(guò)0.5%的高精度組串級(jí)采集，進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)采集學(xué)習(xí)。2）AI算法識(shí)別故障：通過(guò)海量的故障曲線收集，AI算法確保數(shù)據(jù)識(shí)別精準(zhǔn)。3）模型訓(xùn)練不斷修正：建立故障專(zhuān)家模型庫(kù)，通過(guò)離線訓(xùn)練，修正數(shù)據(jù)庫(kù)，越用越聰明。4）運(yùn)維建議指導(dǎo)：可以定期數(shù)據(jù)診斷報(bào)告，投資收益報(bào)告等，協(xié)助精準(zhǔn)運(yùn)維。為了確保IV掃描曲線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，降低掃描過(guò)程中，環(huán)境因素的影響，智能IV診斷特性，從逆變器IV曲線采集，到故障算法識(shí)別及判定均植入了穩(wěn)定算法，以提升智能IV算法故障判定的魯棒性?；趯?duì)光伏組串典型IV特性參數(shù)的分析，能夠識(shí)別組串的不同缺陷信息，并用于判斷組串是否存在異常。組串中組件存在的某類(lèi)故障，都會(huì)在組串IV曲線上留下特征信號(hào)，且不同類(lèi)型的組件故障在IV曲線上留下的信號(hào)不同。通過(guò)采用大數(shù)據(jù)挖掘IV曲線上的特征信號(hào)，就能夠?qū)崿F(xiàn)組串故障的精準(zhǔn)判斷。實(shí)現(xiàn)功能方案根據(jù)光伏組件I-V特性曲線和大數(shù)據(jù)分析功能，通過(guò)深度數(shù)據(jù)挖掘功能開(kāi)展大數(shù)據(jù)分析，并按照光伏電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境要素進(jìn)行修正，結(jié)合廠家制造數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，通過(guò)建模分析和預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)光伏組串的故障分析功能。對(duì)于逆變器故障識(shí)別，充分利用逆變器實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合其實(shí)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，開(kāi)展多維數(shù)據(jù)和全景數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器主要是性能降低的故障識(shí)別。光伏組件的故障預(yù)警功能，主要通過(guò)組串U/I數(shù)據(jù),集合歷史數(shù)據(jù)、同類(lèi)型組串?dāng)?shù)據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析功能，同時(shí)分析光功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)和制造數(shù)據(jù)，結(jié)合缺陷、試驗(yàn)測(cè)試和和紅外診斷的綜合方式，實(shí)現(xiàn)光伏組串的故障預(yù)警。圖75光伏組件I-V診斷計(jì)算過(guò)程故障定位與導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)光伏組件故障預(yù)測(cè)功能后，通過(guò)數(shù)據(jù)觸發(fā)和接口聯(lián)動(dòng)功能，在虛擬電站電子地圖實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，虛擬電站電子地圖通過(guò)已預(yù)先布置的設(shè)備KKS碼實(shí)現(xiàn)位置識(shí)別報(bào)警，通過(guò)計(jì)算報(bào)警點(diǎn)與控制中心的位置，規(guī)劃導(dǎo)航路徑，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能功能。缺陷處理與指導(dǎo)光伏組件運(yùn)行方式簡(jiǎn)單，受運(yùn)行環(huán)境有限，出現(xiàn)故障的原因易于分析，按照光伏組件廠家提供的故障處理方案，實(shí)現(xiàn)分故障類(lèi)型的故障處理指導(dǎo)方案。將光伏組件各類(lèi)故障進(jìn)行編碼整合，故障觸發(fā)時(shí)根據(jù)故障編碼類(lèi)型推送缺陷處理指導(dǎo)方案。I-V故障分析模型光伏組件故障智能診斷原理本軟件組件故障預(yù)警和診斷功能主要采用組件U/I大數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)，利用歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，創(chuàng)建組件故障分析模型，實(shí)現(xiàn)故障診斷預(yù)警和診斷功能，采用基于光伏組件U/I特性曲線、離散率的離群算法實(shí)現(xiàn)。通過(guò)收集歷史數(shù)據(jù)中檢測(cè)U/I異常數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行屬性約簡(jiǎn)，減小數(shù)據(jù)處理工作量等，最后通過(guò)提取原有故障數(shù)據(jù)建立故障映射關(guān)系，并用來(lái)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立故障診斷模型，用于對(duì)采集到實(shí)時(shí)光伏U/I數(shù)據(jù)的經(jīng)過(guò)約簡(jiǎn)后屬性進(jìn)行分類(lèi)預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)光伏電站實(shí)時(shí)的故障診斷。光伏組件故障智能診斷原理還結(jié)合理論預(yù)測(cè)值、環(huán)境量影響、制造安裝等條件影響，綜合分析，實(shí)現(xiàn)故障智能診斷功能。智能故障報(bào)警分析模型的基本思路分析光伏電站組串實(shí)際布置在發(fā)電方陣位置，選取基本相同組串位置的發(fā)電方陣數(shù)據(jù)做為模型數(shù)據(jù)對(duì)象。包括實(shí)時(shí)組串?dāng)?shù)據(jù)和歷史組串?dāng)?shù)據(jù)，主要依靠同時(shí)段和環(huán)境模式下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)因涉及當(dāng)時(shí)是環(huán)境變量與當(dāng)?shù)財(cái)?shù)據(jù)區(qū)別，作為分析模型困難，同時(shí)需修正衰減值等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模型：選擇當(dāng)前1小時(shí)時(shí)段下，相同外部環(huán)境下10個(gè)組串U/I實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為對(duì)比分析模型，分析某組串U/I數(shù)據(jù)偏差值超過(guò)20%時(shí)，實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警功能；如有光伏組件溫度數(shù)據(jù)一并獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)整理：消除異常數(shù)據(jù)、如U/I值為零，檢修狀態(tài)，組件故障等。歷史數(shù)據(jù)模型：按每小時(shí)頻率，獲取光伏組件U/I一年內(nèi)歷史數(shù)據(jù)，如有光伏組件溫度數(shù)據(jù)一并獲取，刪除異常數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)整理：模型數(shù)據(jù)采用U/I進(jìn)行乘法有功功率計(jì)算，除去U/I為零值的異常數(shù)據(jù)，計(jì)算出光伏組件U/I平均值M；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平均值M做為集群數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，做為判斷和光伏組件U/I值的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)源；綜合考慮光伏組件衰減系數(shù)、環(huán)境因素、制造安裝、日常維護(hù)因素等，對(duì)基準(zhǔn)數(shù)源精進(jìn)行修正；作為修整系數(shù)調(diào)整，并從歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中獲取。利用修正后的平均值M，增加報(bào)警閥值，實(shí)現(xiàn)故障智能報(bào)警功能；通過(guò)光伏電站生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀況，完善和修正報(bào)警模型；逆變器按本身的故障報(bào)警識(shí)別，可參考運(yùn)行指標(biāo)分析進(jìn)行圖76光伏組件I-V診斷模型（部分）IV與無(wú)人機(jī)融合診斷通過(guò)IV多模態(tài)智能診斷與無(wú)人機(jī)巡檢（CV）智能診斷的聯(lián)動(dòng)分析，綜合兩種手段的優(yōu)勢(shì)，具備快速巡檢、高效診斷、精準(zhǔn)定位的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)1+1>