一種在線的光伏陣列故障診斷系統實現方法與流程

本發明涉及新能源技術領域，特別是一種在線的光伏陣列故障診斷系統實現方法。

背景技術：
在光伏發電中，光伏陣列的故障是影響光伏系統發電效率的一個重要原因之一，因此對光伏陣列故障的實時監測和對其故障診斷具有重要的意義。光伏陣列故障的主要影響是熱斑現象，所謂熱斑現象是指光伏陣列在實際使用過程中，可能出現太陽能電池板裂紋或不匹配、內部連接失效、局部被遮光或者弄臟等情況，導致一塊或者一組太陽能電池的特性與整體特性不協調，這導致其產生的電流小于其他沒有被遮擋的太陽能電池能夠產生的電流。因此，根據基爾霍夫電壓定律，這些被遮擋的太陽能電池就會帶負電壓，形成電路中的負載，并以熱量的形式消耗其他正常工作的太陽能電池產生的能量，這種熱量長時間的積累會破壞太陽能電池板的封裝材料，甚至破壞太陽能電池板的物理結構，并將造成永久的損壞。同時，當光伏陣列中的某些太陽能電池板由于陰影、灰塵等原因出現局部遮擋而使其光照和溫度等外界條件發生變化時，被遮擋的太陽能電池輸出特性會發生變化，會令光伏陣列產生多峰情況，每個峰值的功率都不一樣，若光伏陣列長期運行在不是全局最大功率點的峰值會使整個系統的效率降低。總而言之，光伏陣列的故障會降低光伏發電系統的發電效率，并且熱斑現象會縮短太陽能電池板的壽命，導致發電成本的增加。

技術實現要素：
有鑒于此，本發明的目的是提出一種在線的光伏陣列故障診斷系統實現方法，利用改進的光伏并網逆變器實現光伏陣列故障診斷模型輸入量的采樣，故障診斷模型通過PC端上位機實現，將并網逆變器采集到的數據送到上位機進行處理，實現了光伏陣列實時監測的在線故障診斷。本發明采用以下方案實現：一種在線的光伏陣列故障診斷系統實現方法，具體包括以下步驟:步驟S1：對傳統的光伏并網逆變器進行改進，對光伏陣列故障診斷模型的輸入變量進行采樣；步驟S2：將步驟S1采樣的輸入變量通過通信電路，送到上位機；步驟S3：上位機采用故障診斷算法對輸入變量進行處理，將處理結果輸入到故障診斷模型中；步驟S4：上位機在界面中顯示故障診斷模型的輸出結果。進一步地，所述對傳統的光伏并網逆變器進行改進具體為：在傳統的光伏并網逆變器上使用電壓和電流霍爾傳感器，用以對光伏陣列的輸出電壓和電流進行測量，并在逆變器控制電路中使用MAX232芯片實現控制器與上位機的通信；同時，該改進的并網逆變器的采樣電路還具有一個能夠對外部電壓進行測量的電壓采樣電路和一個能夠對外部電流進行測量的電流采樣電路。進一步地，所述能夠對外部電壓進行測量的電壓采樣電路和一個能夠對外部電流進行測量的電流采樣電路用以獲取正常時刻光伏陣列得開路電壓和短路電流；正常時刻光伏陣列的開路電壓和短路電流的獲取是通過兩塊外部參考太陽能電池板板，即對于m×x的光伏陣列，分別測量兩塊外部參考太陽能電池板的開路電壓Uoc和短路電流Isc，則正常時刻光伏陣列的開路電壓為：m×Uoc，短路電流為：n×Isc。進一步地，所述故障診斷模型包括第一層輸入層、第二層隱含層、第三層輸出層；所述輸入層的輸入變量為Ulastmpp、Ilastmpp、Uoc、Isc，其中Ulastmpp表示光伏陣列最后一個局部最大功率點的輸出電壓值，Ilastmpp表示光伏陣列最后一個局部最大功率點的輸出電流值，Uoc表示參考太陽能電池板的開路電壓，Isc表示參考太陽能電池板的短路電流；所述隱含層使用線性核函數；所述輸出層包括分別對應1、2、3、4的四種故障狀態，其中1對應正常，2對應短路，3對應開路，4對應陰影；其中，輸入層使用歸一化進行預處理，其處理公式為：其中，均為歸一化后的輸入數據。進一步地，所述故障診斷算法具體為：將光伏陣列的故障類型分為正常、短路、開路...