本發(fā)明涉及光伏系統(tǒng)的故障監(jiān)測(cè)。更具體地，本發(fā)明涉及一種光伏系統(tǒng)的故障識(shí)別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、光伏系統(tǒng)作為一種清潔能源發(fā)電方式，已廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。然而，光伏系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可能會(huì)遇到多種故障，如組件損壞、接線松動(dòng)、陰影遮擋等，這些故障會(huì)影響系統(tǒng)的發(fā)電效率，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)?，F(xiàn)有的故障識(shí)別方法多依賴于人工巡檢或簡單的電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)，存在效率低、準(zhǔn)確性差等問題。因此，開發(fā)一種高效、準(zhǔn)確的光伏系統(tǒng)故障識(shí)別方法具有重要意義。

2、授權(quán)公告號(hào)為cn109525194b，發(fā)明名稱為光伏板故障光斑檢測(cè)識(shí)別方法和系統(tǒng)的中國發(fā)明專利中，就公開了對(duì)光伏板故障光斑進(jìn)行檢測(cè)的方法，獲取第一光伏板圖像數(shù)據(jù)，對(duì)第一光伏板圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到第二光伏板圖像數(shù)據(jù)，所述第二光伏板圖像數(shù)據(jù)的圖片數(shù)據(jù)以幀為單位；識(shí)別第二光伏板圖像數(shù)據(jù)的二維碼錨點(diǎn)，解析二維碼錨點(diǎn)，得到錨點(diǎn)位置信息、錨點(diǎn)方位角度信息；對(duì)第二光伏板圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行形態(tài)學(xué)操作，剔除干擾區(qū)域，識(shí)別光伏板區(qū)域；結(jié)合錨點(diǎn)位置信息、錨點(diǎn)方位角度信息，定位光伏板區(qū)域；對(duì)光伏板區(qū)域進(jìn)行高斯濾波，剔除干擾點(diǎn)，識(shí)別故障光斑；分別計(jì)算二維碼錨點(diǎn)、光斑連線與光伏板區(qū)域邊線的夾角，結(jié)合錨點(diǎn)位置信息、錨點(diǎn)方位角度信，定位故障光斑。

3、但是這種方式僅能針對(duì)已經(jīng)發(fā)生大面積故障光斑的情況下進(jìn)行檢測(cè)，而對(duì)于其他的運(yùn)行故障并不能夠進(jìn)行有效的甄別，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性不高，不能全面地、準(zhǔn)確地體現(xiàn)當(dāng)前的光伏系統(tǒng)狀態(tài)。

4、因此，如何解決光伏系統(tǒng)故障識(shí)別方式單一、不能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)故障的問題，是一直以來研究的重點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述現(xiàn)有故障識(shí)別方式單一、故障監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)確的技術(shù)問題，本發(fā)明在如下的多個(gè)方面中提供方案。

2、在第一方面中，本發(fā)明提供了一種光伏系統(tǒng)的故障識(shí)別方法，包括：根據(jù)歷史運(yùn)行參數(shù)中的電氣參數(shù)和環(huán)境參數(shù)計(jì)算光伏系統(tǒng)的性能衰減率和運(yùn)行狀態(tài)特征量，所述性能衰減率與電氣參數(shù)中的功率變化率呈正相關(guān)，運(yùn)行狀態(tài)特征量根據(jù)電氣參數(shù)的偏差率和環(huán)境參數(shù)的偏差率計(jì)算得到；將性能衰減率和運(yùn)行狀態(tài)特征量進(jìn)行特征融合形成綜合特征量；將綜合特征量作為輸入，故障標(biāo)簽作為輸出，訓(xùn)練故障識(shí)別模型；獲取光伏系統(tǒng)中新的運(yùn)行參數(shù)，并計(jì)算當(dāng)前的綜合特征量；將當(dāng)前的綜合特征量輸入至訓(xùn)練好的故障識(shí)別模型，以輸出對(duì)應(yīng)的光伏系統(tǒng)故障。

3、根據(jù)本發(fā)明的方案，可以通過結(jié)合性能衰減率和運(yùn)行狀態(tài)特征量構(gòu)建綜合特征量，并基于該特征量訓(xùn)練故障識(shí)別模型，通過性能衰減率實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的長期退化趨勢(shì)，并通過運(yùn)行狀態(tài)特征量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，識(shí)別突發(fā)性故障，結(jié)合了長期衰減趨勢(shì)和短期運(yùn)行異常，使模型能夠更全面地分析故障模式，減少誤判和漏判。同時(shí)，既能發(fā)現(xiàn)緩慢發(fā)展的隱性故障，又能及時(shí)響應(yīng)突發(fā)故障，提升運(yùn)維效率。

4、優(yōu)選的，其中根據(jù)歷史運(yùn)行參數(shù)中的電氣參數(shù)和環(huán)境參數(shù)計(jì)算光伏系統(tǒng)的性能衰減率，包括：根據(jù)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中的電氣參數(shù)計(jì)算實(shí)測(cè)功率值，并根據(jù)實(shí)測(cè)功率值和初始功率計(jì)算功率變化率；利用環(huán)境參數(shù)對(duì)功率變化率進(jìn)行修正，并根據(jù)修正結(jié)果計(jì)算性能衰減率，所述性能衰減率與修正結(jié)果呈正相關(guān)。

5、根據(jù)本發(fā)明的方案，利用環(huán)境參數(shù)對(duì)功率變化率進(jìn)行修正，并計(jì)算性能衰減率，能夠區(qū)分自然老化和突發(fā)故障，避免將正常衰減誤判為故障。

6、優(yōu)選的，利用環(huán)境參數(shù)對(duì)功率變化率進(jìn)行修正，包括：利用對(duì)應(yīng)運(yùn)行時(shí)間的光照強(qiáng)度變化和溫度變化對(duì)功率變化率進(jìn)行修正，以得到修正結(jié)果，其中修正結(jié)果與光照強(qiáng)度變化以及溫度變化呈正相關(guān)。

7、根據(jù)本發(fā)明的方案，利用光照強(qiáng)度和溫度的變化對(duì)功率變化率進(jìn)行修正，可以有效區(qū)分環(huán)境波動(dòng)和真實(shí)故障，將環(huán)境參數(shù)與電參數(shù)結(jié)合，能夠有效過濾環(huán)境噪聲，提高故障檢測(cè)的魯棒性。

8、優(yōu)選的，性能衰減率的計(jì)算公式為：

9、

10、式中，表示性能衰減率，表示初始功率，表示實(shí)測(cè)功率值，表示測(cè)量時(shí)間，表示標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的光照強(qiáng)度，表示實(shí)測(cè)溫度，表示光伏組件的溫度系數(shù)，表示標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的溫度，表示實(shí)測(cè)光照強(qiáng)度。

11、優(yōu)選的，其中根據(jù)歷史運(yùn)行參數(shù)中的電氣參數(shù)和環(huán)境參數(shù)計(jì)算光伏系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)特征量，包括：根據(jù)歷史運(yùn)行參數(shù)中的電氣參數(shù)計(jì)算電氣參數(shù)特征量，其中電氣參數(shù)特征量包括電壓偏差率、電流偏差率、功率偏差率和電壓-電流相關(guān)性；根據(jù)環(huán)境參數(shù)計(jì)算環(huán)境參數(shù)特征量，其中環(huán)境參數(shù)特征量包括光照強(qiáng)度偏差率、溫度偏差率、濕度偏差率和光照-溫度相關(guān)性；將電氣參數(shù)特征量和環(huán)境參數(shù)特征量進(jìn)行組合，以形成運(yùn)行狀態(tài)特征量。

12、本發(fā)明的技術(shù)方案中，通過計(jì)算環(huán)境參數(shù)偏差率（如光照強(qiáng)度偏差率、溫度偏差率），并結(jié)合電氣參數(shù)（電壓、電流偏差率），能夠有效過濾環(huán)境噪聲，提高故障檢測(cè)的魯棒性，并且能夠?qū)崟r(shí)反映系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，識(shí)別突發(fā)性故障。

13、優(yōu)選的，電氣參數(shù)特征量的計(jì)算公式為：

14、

15、

16、

17、式中，表示對(duì)應(yīng)的偏差率，時(shí)，分別表示電壓、電流、功率、光照強(qiáng)度、溫度和濕度，表示參考值，表示電壓-電流相關(guān)性，表示電壓和電流的協(xié)方差，和分別為電壓和電流的標(biāo)準(zhǔn)差，表示光照-溫度相關(guān)性，表示光照強(qiáng)度和溫度的協(xié)方差，和分別為光照強(qiáng)度和溫度的標(biāo)準(zhǔn)差。

18、優(yōu)選的，將電氣參數(shù)特征量和環(huán)境參數(shù)特征量進(jìn)行組合，以形成運(yùn)行狀態(tài)特征量，包括：對(duì)電氣參數(shù)特征量和環(huán)境參數(shù)特征量進(jìn)行加權(quán)求和，以得到運(yùn)行狀態(tài)特征量。

19、根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，運(yùn)行狀態(tài)特征量可實(shí)時(shí)捕捉異常信號(hào)（如電流突降、電壓波動(dòng)），實(shí)現(xiàn)快速故障定位，將電氣參數(shù)特征量和環(huán)境參數(shù)特征量兩者結(jié)合，能夠有效區(qū)分環(huán)境波動(dòng)和真實(shí)故障。

20、優(yōu)選的，運(yùn)行狀態(tài)特征量的計(jì)算公式為：

21、

22、式中，表示運(yùn)行狀態(tài)特征量，表示對(duì)應(yīng)的偏差率，表示各特征量的權(quán)重系數(shù)，表示電壓-電流相關(guān)性的權(quán)重系數(shù)，表示光照-溫度相關(guān)性的權(quán)重系數(shù)。

23、優(yōu)選的，將性能衰減率和運(yùn)行狀態(tài)特征量進(jìn)行特征融合形成綜合特征量，包括：將運(yùn)行狀態(tài)特征量和性能衰減率進(jìn)行組合，以形成綜合特征量。

24、根據(jù)本發(fā)明的方案，性能衰減率可用于監(jiān)測(cè)光伏系統(tǒng)的長期健康狀態(tài)，當(dāng)衰減速度異常加快時(shí)，可提前預(yù)警潛在故障，運(yùn)行狀態(tài)特征量可實(shí)時(shí)捕捉異常信號(hào)，實(shí)現(xiàn)快速故障定位。兩者結(jié)合，既能發(fā)現(xiàn)緩慢發(fā)展的隱性故障，又能及時(shí)響應(yīng)突發(fā)故障，提升運(yùn)維效率。

25、在第二方面中，本發(fā)明還提供了一種光伏系統(tǒng)的故障識(shí)別系統(tǒng)，包括：處理器；存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)有用于識(shí)別光伏系統(tǒng)故障的計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如第一方面中所述的一種光伏系統(tǒng)的故障識(shí)別方法。

26、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的故障識(shí)別方法通過性能衰減率結(jié)合運(yùn)行狀態(tài)特征量得到綜合特征量，并利用綜合特征量訓(xùn)練故障識(shí)別模型的流程，實(shí)現(xiàn)了更精準(zhǔn)的故障分類，具有更強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)早期故障預(yù)警，并且實(shí)現(xiàn)了智能化運(yùn)維，適用于各類光伏電站、屋頂光伏系統(tǒng)等場(chǎng)景，可顯著提升光伏系統(tǒng)的可靠性和發(fā)電效率。