[发明专利]集中式逆变器方案新型光伏组串在线故障诊断系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏组串故障诊断系统及方法，特别是集中式逆变器方案新型光伏组串在线故障诊断系统及方法。

背景技术

目前乃至今后一段时间内，我国光伏发电将保持高速发展状态。与之相对的，光伏发电技术仍处于起步阶段，电站人员专业技能偏低，加之缺乏智能生产运营系统的辅助，致使运维水平普遍偏低，某些故障长期存在而未被处理，给电站带来经济损失和安全隐患。

光伏发电能量密度低、设备数量庞大，加之日益严苛的成本限制，导致电站监测系统无论在测点数量，还是测量精度上都难以做到对电站基本发电单元——光伏组件运行状态精确而全面的刻画，尤其对于采用集中式逆变器方案的光伏系统，方阵以逆变器为单元进行集中的功率控制，仅有限的汇流箱通讯数据可供分析，这也对电站组件的故障诊断带来了较大挑战。

目前对于采用集中逆变方案的光伏发电单元，可供分析的组件运行数据只有汇流箱中采集的各通道电流以及母排电压，即仅能分析到组串一级，因此故障诊断主要采取在线定位故障组串—现场定位故障组件的方案。对于组串的故障诊断方法，主要分为以下两种：

1)长周期的组串电流离散率分析。该方法通过横向对比光伏组串间电流差异，找出电流明显偏低组串，从而实现故障定位。为了尽可能避免系统波动、数据测量误差等因素导致的系统误报率过高的问题，该算法采用长周期，周期一般为一天甚至几天，判断平均电流偏差的策略。然而根据目前组件实际运行状况，组件接线盒故障在组件严重故障中占有绝对的比重，某组电池片开路或旁路二极管损坏，主要体现为组串电压的下降，下降约10V，而在逆变器MPPT发挥作用的情况下，方阵工作于最大功率点，此工况下正常组串与问题组串的电流偏差及其微小，也即此故障在电站稳态运行中难以被上述诊断方法所捕获，导致大量的漏报；如果强行降低阈值，由于组串间的个体不一致性，也必将导致大量误报。

2)组串自身在时间序列上的电流纵向对比分析。该方法分析和拟合组串历史运行数据，以其作为参考，利用当前工作电流与该组串相近工况下的参考工作电流偏差大小来判断故障。该方式理论上能够消除组串间个体不一致性的影响，但由于用于对比的数据并非同时测得，存在限电、灰尘遮挡、测量误差、测量瞬间随机扰动、修正公式偏差等诸多因素的影响，致使该方法实用性能较差，仍处于理论研究的阶段；另外，由于需要通过历史数据建立每一条组串的、不同工况下的I-V特性，该方法对计算和存储设备的要求也更高、实施成本更高。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是现有技术中电站组件的故障诊断困难，漏报误报现象多，实用性能不强的技术问题，在现有技术的故障诊断方法的基础上，针对占电站组件严重故障90％以上的电压型故障，提出了高效的、以分钟为周期的短周期故障诊断方法，利用逆变器在最大功率跟踪过程中，系统动态调整的瞬态过程，或系统限电的特殊工况，发现隐藏故障。

本发明提供了一种集中式逆变器方案新型光伏组串在线故障诊断系统，包括：

用于采集光伏方阵中各组串运行数据的采集模块；

用于存储数据的存储模块；

用于进行数据分析处理的分析模块；

所述分析模块包括基本约束分析模块、电流偏差分析模块、阈值分析模块、电压-电流偏差一致性分析模块。

采集模块采集光伏方阵各组串的运行数据，存储模块对数据进行存储，分析模块的基本约束分析模块、电流偏差分析模块、阈值分析模块、电压-电流偏差一致性分析模块对运行数据进行不同的分析并最终判断是否光伏组串故障。

进一步的，还包括客户端模块和WEB服务器模块。

另一方面，本发明还提供了一种集中式逆变器方案新型光伏组串在线故障诊断方法，包括以下步骤：

S1：采集光伏方阵中各组串的包括电压、电流在内的运行数据；

S2：判断组串的运行数据是否满足基本约束条件；

S3：对组串电流偏差进行分析；

S4：判断组串运行数据是否达到预设的阈值；

S5：分析组串电流偏差与其电压的正相关关系，并判断是否为组串故障。

本发明将方阵中各组串运行数据定期收集和分析，对满足基本约束条件的分钟级数据包，做瞬态电流偏差分析，以限电率为依据设置比例制动型阈值，并借助电压——电流偏差一致性分析给出最终的组串故障诊断结果。

进一步的，步骤S2中，所述基本约束条件包括：

辐照度波动程度：

辐照强度：

组串电流约束：

考察周期内组串平均电流值≥平均电流下限