[发明专利]太阳能热泵系统中传感器并发故障的在线诊断方法

说明书

本发明属于建筑能耗监测系统底层传感器数据处理技术领域，提供了一种太阳能热泵系统中传感器并发故障的在线诊断方法，包括以下步骤：S1、基于太阳能热泵系统，建立模型和定义校准域；S2、建立输入变量、输出变量的多组稳态值；S3、基于贝叶斯定理，对太阳能热泵系统中温度、压力、流量传感器进行校准；S4、基于后验分布，得到传感器的偏移量，实现校准。本发明的有益之处在于基于数据和模型，诊断出太阳能热泵系统中多种类型传感器某一或者同时发生故障，极大地提升了诊断的准确性。

技术领域

本发明涉及一种传感器在线诊断的方法，具体涉及一种太阳能热泵系统中不同类型传感器并发故障的在线诊断方法，属于建筑能耗监测系统底层传感器数据处理技术领域。

背景技术

随着全球能源短缺情况的日益严峻，可再生能源受到了越来越多的关注，太阳能作为重要可再生能源之一，近些年的利用规模更是保持了高速增长。从2007年到2017年，全球的太阳能光伏发电规模从8GW暴增至402GW，太阳能集热器的规模从145GW增加至472GW。太阳能热泵系统是较为常见的冷剂型组件，通过结合热泵与光伏光热一体化技术，利用制冷剂相变潜热同时吸收来自太阳辐射能和空气中的热量，其光电光热综合效率远高于其他类型。尽管如此，太阳能热泵系统传感器在实际测量过程中面通常面临着如下几个问题：1)太阳能热泵系统全年四季在风吹日晒雨淋作用下运行条件比较恶劣，传感器很容易在这些复杂的工况下发生漂移；2)制冷剂在整个循环过程中以气液两相的形式共存，传感器频繁地与液态制冷剂和制冷剂蒸汽动态接触，测量同一点不同时刻的温度和压力时存在着明显的波动；3)太阳能热泵系统白天运行制热工况夜间运行制冷工况，在四通换向阀的作用下制冷剂的循环方向发生周期性改变。针对不同测点，夜间的低温低压工况可能转变为白天的高温高压工况，这种长时间的温差和压差变化会严重影响传感器的稳定性；4)对于太阳能热泵系统中的蒸发器和冷凝器，相变效应的存在会影响传感器的瞬时采样效率，出现一定的延迟响应问题，使得测量值无法实时反映实际过程。针对于以上的问题，国内外许多专家和学者采用不同的方法对其做了大量的研究，他们普遍采用冗余/标准传感器法、解析模型的方法、信号处理的方法、专家知识的方法等来检测传感器故障。但是这些方法都普遍面临着以下问题：1)仅仅关注传感器的单一故障，并不涉及传感器的多重并发故障；2)校准时需要安装冗余传感器，花费时间和金钱较多；3)需要较多历史数据，加大了诊断结果的不确定性。本发明针对于上述方法遇到的问题，采用数据加模型的方法，提出了一种太阳能热泵系统中不同类型传感器并发故障的在线诊断方法，以提高对太阳能热泵系统传感器诊断的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够有效提高太阳能热泵系统数据质量的不同类型传感器并发故障的在线诊断方法。

本发明的技术方案如下：

一种太阳能热泵系统中传感器并发故障的在线诊断方法，步骤如下：

S1、定义太阳能热泵系统模型和校准区域：基于太阳能热泵系统，对其进行太阳能热泵系统模型的建立和校准区域的划分，具体步骤如下：

S1.1、定义太阳能热泵系统模型：

太阳能热泵系统主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀组成，压缩机进口温度、压力为T_y,in、P_y,in，压缩机出口温度、压力为T_y,out、P_y,out，冷凝器出口温度、压力为T_c,out、P_c,out，蒸发器进口温度、压力为T_e,in、P_e,in，质量流量为当其在夏季制冷时，低温低压的液态制冷剂在蒸发器内吸收热量变成过热的气态制冷剂，之后再经过压缩机压缩变成高温高压的气态制冷剂，然后通过冷凝器向外释放热量变成低温的液态制冷剂，最后经过膨胀阀节流，低温低压的液态制冷剂流回蒸发器，完成一个制冷循环；根据上述太阳能热泵系统运行原理，分别建立压缩机、冷凝器、蒸发器的数学模型；

S1.2、定义模型中输入、输出变量：