[发明专利]基于理论计算和数据分析的光伏故障诊断系统和诊断方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏故障诊断系统领域，尤其是涉及一种基于理论计算和数据分析的光伏故障诊断系统和诊断方法。

背景技术

随着社会生产的日益发展，对能源的需求量不断增加，全球范围内的能源危机也日益突显，连同环境压力日益严重的背景下，太阳能光伏发电逐步由特殊应用转向民用、由辅助能源向基础能源过渡，光伏并网系统的出现，使太阳能发电的应用前景更加光明。光伏电站系统的方阵设备数量众多，占地面积大，自然环境和生活环境恶劣等问题导致工程故障率较高，电站运行一般是在无人值守的情况下进行的，要对地域上广泛分散的光伏系统进行监测维护是十分困难、繁琐的，需要大量的人力、物力，因此光伏电站故障诊断系统在光伏发电项目设计、施工、运营中具有重大意义。

根据国家能源局发布的《2014年上半年光伏发电简况》显示，2014年上半年，全国新增光伏发电并网容量330万千瓦。光伏发电正面临新的“发展春天”。但是光伏发电行业也面临着巨大的挑战：由于电能质量问题导致并网接入难。电能质量问题又主要是由于电场侧的通信系统、机组状况、控制系统、天气和其它因素的原因共同导致。而现有的光伏故障诊断系统考虑因素比较单一、应用局限性较大、主要是针对光伏电池板阵列或单台逆变器机组的工作状况而开发，而且绝大多数仍处于实验室理论研究和仿真分析阶段，不能够应用于实际生产。

现有的光伏故障诊断系统主要的研究对象是光伏电池板阵列或者逆变器等单个机组系统的故障诊断，并没有考虑到整个光伏电站是由若干个光伏电池板阵列和逆变器以及其他机组共同组成的一个大系统。同时电场的电能质量时刻受到通信系统、机组状况、控制系统、天气和其它因素共同影响。而单个光伏电池板阵列或者逆变器的异常或者故障并不能够准确的代表整个电场的电能质量的变动情况。同时现有的光伏故障诊断系统还存在着故障判断准确率较低、实时性差的缺点。不能满足对电场内所有机组设备实时监控、判断故障、提供准确的解决方案的的要求。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种基于理论计算和数据分析的光伏故障诊断系统和诊断方法，能够解决上述问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于理论计算和数据分析的光伏故障诊断系统，包括数据存储子系统、数据采集子系统、系统建模预测子系统、数据挖掘子系统、故障决策子系统和故障显示回馈子系统；

所述数据存储子系统包括：数据预处理模块、模型预测数据库、电场实时数据库、故障决策数据库、历史数据预处理模块和历史数据库；数据预处理模块将数据采集子系统中实时采集到的来自不同数据源的数据分类并发送到电场实时数据库，模型预测数据库接收电场实时数据库中的电场环境数据和系统模型预测值；故障决策数据库存储故障决策依据、故障决策结果和故障回馈信息；历史数据预处理模块接收来自不同数据源的历史数据并存入历史数据库；历史数据库存储整个系统归档后的实时数据、预测数据、故障数据；

所述数据采集子系统包括数据通信采集模块和第一数据发送模块，数据通信采集模块通过数据接口接收需求数据，经过处理后，第一数据发送模块将接收到的数据发送给电场实时数据库；

所述系统建模预测子系统根据现场数据建立模型，并从模型预测数据库和电场实时数据库中提取实时数据，根据实时数据预测各机组将来的运行状态，将预测数据发送给电场实时数据库里；

所述数据挖掘子系统包括：电场实时数据提取模块、实时数据预处理模块、数据滤波模块和第二数据发送模块；电场实时数据提取模块从电场实时数据库提取实时数据；实时数据预处理模块将电场实时数据按机组设备不同进行分类、解析；数据滤波模块根据不同的噪声扰动分类采用不同的智能滤波算法对系统数据进行滤波；第二数据发送模块将滤波后的数据值和实时数据发送给电场实时数据库；

所述故障决策子系统包括：数据提取模块、系统性能指标设定模块、故障规则库模块、故障信号判断模块和第三数据发送模块；所述数据提取模块从电场实时数据库提取实时数据；系统性能指标设定模块采集系统设置的各机组和电场正常工作的性能指标；故障规则库模块为各系统工作流程关系、以及故障规则的制定、故障点的确定提供规则参考，具有自适应调整功能；故障信号判断模块分析与可能的故障点相关联的机组模块，判断故障影响范围，根据规则库和预测值实时判断真实值是否处于正常工作范围内，如果出现异常，根据故障规则库判断故障点；第三数据发送模块将故障决策结果发送给电场实时数据库和故障显示回馈子系统；