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专利号: 2024107222336
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于I‑V曲线几何形状解析的光伏阵列故障诊断方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、获取不同故障类型及不同辐照度、温度下光伏阵列的仿真I‑V曲线和当前光伏阵列的实测I‑V曲线;

2

所述不同故障类型下的光伏阵列的仿真I‑V曲线包括在辐照度1000W/m和温度25°C条件下,不同光伏组件短路和组串开路的仿真I‑V曲线、对光伏阵列非均匀和均匀遮荫的仿真I‑V曲线、老化故障的仿真I‑V曲线和热斑故障的仿真I‑V曲线;

步骤2、获取实测I‑V曲线的开路电压和短路电流,计算实测I‑V曲线的最大功率点系数、拐点因子、填充因子和不变多尺度三角形特征描述符;

所述实测I‑V曲线最大功率点系数的计算公式为:(1);

其中, 表示实测I‑V曲线最大功率点系数,U1表示光伏阵列实测的最大功率点电压,I1表示光伏阵列实测的最大电流,Um表示标准状况下的最大功率点电压,Im表示标准状况下的最大功率点电流;

所述实测I‑V曲线的拐点因子的表达式为:

(2);

其中,TPF表示实测I‑V曲线的拐点因子, 表示光伏阵列标准状况最大功率点的数值微分, 表示光伏阵列实测最大功率点的数值微分;

所述实测I‑V曲线的填充因子表达式为:

(3);

其中, 表示光伏阵列单二极管等效模型的开路电压, 表示光伏阵列单二极管等效模型的短路电流;

计算实测I‑V曲线不变多尺度三角形特征描述符具体过程为:将实测I‑V曲线表示为X,通过N个边界点构成,X={pi,i∈[1,N]},其中pi为实测I‑V曲线X的第i个样本点,pi的坐标为(Ui,Ii),pi与相邻样本点构成尺度三角形,尺度三角形面积的表达式为:(4);

尺度三角形的中心距离 表达式为:

(5);

其中,(Ugi,Igi)为尺度三角形的质心坐标,定义为:(6);

令标准状况下光伏阵列的I‑V曲线为Y,通过N个边界点构成,令qj为I‑V曲线Y的第j个样本点,qj∈Y(j∈[1,N]),计算pi和qj之间的相异性度量:(7);

I‑V曲线Y和实测I‑V曲线X所有样本点对之间的相异性矩阵表示为:(8);

使用动态最优规划来寻找相异性矩阵之间的最优映射,得到实测I‑V曲线X的不变尺度三角形特征描述符IMTF,表达式为:(9);

步骤3、将实测I‑V曲线的最大功率点系数、拐点因子、不变多尺度三角形特征描述符、开路电压、短路电流和填充因子作为实测I‑V曲线的诊断指标,根据诊断指标建立光伏阵列故障诊断特征向量;

步骤4、根据步骤2和步骤3计算仿真I‑V曲线的诊断指标,并确定每种故障类型下仿真I‑V曲线的最灵敏诊断指标和诊断指标的最佳阈值范围;

步骤5、根据实测I‑V曲线的诊断指标和仿真I‑V曲线诊断指标的最佳阈值范围确定光伏阵列的故障类型。

2.根据权利要求1所述基于I‑V曲线几何形状解析的光伏阵列故障诊断方法,其特征在于,步骤3中,所述建立光伏阵列故障诊断特征向量具体为:基于实测I‑V曲线的最大功率点系数、拐点因子、不变多尺度三角形特征描述符、开路电压、短路电流和填充因子建立光伏故障诊断向量Vs,表达式为:(10);

其中, 表示最大功率点系数, 表示拐点因子, 表示不变多尺度三角形特征描述符, 表示光伏阵列单二极管等效模型的开路电压, 表示光伏阵列单二极管等效模型的短路电流,FF表示填充因子。

3.根据权利要求2所述基于I‑V曲线几何形状解析的光伏阵列故障诊断方法,其特征在于,所述步骤4具体过程为:首先根据步骤2和步骤3计算仿真I‑V曲线的诊断指标,然后将仿真I‑V曲线的诊断指标进行归一化,得到每种故障类型下仿真I‑V曲线的诊断指标的阈值范围,根据阈值范围分析各诊断指标对每种故障类型的灵敏度,根据灵敏度确定每种故障类型下仿真I‑V曲线的最灵敏诊断指标,根据最灵敏诊断指标对每种故障类型下仿真I‑V曲线的诊断指标进行组合和互补,最后得到每种故障类型下仿真I‑V曲线诊断指标的最佳阈值范围。