1.一种基于太阳能光伏板运行健康的在线监测系统,其特征在于:包括数据采集模块、特征提取模块、健康状态指数计算模块、运行健康评估模块和多变量健康指数计算模块;
所述数据采集模块用于在太阳能光伏板上安装部署若干检测点,并安装相关传感器组对太阳能板的运行数据进行实时采集,再对采集到的运行数据进行预处理;
所述特征提取模块用于对预处理后的运行数据进行瞬时特征提取,并将所提取的瞬时特征进行汇总,获取瞬时运行特征集;
所述健康指数计算模块用于依据所获取的运行特征集,进行初步计算获取光伏的瞬时效率S(t)和填充因子FF,分别对光伏板在当前工作点的能量转换效率以及光伏板的电性能,再将所获取的瞬时效率S(t)和填充因子FF进行相关联计算,获取健康指数HI;
所述健康状态指数计算模块包括光伏瞬时效率计算单元、电性能计算单元和综合计算单元;
所述综合计算单元用于将所获取的瞬时效率S(t)和填充因子FF,进行无量纲处理后,相关联计算获取健康指数HI,对光伏板的健康情况进行全面的分析;
所述健康指数HI通过以下算法公式获取;
;
式中,w1和w2分别表示瞬时效率S(t)和填充因子FF的权重值,具体参数由用户根据实际情况进行设定;
所述运行健康评估模块用于预设第一健康阈值J与所获取的健康指数HI进行初步对比评估,分析光伏板初步的健康状态;
所述多变量健康指数计算模块用于在初步评估异常后,结合光伏板运行时的温度影响因子Tf进行计算,获取光伏板的多变量健康指数HI2,再进行预设历史健康阈值L与所获取的多变量健康指数HI2,进行二次对比评估,进一步地分析光伏板的健康情况;
所述多变量健康指数计算模块包括多变量健康计算单元和综合评估单元;
所述多变量健康计算单元包括温度变量计算单元和多变量计算单元;
所述温度变量计算单元用于在对当前光伏板健康指数HI评估出异常时,则进一步分析温度对光伏板性能的影响,通过构建温度影响算法公式,并结合光伏板上所部署的温度传感器所实时检测到的温度参数T,进行相关联计算获取温度影响因子Tf;
所述温度影响因子Tf通过以下算法公式获取;
;
式中,T(t)表示传感器所检测到的t时刻的温度参数T, 表示温度系数,反映温度对效率的影响程度,Topt表示最佳工作温度;
所述多变量计算单元用于依据所获取的健康指数HI,进行结合光伏板在工作过程中,分析出的温度影响因子Tf,进行相关联计算,获取多变量健康指数HI2;
所述多变量健康指数HI2通过以下算法公式获取;
;
式中,a1和a2分别表示健康指数HI和温度影响因子Tf的预设权重值,且a1+a2=1,具体数值由用户进行设定,A表示修正常数。
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能光伏板运行健康的在线监测系统,其特征在于:所述数据采集模块包括数据采集单元和数据预处理单元;
所述数据采集单元用于在光伏板上安装集成传感器组,对光伏板的运行数据进行实时检测并采集;
所述集成传感器组包括电流传感器、电压传感器、温度传感器和辐射传感器;
所述运行数据包括电流I、电压V、温度T和辐射强度G;
所述数据预处理单元用于对所采集到的运行数据进行预处理,所述预处理的方式包括去除噪声和异常值,并将不同量纲的数据归一化到相同的范围。
3.根据权利要求2所述的一种基于太阳能光伏板运行健康的在线监测系统,其特征在于:所述特征提取模块用于对所采集到的运行数据,对不同时刻t的运行数据进行分析,将电流I、电压V、温度T和辐射强度G,通过对不同时刻t的瞬时特征进行提取获取光伏板瞬时电流I(t)、光伏板瞬时电压V(t)、光伏板瞬时温度T(t)和光伏板瞬时辐射强度G(t),同时再依据光伏板瞬时电流I(t)和光伏板瞬时电压V(t),进行功率特征提取,获取光伏板输出功率Pout(t)和光伏板的输入功率Pin(t),再将所提取的瞬时特征和功率特征进行汇总,获取运行特征集。
4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能光伏板运行健康的在线监测系统,其特征在于:所述瞬时效率计算单元用于依据所提取到的运行特征集,进行计算获取光伏的瞬时效率S(t),进行分析光伏板在当前工作点的能量转换效率;
所述瞬时效率S(t)通过以下算法公式获取;
;
式中,A表示光伏板面积。
5.根据权利要求1所述的一种基于太阳能光伏板运行健康的在线监测系统,其特征在于:所述电性能计算单元用于通过分析光伏板在开路时的电压V和短路时的电流I情况,进行计算分析光伏板的电性能,获取填充因子FF;
所述填充因子FF通过以下算法公式获取;
;
式中,Pm表示光伏板的最大功率输出,Voc表示光伏板的开路电压,Isc表示光伏板的短路电流。
6.根据权利要求1所述的一种基于太阳能光伏板运行健康的在线监测系统,其特征在于:所述运行健康评估模块用于基于光伏板健康数据,进行预设第一健康阈值J与所获取的健康指数HI进行初步对比评估,分析光伏板初步的健康状态,具体评估方案如下;
当健康指数HI>第一健康阈值J时,表示当前光伏板健康正常;
当健康指数HI≤第一健康阈值J时,表示当前光伏板健康状态异常,此时则进一步进行详细评估。
7.根据权利要求1所述的一种基于太阳能光伏板运行健康的在线监测系统,其特征在于:所述综合评估单元用于依据光伏板的历史健康数据的均值,进行构建历史健康阈值L与所获取的多变量健康指数HI2进行二次对比评估,对光伏板的健康进行多变量结果分析,并根据评估结果生成相应的预警策略,具体评估方案如下;
当多变量健康指数HI2>历史健康阈值L时,此时表示光伏板运行状态健康,此时则生成第一预警信息,提示相关工作人员对当前光伏板进行定期检修;
当多变量健康指数HI2≤历史健康阈值L时,此时表示光伏板运行状态不健康,此时则生成第二预警信息,提示相关工作人员对当前光伏板进行立刻抢修。
8.一种基于太阳能光伏板运行健康的在线监测方法,包括上述权利要求1 7任一项所~述的一种基于太阳能光伏板运行健康的在线监测系统,其特征在于:包括以下步骤:S1、首先在光伏板上安装集成传感器组,用于实时检测和采集光伏板的运行数据,并将采集到的运行数据进行预处理;
S2、对运行数据进行预处理后,对运行数据进行特征提取,提取出运行数据的瞬时特征和功率特征,并汇总成运行特征集;
S3、根据运行特征集计算光伏板的瞬时效率S(t)和填充因子FF,再将瞬时效率S(t)和填充因子FF进行无量纲处理后相关联计算,获取健康指数HI,并预设第一健康阈值J进行对比评估;
S4、在检测到异常时,分析温度对光伏板性能的影响,计算温度影响因子Tf结合健康指数HI和温度影响因子Tf,计算多变量健康指数HI2;
S5、最后依据光伏板的历史健康数据的均值,进行构建历史健康阈值L与所获取的多变量健康指数HI2进行二次对比评估,对光伏板的健康进行多变量结果分析,并根据评估结果生成相应的预警策略。