CN111641384B - 光伏电站组串故障诊断方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能发电技术领域，公开了一种光伏电站组串故障诊断方法、装置、设备及可读存储介质，应用于具备组串式逆变器的光伏电站，其中，组串式逆变器具备IV曲线扫描功能，所述诊断方法包括以下步骤：获取光伏电站每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据；统计IV曲线扫描数据中电流为0的0电流数据个数，根据剔除0电流数据的IV曲线扫描数据建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数并计算IV曲线函数的特征值，计算特征值限值以及0电流数据限值；根据特征值限值以及0电流数据限值判断得到对应光伏电站组串的故障情况。利用已有的组串式逆变器就能对故障进行诊断，扫描计算速度快，故障诊断准确性高，漏检概率小，人力成本低，具有极大的推广价值。
Description
技术领域
本发明属于太阳能发电技术领域，涉及一种光伏电站组串故障诊断方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
近年来，随着光伏电站的大量建设，人们越来越重视光伏电站的运维工作。但是，通过运行电流电压的变化、运维人员巡检很难诊断出组串级的故障，这会影响电站的发电收益，因此，准确诊断组串级的故障变得尤为重要。
国内外现有的组串级故障诊断方法，主要可以归为两大类：其一是运维人员利用热成像仪巡检进行测定，存在的不足之处在于，光伏场站占地面积大，进行一次巡检花费时间长，人力成本高，而且，人工巡检诊断故障漏检概率较大。其二是对光伏电站进行无人机巡检，利用无人机携带的热成像仪对故障进行诊断。但这种方法，巡检一次费用较高，不利于运维成本的降低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中光伏电站组串级故障诊断方法的成本高，效率低的缺点，提供一种光伏电站组串故障诊断方法、装置、设备及可读存储介质。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明一方面，一种光伏电站组串故障诊断方法，应用于具备组串式逆变器的光伏电站，其中，组串式逆变器具备IV曲线扫描功能，所述诊断方法包括以下步骤：
S1：获取光伏电站每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据；
S2：统计每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据中电流为0的0电流数据个数，剔除IV曲线扫描数据的0电流数据；然后根据剔除0电流数据的IV曲线扫描数据建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数并计算IV曲线函数的特征值；
S3：计算所有IV曲线函数的特征值的平均值和标准差以及0电流数据个数的平均值和标准差，根据平均值和标准差得到特征值限值以及0电流数据限值；
S4：根据特征值限值以及0电流数据限值判断每个IV曲线函数的特征值的异常情况，根据每个IV曲线函数的特征值的异常情况得到每个IV曲线函数的故障情况，根据每个IV曲线函数的故障情况得到对应光伏电站组串的故障情况。
本发明光伏电站组串故障诊断方法进一步的改进在于：
所述S1还包括：
将IV曲线扫描数据中的电压数据通过式(1)进行标准测试条件的修正，将IV曲线扫描数据中的电流数据通过式(2)进行标准测试条件的修正：
Vx＝Vc/(1-β(25-TC)) (1)
Ix＝Ic(1000/Qc)/(1-α(25-TC)) (2)
其中，Vx为修正后的电压数据，Vc为IV曲线扫描数据中的电压数据，Ix为修正后的电流数据，Ic为IV曲线扫描数据中的电流数据，α为光伏电站组串的短路电流温度系数，β为光伏电站组串的开路电压温度系数，TC为IV曲线扫描时的辐照度，Qc为IV曲线扫描时光伏电站光伏组件的背板温度。
所述S2中建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数的具体方法为：
以每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据中的电压数据为自变量，电流数据为因变量，利用多项式回归的方法对每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据进行多项式拟合，建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数。
所述S2中IV曲线函数的特征值包括短路电流、开路电压、最大功率、横向支柱斜率、纵向支柱斜率以及曲线斜率。
所述S3的具体方法为：
计算所有IV曲线函数的特征值的平均值和标准差以及0电流数据个数的平均值和标准差，利用拉依达准则，根据特征值的特性确定特征值限值，其中，短路电流限值为：下限＝平均值-n标准差，开路电压限值为：下限＝平均值-n标准差，最大功率限值为：下限＝平均值-n标准差，横向支柱斜率限值为：下限＝平均值-n标准差，纵向支柱斜率限值为：上限＝平均值+n标准差，曲线斜率限值为：下限＝平均值-n标准差，0电流数据个数限值为：上限＝平均值+n标准差；其中，n为预设常数。
所述S4中根据每个IV曲线函数的特征值的异常情况得到每个IV曲线函数的故障情况的具体方法为：采用决策树分类法，通过每个IV曲线函数的特征值的异常情况得到每个IV曲线函数的故障情况，具体的：当0电流数据个数大于0电流数据个数限值时，IV曲线函数的故障为组串开路类型曲线故障；否则，判断短路电流；当短路电流小于短路电流限值，开路电压小于开路电压限值时，IV曲线函数的故障为曲线异形类型曲线故障；当短路电流小于短路电流限值，开路电压大于/等于开路电压限值时，IV曲线函数的故障为电流降低类型曲线故障；当短路电流大于/等于短路电流限值，开路电压小于开路电压限值时，IV曲线函数的故障为电压降低类型曲线故障；当短路电流大于/等于短路电流限值，开路电压大于/等于开路电压限值时，判断横向支柱斜率；当横向支柱斜率小于横向支柱斜率限值，纵向支柱斜率大于纵向支柱斜率限值时，IV曲线函数的故障为曲线异形类型曲线故障；当横向支柱斜率小于横向支柱斜率限值，纵向支柱斜率小于/等于纵向支柱斜率限值时，IV曲线函数的故障为横向支柱斜率增加类型曲线故障；当横向支柱斜率大于/等于横向支柱斜率限值，纵向支柱斜率大于纵向支柱斜率限值时，IV曲线函数的故障为纵向支柱斜率降低类型曲线故障；当横向支柱斜率大于/等于横向支柱斜率限值，纵向支柱斜率小于/等于纵向支柱斜率限值时，判断曲线斜率；当曲线斜率小于曲线斜率限值时，IV曲线函数的故障为曲率异常类型曲线故障；否则，判断最大功率；当最大功率小于最大功率限值时，IV曲线函数的故障为曲线异形类型曲线故障，否则IV曲线函数正常。
所述S4中根据每个IV曲线函数的故障情况得到对应光伏电站组串的故障情况的具体方法为：
当IV曲线函数的故障为组串开路类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为组串断开会组串误配入；当IV曲线函数的故障为曲线异形类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为部分遮挡、组件电流不一致、碎裂、隐裂或热斑；当IV曲线函数的故障为电流降低类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为积灰、带状遮挡、组件衰减、碎裂或隐裂；当IV曲线函数的故障为电压降低类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为二极管短路、组件数配置错误、组件PID效应或遮挡；当IV曲线函数的故障为横向支柱斜率增加类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为组件错配、轻微的遮挡或污垢；当IV曲线函数的故障为曲率异常类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为组件老化；当IV曲线函数的故障为纵向支柱斜率降低类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为电路腐蚀或连接不良。
本发明第二方面，一种光伏电站组串故障诊断装置，应用于具备组串式逆变器的光伏电站，其中，组串式逆变器具备IV曲线扫描功能，包括：
数据获取模块，用于获取光伏电站每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据；0电流数据统计模块，用于统计每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据中电流为0的0电流数据个数，剔除电流为0的IV曲线扫描数据；IV曲线函数建立及特征值计算模块，用于根据剔除0电流数据的IV曲线扫描数据建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数并计算IV曲线函数的特征值；限值确定模块，用于计算所有IV曲线函数的特征值的平均值和标准差以及0电流数据个数的平均值和标准差，根据平均值和标准差得到特征值限值以及0电流数据限值；以及故障分析模块，用于根据特征值限值以及0电流数据限值判断每个IV曲线函数的特征值的异常情况，根据每个IV曲线函数的特征值的异常情况得到每个IV曲线函数的故障情况，根据每个IV曲线函数的故障情况得到对应光伏电站组串的故障情况。
本发明第三方面，一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述光伏电站组串故障诊断方法的步骤。
本发明第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述光伏电站组串故障诊断方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过获取光伏电站每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据，统计每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据中电流为0的0电流数据个数，然后剔除IV曲线扫描数据的0电流数据后建立IV曲线函数，并计算IV曲线函数的特征值，然后根据特征值限值以及0电流数据限值即可得到光伏电站组串的故障情况，本方法利用组串式逆变器的IV曲线扫描功能，对光伏电站每个组串的IV曲线进行打点测量，利用本方法对IV曲线扫描数据进行诊断，利用已有的组串式逆变器就能对故障进行诊断，而且扫描计算速度快，故障诊断准确性高，漏检概率小，人力成本低，具有极大的推广价值。
进一步的，根据光伏电站组串的技术参数以及IV曲线扫描时的背板温度和辐照度数据，对测量的电流、电压数据进行STC(标准测试条件)的转换，这样，有利于不同测量条件下的数据对比，有利于故障组串的筛选。
附图说明
图1为本发明实施例的光伏电站组串故障诊断方法流程框图；
图2为本发明实施例的决策树流程框图；
图3为本发明实施例的IV曲线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明光伏电站组串故障诊断方法，应用于具备组串式逆变器的光伏电站，其中，组串式逆变器具备IV曲线扫描功能，在应用中，将光伏系统的IV曲线通过组串式逆变器进行扫描，组串式逆变器控制的电压从0V开始缓慢上升，电压每升高mV，测量并记录一次电流数据和电压数据，这样就可得到一组电流、电压相对应的IV曲线扫描数据，组串式逆变器将IV曲线扫描数据组通过测控模块传送至站端监控系统，站端监控系统运用本发明的方法对IV曲线进行诊断分类，实现故障定位。所述诊断方法包括以下步骤：
S1：获取光伏电站每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据；将IV曲线扫描数据中的电压数据通过式(1)进行STC(标准测试条件)的修正，将IV曲线扫描数据中的电流数据通过式(2)进行STC(标准测试条件)的修正：
Vx＝Vc/(1-β(25-TC)) (1)
Ix＝Ic(1000/Qc)/(1-α(25-TC)) (2)
其中，Vx为修正后的电压数据，Vc为IV曲线扫描数据中的电压数据，Ix为修正后的电流数据，Ic为IV曲线扫描数据中的电流数据，α为光伏电站组串的短路电流温度系数，β为光伏电站组串的开路电压温度系数，TC为IV曲线扫描时的辐照度，Qc为IV曲线扫描时光伏电站组串的背板温度。其中，光伏电站组串的短路电流温度系数和光伏电站组串的开路电压温度系数从组件的技术协议中查询得到，IV曲线扫描时的辐照度和IV曲线扫描时光伏电站光伏组件的背板温度为IV曲线扫描时从环境监测仪抓取的实时数据。
S2：统计每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据中电流为0的0电流数据个数，剔除IV曲线扫描数据的0电流数据；然后根据剔除0电流数据的IV曲线扫描数据建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数并计算IV曲线函数的特征值；其中，建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数的具体方法为：
以每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据中的电压数据为自变量，电流数据为因变量，利用多项式回归的方法对每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据进行多项式拟合，建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数。
IV曲线函数的特征值包括短路电流、开路电压、最大功率、横向支柱斜率、纵向支柱斜率以及曲线斜率。
S3：计算所有IV曲线函数的特征值的平均值和标准差以及0电流数据个数的平均值和标准差，根据平均值和标准差得到特征值限值以及0电流数据限值。
具体方法为，计算所有IV曲线函数的特征值的平均值和标准差以及0电流数据个数的平均值和标准差，利用拉依达准则，根据特征值的特性确定特征值限值，其中，短路电流限值为：下限＝平均值-n标准差，开路电压限值为：下限＝平均值-n标准差，最大功率限值为：下限＝平均值-n标准差，横向支柱斜率限值为：下限＝平均值-n标准差，纵向支柱斜率限值为：上限＝平均值+n标准差，曲线斜率限值为：下限＝平均值-n标准差，0电流数据个数限值为：上限＝平均值+n标准差；其中，n为预设常数，可根据场站的实际情况，按照所需的检出比例进行调节，n值越小，临界值的对异常特征值的检出灵敏度越高，一般取n为2，对故障组件的检出水平大约为99.5％。
S4：根据特征值限值以及0电流数据限值判断每个IV曲线函数的特征值的异常情况，根据每个IV曲线函数的特征值的异常情况得到每个IV曲线函数的故障情况，根据每个IV曲线函数的故障情况得到对应光伏电站组串的故障情况。
其中，根据每个IV曲线函数的特征值的异常情况得到每个IV曲线函数的故障情况的具体方法为：
参见图2，采用决策树分类法，通过每个IV曲线函数的特征值的异常情况得到每个IV曲线函数的故障情况，具体的：
当0电流数据个数大于0电流数据个数限值时，IV曲线函数的故障为组串开路类型曲线故障；否则，判断短路电流；当短路电流小于短路电流限值，开路电压小于开路电压限值时，IV曲线函数的故障为曲线异形类型曲线故障；当短路电流小于短路电流限值，开路电压大于/等于开路电压限值时，IV曲线函数的故障为电流降低类型曲线故障；当短路电流大于/等于短路电流限值，开路电压小于开路电压限值时，IV曲线函数的故障为电压降低类型曲线故障；当短路电流大于/等于短路电流限值，开路电压大于/等于开路电压限值时，判断横向支柱斜率；当横向支柱斜率小于横向支柱斜率限值，纵向支柱斜率大于纵向支柱斜率限值时，IV曲线函数的故障为曲线异形类型曲线故障；当横向支柱斜率小于横向支柱斜率限值，纵向支柱斜率小于/等于纵向支柱斜率限值时，IV曲线函数的故障为横向支柱斜率增加类型曲线故障；当横向支柱斜率大于/等于横向支柱斜率限值，纵向支柱斜率大于纵向支柱斜率限值时，IV曲线函数的故障为纵向支柱斜率降低类型曲线故障；当横向支柱斜率大于/等于横向支柱斜率限值，纵向支柱斜率小于/等于纵向支柱斜率限值时，判断曲线斜率；当曲线斜率小于曲线斜率限值时，IV曲线函数的故障为曲率异常类型曲线故障；否则，判断最大功率；当最大功率小于最大功率限值时，IV曲线函数的故障为曲线异形类型曲线故障，否则IV曲线函数正常。
其中，参见表1，根据每个IV曲线函数的故障情况得到对应光伏电站组串的故障情况的具体方法为：
当IV曲线函数的故障为组串开路类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为组串断开会组串误配入；当IV曲线函数的故障为曲线异形类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为部分遮挡、组件电流不一致、碎裂、隐裂或热斑；当IV曲线函数的故障为电流降低类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为积灰、带状遮挡、组件衰减、碎裂或隐裂；当IV曲线函数的故障为电压降低类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为二极管短路、组件数配置错误、组件PID效应或遮挡；当IV曲线函数的故障为横向支柱斜率增加类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为组件错配、轻微的遮挡或污垢；当IV曲线函数的故障为曲率异常类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为组件老化；当IV曲线函数的故障为纵向支柱斜率降低类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为电路腐蚀或连接不良。
表1 IV曲线函数的故障与光伏电站组串的故障对应表
本发明还公开了一种光伏电站组串故障诊断装置，应用于具备组串式逆变器的光伏电站，其中，组串式逆变器具备IV曲线扫描功能，包括：数据获取模块，用于获取光伏电站每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据；0电流数据统计模块，用于统计每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据中电流为0的0电流数据个数，剔除电流为0的IV曲线扫描数据；IV曲线函数建立及特征值计算模块，用于根据剔除0电流数据的IV曲线扫描数据建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数并计算IV曲线函数的特征值；限值确定模块，用于计算所有IV曲线函数的特征值的平均值和标准差以及0电流数据个数的平均值和标准差，根据平均值和标准差得到特征值限值以及0电流数据限值；以及故障分析模块，用于根据特征值限值以及0电流数据限值判断每个IV曲线函数的特征值的异常情况，根据每个IV曲线函数的特征值的异常情况得到每个IV曲线函数的故障情况，根据每个IV曲线函数的故障情况得到对应光伏电站组串的故障情况。
本发明光伏电站组串故障诊断方法可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明光伏电站组串故障诊断方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
基于这样的理解，在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于该计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。其中，所述计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(MO)等)、光学存储器(例如CD、DVD、BD、HVD等)、以及半导体存储器(例如ROM、EPROM、EEPROM、非易失性存储器(NANDFLASH)、固态硬盘(SSD))等。
在示例性实施例中，还提供计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述光伏电站组串故障诊断方法的步骤。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor、DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
对某光伏电站采用具备IV曲线扫描功能的组串式逆变器，对46#方阵294条组串进行扫描，扫描时辐照度为983.22W/m2，温度为58.1℃，该站组串的电流温度系数为0.0005，电压温度系数为-0.0031，以1#逆变器组串pv1为例，进行计算分析，其扫描数据如表2所示。
表2 IV曲线扫描数据表
步骤1：根据组件的性能参数以及当天的测量环境数据，对逆变器测量的所有电流、电压数据进行STC标准条件的转换。
修正电压：
Vx＝Vc/(1-β(25-TC))＝Vc/(1+0.0031(25-58.1))＝Vc/0.89739
修正电流：
Ix＝Ic(1000/Qc)/(1-α(25-TC))＝Ic(1000/983.22)/(1-0.0005(25-58.1))＝Ic*1.000508
步骤2：统计出每个组串中0电流点的数量，在1#逆变器组串pv1中共有39个0电流点。
步骤3：将0电流数据点剔除。
步骤4：以电压数据为自变量，电流数据为因变量，利用多项式回归的方法对每个组串进行多项式拟合，以1#逆变器组串pv1为例，进行9次多项式拟合得到IV曲线函数如下：
IV曲线如图3所示。
步骤5：利用1#逆变器组串1的IV曲线函数，可以求出各特征值为：
零电流点个数39个，短路电流Isc＝7.8227A，开路电压Uoc＝823.5527V，最大功率Pmax＝5084.63W，横向支柱斜率Kh＝-0.001119518，纵向支柱斜率Kz＝-0.07186886，曲线斜率Kq＝-0.01369377。具体计算方法为：
短路电流：令Us＝0，求解Is的值，即为Isc，Isc＝7.8227A。开路电压：令函数Is＝0，求解Us的值，即为Uoc，Uoc＝823.5527V。最大功率：构建功率函数Ps＝F(Us)*Us，求解Ps的最大值，即为Pmax＝5084.63W，同时，可求解出Pmax对应的最大功率电压Umpp，最大功率电流Impp。横向支柱斜率：构建Is的导函数：
计算出(0,0.8*Umpp)区间内，函数Gs的平均值，为横向支柱斜率Kh＝-0.001119518。纵向支柱斜率：计算出(1.2*Umpp，Uoc)区间内，函数Gs的平均值，为纵向支柱斜率，Kz＝-0.07186886。曲线斜率：计算出(0.9*Umpp，1.1*Umpp)区间内，函数Gs的平均值，为曲线斜率，Kq＝-0.01369377。
步骤6：用同样的方法计算其它组串各特征值的大小，并求所有组串特征值的平均值和标准差，并以μ±2σ作为特征值限值。根据IV曲线故障变化的特性，零电流点个数应取上限值46个，短路电流限值应取下限，限值为7.9639A；开路电压限值应取下限，限值为814.8088V；最大功率限值应取下限，限值为5380.0497W；横向支柱斜率应取下限，限值为-0.00054488；纵向支柱斜率应取上限，限值为-0.06979；曲线斜率应取下限，限值为-0.01678。
步骤7：根据计算出的限值，可判断出1#逆变器组串pv1中，短路电流Isc、最大功率Pmax、横向支柱斜率Kh越限，有三个特征值为异常点。
步骤8：根据决策树的分类，1#逆变器组串pv1的IV曲线属于短路电流降低类型故障，经过实际检测组串pv1确实出现不规则积灰。
本发明光伏电站组串故障诊断方法，通过组串式逆变器的IV曲线扫描功能，对每个组串的IV曲线进行打点测量，在监控系统后台对IV曲线进行诊断，这种方法利用已有的组串式逆变器就能对故障进行诊断，而且扫描计算速度快，故障诊断准确性高，漏检概率小，人力成本低，具有极大的推广价值。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏电站组串故障诊断方法，应用于具备组串式逆变器的光伏电站，其中，组串式逆变器具备IV曲线扫描功能，其特征在于，所述诊断方法包括以下步骤：
S1：获取光伏电站每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据；
S2：统计每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据中电流为0的0电流数据个数，剔除IV曲线扫描数据的0电流数据；然后根据剔除0电流数据的IV曲线扫描数据建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数并计算IV曲线函数的特征值；
S3：计算所有IV曲线函数的特征值的平均值和标准差以及0电流数据个数的平均值和标准差，根据平均值和标准差得到特征值限值以及0电流数据限值；
S4：根据特征值限值以及0电流数据限值判断每个IV曲线函数的特征值的异常情况，根据每个IV曲线函数的特征值的异常情况得到每个IV曲线函数的故障情况，根据每个IV曲线函数的故障情况得到对应光伏电站组串的故障情况。
2.根据权利要求1所述的光伏电站组串故障诊断方法，其特征在于，所述S1还包括：
将IV曲线扫描数据中的电压数据通过式(1)进行标准测试条件的修正，将IV曲线扫描数据中的电流数据通过式(2)进行标准测试条件的修正：
Vx＝Vc/(1-β(25-TC)) (1)
Ix＝Ic(1000/Qc)/(1-α(25-TC)) (2)
其中，Vx为修正后的电压数据，Vc为IV曲线扫描数据中的电压数据，Ix为修正后的电流数据，Ic为IV曲线扫描数据中的电流数据，α为光伏电站组串的短路电流温度系数，β为光伏电站组串的开路电压温度系数，TC为IV曲线扫描时的辐照度，Qc为IV曲线扫描时光伏电站光伏组件的背板温度。
3.根据权利要求1所述的光伏电站组串故障诊断方法，其特征在于，所述S2中建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数的具体方法为：
以每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据中的电压数据为自变量，电流数据为因变量，利用多项式回归的方法对每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据进行多项式拟合，建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数。
4.根据权利要求1所述的光伏电站组串故障诊断方法，其特征在于，所述S2中IV曲线函数的特征值包括短路电流、开路电压、最大功率、横向支柱斜率、纵向支柱斜率以及曲线斜率。
5.根据权利要求4所述的光伏电站组串故障诊断方法，其特征在于，所述S3的具体方法为：
计算所有IV曲线函数的特征值的平均值和标准差以及0电流数据个数的平均值和标准差，利用拉依达准则，根据特征值的特性确定特征值限值，其中，短路电流限值为：下限＝平均值-n标准差，开路电压限值为：下限＝平均值-n标准差，最大功率限值为：下限＝平均值-n标准差，横向支柱斜率限值为：下限＝平均值-n标准差，纵向支柱斜率限值为：上限＝平均值+n标准差，曲线斜率限值为：下限＝平均值-n标准差，0电流数据个数限值为：上限＝平均值+n标准差；其中，n为预设常数。
6.根据权利要求5所述的光伏电站组串故障诊断方法，其特征在于，所述S4中根据每个IV曲线函数的特征值的异常情况得到每个IV曲线函数的故障情况的具体方法为：
采用决策树分类法，通过每个IV曲线函数的特征值的异常情况得到每个IV曲线函数的故障情况，具体的：
当0电流数据个数大于0电流数据个数限值时，IV曲线函数的故障为组串开路类型曲线故障；否则，判断短路电流；
当短路电流小于短路电流限值，开路电压小于开路电压限值时，IV曲线函数的故障为曲线异形类型曲线故障；当短路电流小于短路电流限值，开路电压大于/等于开路电压限值时，IV曲线函数的故障为电流降低类型曲线故障；
当短路电流大于/等于短路电流限值，开路电压小于开路电压限值时，IV曲线函数的故障为电压降低类型曲线故障；当短路电流大于/等于短路电流限值，开路电压大于/等于开路电压限值时，判断横向支柱斜率；
当横向支柱斜率小于横向支柱斜率限值，纵向支柱斜率大于纵向支柱斜率限值时，IV曲线函数的故障为曲线异形类型曲线故障；当横向支柱斜率小于横向支柱斜率限值，纵向支柱斜率小于/等于纵向支柱斜率限值时，IV曲线函数的故障为横向支柱斜率增加类型曲线故障；
当横向支柱斜率大于/等于横向支柱斜率限值，纵向支柱斜率大于纵向支柱斜率限值时，IV曲线函数的故障为纵向支柱斜率降低类型曲线故障；当横向支柱斜率大于/等于横向支柱斜率限值，纵向支柱斜率小于/等于纵向支柱斜率限值时，判断曲线斜率；
当曲线斜率小于曲线斜率限值时，IV曲线函数的故障为曲率异常类型曲线故障；否则，判断最大功率；
当最大功率小于最大功率限值时，IV曲线函数的故障为曲线异形类型曲线故障，否则IV曲线函数正常。
7.根据权利要求6所述的光伏电站组串故障诊断方法，其特征在于，所述S4中根据每个IV曲线函数的故障情况得到对应光伏电站组串的故障情况的具体方法为：
当IV曲线函数的故障为组串开路类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为组串断开会组串误配入；
当IV曲线函数的故障为曲线异形类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为部分遮挡、组件电流不一致、碎裂、隐裂或热斑；
当IV曲线函数的故障为电流降低类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为积灰、带状遮挡、组件衰减、碎裂或隐裂；
当IV曲线函数的故障为电压降低类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为二极管短路、组件数配置错误、组件PID效应或遮挡；
当IV曲线函数的故障为横向支柱斜率增加类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为组件错配、轻微的遮挡或污垢；
当IV曲线函数的故障为曲率异常类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为组件老化；
当IV曲线函数的故障为纵向支柱斜率降低类型曲线故障时，IV曲线函数对应光伏电站组串的故障情况为电路腐蚀或连接不良。
8.一种光伏电站组串故障诊断装置，应用于具备组串式逆变器的光伏电站，其中，组串式逆变器具备IV曲线扫描功能，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取光伏电站每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据；
0电流数据统计模块，用于统计每个组串式逆变器的IV曲线扫描数据中电流为0的0电流数据个数，剔除电流为0的IV曲线扫描数据；
IV曲线函数建立及特征值计算模块，用于根据剔除0电流数据的IV曲线扫描数据建立每个组串式逆变器对应的IV曲线函数并计算IV曲线函数的特征值；
限值确定模块，用于计算所有IV曲线函数的特征值的平均值和标准差以及0电流数据个数的平均值和标准差，根据平均值和标准差得到特征值限值以及0电流数据限值；
以及故障分析模块，用于根据特征值限值以及0电流数据限值判断每个IV曲线函数的特征值的异常情况，根据每个IV曲线函数的特征值的异常情况得到每个IV曲线函数的故障情况，根据每个IV曲线函数的故障情况得到对应光伏电站组串的故障情况。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述光伏电站组串故障诊断方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述光伏电站组串故障诊断方法的步骤。
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