ES2533317A9 - Automatic detection method and diagnosis of operating faults in distributed photovoltaic solar installations, based on the comparison of their energy productions - Google Patents

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ES2533317A9 ES201430369A ES201430369A ES2533317A9 ES 2533317 A9 ES2533317 A9 ES 2533317A9 ES 201430369 A ES201430369 A ES 201430369A ES 201430369 A ES201430369 A ES 201430369A ES 2533317 A9 ES2533317 A9 ES 2533317A9
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Luis NARVARTE FERNÁNDEZ
Eduardo Lorenzo Pigueiras
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Abstract

Método de detección automática y diagnóstico de fallos de operaciones en instalaciones solares fotovoltaicas distribuidas.#El método solo requiere la medida de los datos de producción de energía, de manera que el material necesario por parte del operador de la instalación fotovoltaica se basa en un equipo capaz de medir la energía producida por las instalaciones y cuyo equipo puede ser el propio contador de energía de una vivienda o el contador incorporado en el inversor de la instalación en sí. En cualquier caso por parte de la entidad que realiza los análisis, se precisa de equipos que permitan la adquisición y el análisis de los datos de energía medidos, para llevar a cabo el envío de esos datos desde el contador de energía hasta el servidor donde se ejecutan los propios análisis, para que la información sea transferida y almacenada bien por ficheros de texto, bien por servicios Web, mediante los cuales se establece la comunicación entre usuario y servidor de forma automática, siendo almacenados los datos en una base de datos y tratados por un servidor de cálculo.Method of automatic detection and diagnosis of operations failures in distributed photovoltaic solar installations. # The method only requires the measurement of the energy production data, so that the material required by the operator of the photovoltaic installation is based on equipment able to measure the energy produced by the facilities and whose equipment can be the own energy meter of a house or the meter incorporated in the inverter of the installation itself. In any case by the entity that performs the analysis, equipment is required that allows the acquisition and analysis of the measured energy data, to carry out the sending of that data from the energy meter to the server where it is they perform the analysis themselves, so that the information is transferred and stored either by text files, or by Web services, through which communication between user and server is established automatically, the data being stored in a database and processed by a calculation server.

Description

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MÉTODO DE DETECCIÓN AUTOMÁTICA Y DIAGNÓSTICO DE FALLOS DE OPERACIÓN EN INSTALACIONES SOLARES FOTOVOLTAICAS DISTRIBUIDAS, BASADO EN LA COMPARACIÓN DE SUS PRODUCCIONES DE ENERGÍA METHOD OF AUTOMATIC AND DIAGNOSTIC DETECTION OF OPERATION FAILURES IN SOLAR PHOTOVOLTAIC FACILITIES DISTRIBUTED, BASED ON THE COMPARISON OF YOUR ENERGY PRODUCTIONS

DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

Objeto de la invención Object of the invention

La presente invención se refiere a un método de detección automática y diagnostico de fallos de operación en instalaciones solares fotovoltaicas distribuidas, basándose en la comparación de sus producciones de energía, requiriendo únicamente la medida de los propios datos de producción de energía como dato de entrada. The present invention relates to a method of automatic detection and diagnosis of operating failures in distributed photovoltaic solar installations, based on the comparison of their energy productions, requiring only the measurement of the energy production data themselves as input data.

Sector de la técnica Technical sector

La metodología de predicción propuesta se encuadra en el sector energético, concretamente en la producción de electricidad por energía fotovoltaica. The proposed prediction methodology is part of the energy sector, specifically in the production of electricity by photovoltaic energy.

Antecedentes de la invención Background of the invention

La generación fotovoltaica supone un cambio de paradigma, desde la generación centralizada, a una generación distribuida. En particular, los sistemas fotovoltaicos residenciales se caracterizan por una importante dispersion geográfica, de condiciones climáticas, una gran variedad de componentes, modelos, tecnologías, orientaciones e inclinaciones. Esto obliga a organizar de una forma muy distinta la fase de operación y mantenimiento. Cuando un mismo operador tiene que hacerse cargo de varios miles o decenas de miles de instalaciones distribuidas geográficamente a través de un país entero, The photovoltaic generation supposes a paradigm shift, from the centralized generation, to a distributed generation. In particular, residential photovoltaic systems are characterized by an important geographical dispersion, climatic conditions, a wide variety of components, models, technologies, orientations and inclinations. This forces to organize the operation and maintenance phase in a very different way. When the same operator has to take care of several thousand or tens of thousands of facilities distributed geographically throughout an entire country,

o incluso de todo el continente europeo, es imposible llevarlo a cabo acudiendo a cada sitio para detectar averías o problemas de baja productividad en las instalaciones En tal sentido pueden citarse las siguientes referencias: or even of the whole European continent, it is impossible to carry it out by going to each site to detect breakdowns or problems of low productivity in the facilities In this sense, the following references can be cited:

-J. Leloux, L. Narvarte, D. Trebosc, Review of the performance of residential PV systems in Belgium, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012. -J. Leloux, L. Narvarte, D. Trebosc, Review of the performance of residential PV systems in Belgium, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012.

-J. Leloux, L. Narvarte, D. Trebosc, Review of the performance of residential PV systems in France, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012. -J. Leloux, L. Narvarte, D. Trebosc, Review of the performance of residential PV systems in France, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012.

imagen2image2

-J. Leloux, L. Narvarte, D. Trebosc, Performance analysis of 10,000 residential PV systems in France and Belgium, EUPVSEC26, 2011. -J. Leloux, L. Narvarte, D. Trebosc, Performance analysis of 10,000 residential PV systems in France and Belgium, EUPVSEC26, 2011.

Adicionalmente, por una cuestión de costes, la gran mayoría de estas instalaciones fotovoltaicas no posee sistemas de monitorización que permitan conocer la irradiancia incidente sobre los paneles, ni la temperatura del aire y de los paneles. En consecuencia, para poder ser de aplicación a la mayoría de las instalaciones fotovolaicas domésticas, los métodos de detección de fallos sólo se pueden basar en los datos de producción tomados por los contadores de energía, imposibilitando algunos métodos de detección de fallos que se aplican en el contexto de las plantas solares centralizadas de gran tamaño Additionally, due to costs, the vast majority of these photovoltaic installations do not have monitoring systems that allow to know the incident irradiance on the panels, nor the temperature of the air and the panels. Consequently, in order to be applicable to most domestic photovolastic installations, fault detection methods can only be based on production data taken by energy meters, making it impossible to detect some failure detection methods that are applied in the context of large centralized solar plants

En tal sentido, pueden citarse las siguientes referencias: In this regard, the following references can be cited:

--
Patente US2012084027A1, System and method for monitoring performance of a US2012084027A1, System and method for monitoring performance of a

photovoltaic array, 2011. photovoltaic array, 2011.

--
Martínez-Moreno, F., Lorenzo, E., Muñoz, J. and Moretón, R. (2012), On the Martínez-Moreno, F., Lorenzo, E., Muñoz, J. and Moretón, R. (2012), On the

testing of large PV arrays. Prog. Photovolt: Res. Appl., 20: 100–105. testing of large PV arrays. Prog. Photovolt: Res. Appl., 20: 100-105.

doi: 10.1002/pip.1102. doi: 10.1002 / pip.1102.

Durante los últimos dos años, gracias a los últimos avances en la tecnología del campo de las telecomunicaciones, se han creado empresas especializadas en la monitorización de los sistemas fotovoltaicos por contadores inteligentes equipados de telemática. Estas empresas ofrecen un servicio, por lo general, basado en GPRS o Internet, a un coste relativamente bajo. Los datos de producción energética se leen directamente de los medidores de producción, a intervalos de tiempo de un minuto a una hora, lo que abre las puertas a un conjunto totalmente nuevo de análisis de rendimiento y de detección de ciertos tipos de problemas de una manera que era casi imposible imaginar hace unos años. Estas empresas tienen un núcleo de negocios y un conocimiento técnico que pertenece al campo de las telecomunicaciones. Por tanto, favorecen la adquisición de los datos procedentes de los contadores de numerosos sistemas fotovoltaicos, pero todavía carecen de métodos avanzados de análisis de los sistemas, y como consecuencia son incapaces de deducir problemas ocultos a partir de los datos monitorizados. Los análisis que ofrecen son deficientes y muy pocos precisos. Consisten básicamente en realizar factores de rendimiento que relacionan la energía producida instantánea, con la radiación solar instantánea, generalmente obtenida de un proveedor externo de datos. During the last two years, thanks to the latest advances in the field of telecommunications technology, companies specializing in the monitoring of photovoltaic systems by smart meters equipped with telematics have been created. These companies offer a service, usually based on GPRS or Internet, at a relatively low cost. Energy production data is read directly from production meters, at intervals of one minute to one hour, which opens the doors to a whole new set of performance analysis and detection of certain types of problems in a way It was almost impossible to imagine a few years ago. These companies have a core business and technical knowledge that belongs to the field of telecommunications. Therefore, they favor the acquisition of data from the counters of numerous photovoltaic systems, but they still lack advanced methods of system analysis, and as a consequence they are unable to deduce hidden problems from the monitored data. The analyzes they offer are poor and very few accurate. They basically consist of performing performance factors that relate the instantaneous energy produced, with the instantaneous solar radiation, generally obtained from an external data provider.

imagen3image3

funcionamiento de una instalación fotovoltaica. De hecho, los líderes mundiales de la monitorización de sistemas fotovoltaicos lo emplean de forma sistemática, pudiéndose citar las siguientes referencias: operation of a photovoltaic installation. In fact, the world leaders in the monitoring of photovoltaic systems use it systematically, and the following references can be cited:

5 5

-SolarGIS (http://solargis.info/) -Rtone (http://rtone.fr/) -ISM Solar (http://www.ismsolar.com/) -SolarEdge (http://www.solaredge.com/) -SolarGIS (http://solargis.info/) -Rtone (http://rtone.fr/) -ISM Solar (http://www.ismsolar.com/) -SolarEdge (http: //www.solaredge. com/)

10 -SMA Solar Technology (http://www.sma.de/) -Green Power Monitoring (http://www.greenpowermonitor.com/) 10 -SMA Solar Technology (http://www.sma.de/) -Green Power Monitoring (http://www.greenpowermonitor.com/)

Este parámetro se define como la relación entre la energía que un sistema fotovoltaico This parameter is defined as the relationship between the energy that a photovoltaic system

15 inyecta realmente a la red, y la que inyectaría un hipotético sistema fotovoltaico ideal, entendido como uno cuyas células solares trabajasen siempre a la temperatura de referencia (25ºC) y que, por lo demás, estuviese totalmente libre de pérdidas: 15 really injects the network, and the one that would inject a hypothetical ideal photovoltaic system, understood as one whose solar cells always worked at the reference temperature (25 ° C) and, otherwise, were totally free of losses:

E(T ) E(T ) PpE (T) E (T) Pp

PR == PR ==

Pp G(T )Pp G (T)

G(t)dtG (t) dt

* ∫ * * ∫ *

G T G G T G

20 Donde: 20 Where:

-E es la producción real inyectada a la red; -G es la radiación real que incide en el panel fotovoltaico; -Pp es la potencia pico propia de la instalación; -E is the actual production injected into the network; -G is the real radiation that affects the photovoltaic panel; -Pp is the peak power of the installation;

25 - G* es la irradiancia de referencia cuyo valor es 1000 W/m2. 25 - G * is the reference irradiance whose value is 1000 W / m2.

Como índice de calidad para la detección de fallos, el PR presenta varios inconvenientes importantes: As a quality index for fault detection, the PR has several important drawbacks:

• Por ser su referencia excesivamente general, no permite diferenciar entre pérdidas • Because it is its excessively general reference, it does not allow differentiating between losses

30 inevitables (temperatura, conversión DC/AC, etc.) y evitables (averías, desconexiones, etc.), por lo que dificulta su utilización contractual; 30 unavoidable (temperature, DC / AC conversion, etc.) and avoidable (breakdowns, disconnections, etc.), making it difficult to contract;

El PR es una relación directa entre la producción energética de la instalación y la radiación que incide en ella. Se ha comprobado que este factor no es lo suficientemente estable para poder detectar fallos en las instalaciones, y que The PR is a direct relationship between the energy production of the installation and the radiation that affects it. It has been proven that this factor is not stable enough to detect faults in the facilities, and that

debido a la acumulación de calor que provocan los tejados de las viviendas, y que provoca un descenso del valor del PR. due to the accumulation of heat caused by the roofs of the houses, and that causes a decrease in the value of the PR.

Por otra parte, por definición, el PR requiere el conocimiento de la radiación solar. Los datos de radiación solar provenientes de la mayoría de los proveedores muestran en general errores significativos, lo que provoca la ambigüedad del PR calculado. De forma particular, la calidad de los datos de radiación solar tomados de satélites se ve muy afectada por las altas nubosidades y las posiciones solares bajas sobre el horizonte, la presencia de nieve, o en presencia de nubosidades muy elevadas. On the other hand, by definition, PR requires knowledge of solar radiation. The solar radiation data from most suppliers generally shows significant errors, which causes the ambiguity of the calculated PR. In particular, the quality of solar radiation data taken from satellites is greatly affected by high clouds and low solar positions on the horizon, the presence of snow, or in the presence of very high clouds.

Los datos de radiación solar, cuando se precisan en resoluciones temporales horarias o infra horarias, implican un coste anual relativamente importante en relación a los presupuestos disponibles para llegar a cabo la operación y mantenimiento de las instalaciones fotovoltaicas domésticas. The solar radiation data, when required in temporary hourly or infra-hourly resolutions, implies a relatively significant annual cost in relation to the budgets available to carry out the operation and maintenance of domestic photovoltaic installations.

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Descripción de la invención Description of the invention

La invención consiste en un método para la detección automática de fallos en sistemas fotovoltaicos distribuidos que sólo requiere la medida de los datos de producción de energía. The invention consists of a method for automatic fault detection in distributed photovoltaic systems that only requires the measurement of energy production data.

De forma mas concreta, el método que se prevé consiste en comparar la producción energética de una instalación con las producciones energéticas de sus instalaciones vecinas, en donde la entidad responsable de la instalación realiza un análisis mediante el equipamiento apropiado para conseguir los datos de energía medidos, efectuando el envío de dichos datos mediante GPRS o por Internet, desde un contador resultante de energía hasta el respectivo servidor donde se ejecutan los análisis. More specifically, the expected method is to compare the energy production of an installation with the energy production of its neighboring facilities, where the entity responsible for the installation performs an analysis using the appropriate equipment to obtain the measured energy data , by sending said data through GPRS or over the Internet, from a resulting energy meter to the respective server where the analyzes are executed.

Para ello, el material necesario por parte del operador de la instalación fotovoltaica es un equipo capaz de medir la energía producida por las instalaciones. Este equipo puede ser el propio contador de energía de una casa, o el contador incorporado en el inversor (convertidor DC/AC) de la instalación en sí. Por parte de la entidad que realiza los análisis, se precisa de equipos que permitan la adquisición y análisis de los datos de energía medidos. Los datos se envían por GPRS o por Internet desde el contador hasta el servidor donde se ejecutan los análisis. La información puede ser transferida y almacenada, bien por ficheros de texto, bien por Servicios web mediante los cuales se establece la comunicación datos, y son tratados por un servidor de cálculo de tipo “cloud”, en “servidor en la nube”. For this, the necessary material by the operator of the photovoltaic installation is a device capable of measuring the energy produced by the installations. This equipment can be the own energy meter of a house, or the meter built into the inverter (DC / AC converter) of the installation itself. On the part of the entity that performs the analysis, equipment is required that allows the acquisition and analysis of the measured energy data. The data is sent by GPRS or by Internet from the counter to the server where the analyzes are executed. The information can be transferred and stored, either by text files, or by Web Services through which data communication is established, and are processed by a “cloud” type calculation server, in “cloud server”.

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El método desarrollado es capaz de detectar problemas de funcionamiento únicamente en la identificación de las variaciones anormales de un indicador de productividad que caracteriza el buen funcionamiento de la instalación, y cuya construcción no requiere el conocimiento de sus condiciones de funcionamiento. Un requisito particular, por lo tanto, para este indicador, es su estabilidad durante el funcionamiento normal de la instalación. Este procedimiento hace un uso extensivo de las correlaciones espaciales y temporales entre los datos de producción de energía de los sistemas fotovoltaicos vecinos, y el indicador resultante ha sido denominado como “Índice de Productividad Relativa” (IPR), ya que se basa en la comparación entre las instalaciones vecinas y similares, es decir, semejantes. The developed method is able to detect operating problems only in the identification of abnormal variations of a productivity indicator that characterizes the proper functioning of the installation, and whose construction does not require knowledge of its operating conditions. A particular requirement, therefore, for this indicator, is its stability during normal operation of the installation. This procedure makes extensive use of spatial and temporal correlations between the energy production data of neighboring photovoltaic systems, and the resulting indicator has been referred to as the "Relative Productivity Index" (IPR), since it is based on the comparison between neighboring and similar facilities, that is, similar.

El Índice de Productividad Relativa (IPR) consiste en la relación entre la producción normalizada de una instalación determinada y las producciones normalizadas de las instalaciones próximas geográficamente. El objetivo es relacionar instalaciones que se encuentran en las mismas condiciones físicas y ambientales. Por tanto, el IPR es un factor que relaciona la producción normalizada de una instalación con la producción normalizada de instalaciones que poseen condiciones similares. Se expresa como: The Relative Productivity Index (IPR) consists in the relationship between the normalized production of a given installation and the standardized productions of geographically nearby installations. The objective is to relate facilities that are in the same physical and environmental conditions. Therefore, the IPR is a factor that relates the standardized production of a facility with the standardized production of facilities that have similar conditions. It is expressed as:

fF IPR = Cref fC fF IPR = Cref fC

Donde: Where:

F F

--
Cf es el factor de capacidad de la instalación “foco”, o instalación que se requiere Cf is the capacity factor of the “focus” installation, or installation that is required

analizar. analyze.

--
ref Cf es el factor de capacidad de referencia para la instalación “foco”, construido a ref Cf it is the reference capacity factor for the “focus” installation, built to

partir de las producciones energéticas de las instalaciones “semejantes”. from the energy productions of the "like" facilities.

El factor de capacidad de un sistema fotovoltaico i durante un intervalo de tiempo δt se define por: The capacity factor of a photovoltaic system i during a time interval δt is defined by:

i Ei (δt)i Ei (δt)

fC (δt) = Ppi ΔT fC (δt) = Ppi ΔT

Donde: Where:

Ei (δt)Ei (δt)

-es la energía medida en el contador durante el intervalo de tiempo δt; -es la potencia pico del sistema; -is the energy measured in the counter during the time interval δt; -is the peak power of the system;

imagen6image6

-ΔT es la resolución temporal con la que se mide la energía producida. -ΔT is the temporal resolution with which the energy produced is measured.

Una vez calculados estos factores de capacidad, se pueden calcular los ratios entre factores de capacidad de una instalación Foco y una instalación semejante i: Once these capacity factors have been calculated, the ratios between capacity factors of a Focus installation and a similar installation can be calculated:

Focus Focus

i Focus −Peer fC (δt)i Focus −Peer fC (δt)

ii

ρ (δt) =ρ (δt) = ρ (δt) = ρ (δt) =

C C Peer C C Peer

ii

fC (δt) fC (δt)

Sobre el conjunto de los valores históricos disponibles, se calcula la mediana y la desviación estándar de estos ratios respectivamente como: On the set of available historical values, the median and standard deviation of these ratios are calculated respectively as:

-Mediana: -Median:

i )i)

µ1/2 (ρC µ1 / 2 (ρC

-Desviación estándar: -Standard deviation:

ii imagen71 ii 2ii image7 1 ii 2

σ =σ(ρC )= ∑[ρC (t) −µ1/ 2 (ρC )]σ = σ (ρC) = ∑ [ρC (t) −µ1 / 2 (ρC)]

N N

Estas desviaciones estándar se utilizan como factores de ponderación para generar un factor de capacidad de referencia a partir de los factores de capacidad de todas las semejantes, por un método que pertenece a la familia de los métodos geoestadísticos llamados “kriging”: These standard deviations are used as weighting factors to generate a reference capacity factor from the capacity factors of all similar ones, by a method that belongs to the family of geostatistical methods called "kriging":

i Focus −Peer ii Focus −Peer i

λ=λ = N λ = λ = N

i i

Una vez calculados estos factores de ponderación (lambda), se calcula el factor de capacidad de referencia por kriging utilizando los factores de capacidad de cada una de las semejantes y los factores de ponderación lambda correspondientes a cada semejante: Once these weighting factors (lambda) have been calculated, the reference capacity factor is calculated by kriging using the capacity factors of each of the similar ones and the lambda weighting factors corresponding to each similar:

ref iref i

fC (δt) = Kriging ( fC (δt), λi ) fC (δt) = Kriging (fC (δt), λi)

El IPR se obtiene a continuación haciendo el ratio de los factores de capacidad de la instalación foco con su correspondiente referencia: The IPR is then obtained by making the ratio of the capacity factors of the focus facility with its corresponding reference:

imagen8image8

imagen9image9

imagen10image10

IPR (δt) = C f ref (δt)IPR (δt) = C f ref (δt)

C C

Una vez calculado este factor de calidad IPR, la detección automática de los fallos se realiza mediante el establecimiento de un umbral de detección de fallos que corresponde a una cierta variación del valor instantáneo del IPR respecto a su valor mediano. Para ello calculamos la mediana y la desviación estándar del IPR, de forma análoga a los cálculos realizados previamente sobre las instalaciones semejantes: Once this IPR quality factor has been calculated, the automatic fault detection is carried out by establishing a fault detection threshold that corresponds to a certain variation in the instantaneous value of the IPR with respect to its median value. For this, we calculate the median and the standard deviation of the IPR, analogously to the calculations made previously on similar facilities:

-Mediana: -Median:

µ1/2 (IPRk (δt)) µ1 / 2 (IPRk (δt))

Desviación estándar: Standard deviation:

σ(IPR (δt))= imagen111 ∑[IPR (δt) −µ1/ 2 (IPR )]2 σ (IPR (δt)) = image11 1 ∑ [IPR (δt) −µ1 / 2 (IPR)] 2

N N

El umbral establecido para la detección de fallos se fija de tal manera que la probabilidad de emitir una falsa alarma al operador del sistema fotovoltaico (señal un fallo cuando no existe) sea tan sólo del 0,3%. Según la teoría estadística, suponiendo que la dispersión de los valores de IPR se asemeja a una distribución gausiana, este umbral corresponde a un valor de tres veces la desviación estándar por debajo del valor mediano: The threshold set for fault detection is set in such a way that the probability of issuing a false alarm to the operator of the photovoltaic system (signal a fault when it does not exist) is only 0.3%. According to statistical theory, assuming that the dispersion of the IPR values resembles a Gaussian distribution, this threshold corresponds to a value three times the standard deviation below the median value:

IPR θ =µ1/ 2 (IPR )− 3σ(IPR) IPR θ = µ1 / 2 (IPR) - 3σ (IPR)

Un valor de IPR inferior a este umbral da lugar a la emisión de un aviso de detección de fallo. An IPR value below this threshold results in the issuance of a fault detection warning.

Una vez detectado un fallo i, se le puede atribuir una pérdida energética ∆Ei mediante la diferencia entre el valor del IPR instantáneo y su valor mediano. Se cuantifica mediante la suma de las pérdidas correspondientes a cada fallo i detectado, ∆Ei, como: Once a fault i has been detected, an energy loss ∆Ei can be attributed by the difference between the instantaneous IPR value and its median value. It is quantified by the sum of the losses corresponding to each failure i detected, ∆Ei, as:

ΔE = FP ⋅ E* ΔE = FP ⋅ E *

i ii i ii

Donde: -FPi es el factor de pérdidas asociado al fallo i, dado por: Where: -FPi is the loss factor associated with failure i, given by:

− IPR - IPR

IPR mediana iIPR medium i

FP = i IPR FP = i IPR

mediana median

imagen12image12

1one

* = E* = E

Ei iIi

1− FPi 1− FPi

5 Según lo referido, el método de la invención se basa en la comparación de la producción energética de la instalación con las producciones energéticas de sus instalaciones vecinas; haciendo un uso extensivo de las correcciones espaciales y temporales pertenecientes a la familia de los procedimientos geoestadísticos l lamados “Kriging”, entre los datos de producción de energía de los sistemas fotovoltaicos vecinos. 5 As mentioned, the method of the invention is based on the comparison of the energy production of the installation with the energy productions of its neighboring facilities; making extensive use of spatial and temporal corrections belonging to the family of geostatic procedures called “Kriging”, among the energy production data of neighboring photovoltaic systems.

10 El indicador resultante se ha denominado “índice de productividad relativa” (IPR), ya que se basa en la comparación entre las instalaciones vecinas y similares, es decir, semejantes. 10 The resulting indicator has been called the “relative productivity index” (IPR), since it is based on the comparison between neighboring and similar facilities, that is, similar.

El método no requiere el conocimiento de la radiación solar incidente sobre los paneles The method does not require knowledge of the incident solar radiation on the panels

15 fotovoltaicos, ni requiere calcular el índice de calidad comúnmente empleado y denominado Performance Ratio (PR). 15 photovoltaic, nor does it require calculating the quality index commonly used and called the Performance Ratio (PR).

Además, mediante el método de la invención se lleva a cabo el establecimiento automático de umbrales de detección de fallos por el simple calculo de la desviación estándar del IPR; Furthermore, by means of the method of the invention, the automatic establishment of fault detection thresholds is carried out by simple calculation of the standard deviation of the IPR;

20 además de ser capaz de cuantificar la pérdida energética asociada a cada fallo detectado, a partir tan solo de la diferencia entre el valor del IPR instantáneo y su valor medio. 20 in addition to being able to quantify the energy loss associated with each fault detected, based only on the difference between the instantaneous IPR value and its average value.

Por último, mediante el método de la invención, es posible medir los datos de producción energética mediante la incorporación de contadores inteligentes equipados de un sistema de Finally, by means of the method of the invention, it is possible to measure the energy production data by incorporating smart meters equipped with a system of

25 telemática, permitiendo medir los datos de producción energética de las propias instalaciones fotovoltaicas y transmitirlos por GPRS desde dichos contadores inteligentes hasta un servidor de Internet, así como almacenar almacenarlos en una base de datos y procesarlos por un motor de calculo ejecutado desde un servidor de Internet, siendo facilitados los resultados al cliente por un servidor Web. 25 telematics, allowing to measure the energy production data of the photovoltaic installations themselves and transmit them by GPRS from said smart meters to an Internet server, as well as store them in a database and process them by a calculation engine executed from a server Internet, the results being provided to the client by a Web server.

30 30

Descripción de los dibujos Description of the drawings

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña la presente To complement the description that will then be made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, the present is accompanied

35 memoria descriptiva, formando parte integrante de la misma, un plano en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: The descriptive report, forming an integral part of it, a plan where the following is illustrated and not limited to:

imagen13image13

La figura 1.-Muestra una gráfica correspondiente al valor calculado de los IPR, PR y umbral de detección de fallos con datos horarios durante un periodo de un año en una instalación fotovoltaica domestica concreta. Figure 1.- Shows a graph corresponding to the calculated value of the IPR, PR and fault detection threshold with hourly data for a period of one year in a specific domestic photovoltaic installation.

Modo de realización preferente de la invención Preferred embodiment of the invention

A modo de ejemplo, se ha aplicado este método de detección automática de fallos durante un periodo de un año, sobre una instalación fotovoltaica ubicada en Bélgica, cuyos datos de producción energética se han medido cada hora. Esta instalación posee 3.944 instalaciones cercanas que pueden ser instalaciones semejantes potenciales, y de las cuales también se han adquirido los datos de producción energética correspondiente. La producción energética de las instalaciones fotovoltaicas ha sido medida por contadores inteligentes equipados de un sistema de telemática. Los datos han sido transmitidos por GPRS desde los contadores hasta un servidor Internet, y han sido almacenados en una base de datos MySQL. Los datos han sido procesados por un motor de cálculo programado en PHP y los resultados han sido facilitados al cliente por un servicio Web en XML. As an example, this method of automatic fault detection has been applied over a period of one year, on a photovoltaic installation located in Belgium, whose energy production data has been measured every hour. This facility has 3,944 nearby facilities that can be potential similar facilities, and of which the corresponding energy production data has also been acquired. The energy production of photovoltaic installations has been measured by smart meters equipped with a telematics system. The data has been transmitted by GPRS from the counters to an Internet server, and has been stored in a MySQL database. The data has been processed by a calculation engine programmed in PHP and the results have been provided to the client by an XML Web service.

Se han calculado los valores de IPR a nivel horario y para un año de funcionamiento, correspondientes a los datos de producción energética de esta instalación, tomada como foco, respecto de sus vecinas, tomadas como semejantes. La figura 1 muestra la comparación entre los valores de IPR calculados y los valores de PR calculados por los métodos clásicos que caracterizan el estado de la técnica. Como se puede apreciar en tal figura 1, el PR muestra importantes fluctuaciones durante el conjunto del año, haciendo muy difícil la detección y cuantificación de fallos de funcionamiento que exigen un indicador de calidad preciso. El IPR muestra por su parte una estabilidad mucho más alta en la mayoría de los momentos del año, y una caída de su valor en momentos puntuales asociados a fallos que pueden ser fácilmente identificados. En el presente caso, se ha evaluado que la importancia energética de los fallos detectados ha representado unas pérdidas energéticas anuales del 2,8%. The IPR values have been calculated at the hourly level and for one year of operation, corresponding to the energy production data of this installation, taken as a focus, with respect to its neighbors, taken as similar. Figure 1 shows the comparison between the calculated IPR values and the PR values calculated by the classical methods that characterize the state of the art. As can be seen in this figure 1, the PR shows significant fluctuations during the whole year, making it very difficult to detect and quantify malfunctions that require an accurate quality indicator. The IPR shows a much higher stability at most times of the year, and a drop in value at specific times associated with failures that can be easily identified. In the present case, it has been assessed that the energy importance of the failures detected has represented annual energy losses of 2.8%.

Claims (3)

imagen1image 1 1.-Método de detección automática y diagnóstico de fallos de operación en un sistema solar fotovoltaico distribuido, caracterizado por que comprende: 1.-Method of automatic detection and diagnosis of operating faults in a distributed photovoltaic solar system, characterized in that it comprises: -calcular un índice de productividad relativa, IPR, que relaciona la producción normalizada del sistema solar fotovoltaico distribuido a analizar y las producciones normalizadas de una pluralidad de sistemas solares fotovoltaicos distribuidos vecinos, según la siguiente fórmula: -Calculate a relative productivity index, IPR, which relates the normalized production of the distributed photovoltaic solar system to be analyzed and the standardized productions of a plurality of neighboring distributed photovoltaic solar systems, according to the following formula: Focus Focus f (δt)IPR (δt) = C ref fC (δt) f (δt) IPR (δt) = C ref fC (δt) siendo fCF es el factor de capacidad del sistema solar fotovoltaico distribuido a being fCF is the capacity factor of the photovoltaic solar system distributed to analizar y fCref un factor de capacidad de referencia construido a partir de las analyze and fCref a reference capacity factor constructed from the producciones energéticas de los sistemas solares fotovoltaicos distribuidos vecinos; donde el factor de capacidad de un sistema solar fotovoltaico distribuido i durante un intervalo de tiempo δt se define por: energy productions of neighboring distributed photovoltaic solar systems; where the capacity factor of a distributed photovoltaic solar system i during a time interval δt is defined by: Ei (δt)Ei (δt) fCi (δt) = ifCi (δt) = i Pp ΔT Pp ΔT Ei (δt)Ei (δt) siendo la energía medida en dicho sistema solar fotovoltaico distribuido i the energy being measured in said distributed photovoltaic solar system i Ppi Ppi durante el intervalo de tiempo δt, la potencia pico de dicho sistema solar during the time interval δt, the peak power of said solar system fotovoltaico distribuido i y ΔT la resolución temporal con la que se mide la energía distributed photovoltaic i and ΔT the temporal resolution with which energy is measured producida; produced; y donde el factor de capacidad de referencia fCref se calcula por kriging utilizando los and where the reference capacity factor fCref is calculated by kriging using the PeeriPeeri factores de capacidad fC (δt) de cada uno de los sistemas solares fotovoltaicos capacity factors fC (δt) of each of the photovoltaic solar systems distribuidos vecinos y los factores de ponderación lambda correspondientes a cada uno de ellos según la siguiente fórmula: distributed neighbors and the lambda weighting factors corresponding to each of them according to the following formula: ref iref i f (δt) = Kriging ( f (δt), λi ).f (δt) = Kriging (f (δt), λi). CC DC -realizar la detección automática de los fallos mediante el establecimiento de un umbral de detección de fallos que corresponde a una cierta variación del valor instantáneo de dicho índice de productividad relativa, IPR, con respecto a su valor mediano. - Perform automatic fault detection by establishing a fault detection threshold that corresponds to a certain variation of the instantaneous value of said relative productivity index, IPR, with respect to its median value. 2.-Método de detección automática y diagnóstico de fallos de operación en un sistema solar fotovoltaico distribuido según la reivindicación 1, caracterizado por que el umbral de detección de fallos se establece en función de la desviación estándar del índice de productividad relativa. 2. Method of automatic detection and diagnosis of operating faults in a distributed photovoltaic solar system according to claim 1, characterized in that the fault detection threshold is set based on the standard deviation of the relative productivity index. -11-eleven imagen2image2 fotovoltaico distribuido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por distributed photovoltaic according to any of the preceding claims, characterized by que la pérdida energética ΔEi asociada a cada fallo i detectado es cuantificada a partir de la that the energy loss ΔEi associated with each fault i detected is quantified from the 5 diferencia entre el valor del índice de productividad relativa instantáneo IPR iy su valor 5 difference between the value of the instantaneous relative productivity index IPR and its value mediano IPR , según la siguiente fórmula: medium IPR, according to the following formula: mediana median ΔE = FP ⋅ E* ΔE = FP ⋅ E * i ii i ii donde FPi es el factor de pérdidas asociado al fallo i, dado por: where FPi is the loss factor associated with failure i, given by: IPR − IPR IPR - IPR mediana imedium i FP = i IPR FP = i IPR mediana median 10 y Ei* es la energía que produciría el sistema solar fotovoltaico distribuido en ausencia del fallo i: 10 and Ei * is the energy that would be produced by the distributed photovoltaic solar system in the absence of failure i: *1*one Ei = Ei .1− FPi Ei = Ei .1− FPi 4.-Método de detección automática y diagnóstico de fallos de operación en un sistema solar 15 fotovoltaico distribuido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende: 4.-Method of automatic detection and diagnosis of operating faults in a distributed photovoltaic solar system according to any of the preceding claims, characterized in that it comprises: -medir los datos de producción energética del sistema solar fotovoltaico distribuido a analizar y los sistemas solares fotovoltaicos distribuidos vecinos mediante contadores inteligentes; -measure the energy production data of the distributed solar photovoltaic system to be analyzed and the neighboring distributed solar photovoltaic systems by means of smart meters; 20 -transmitir dichos datos desde dichos contadores inteligentes hasta un servidor de Internet; -almacenar dichos datos en una base de datos y procesarlos por un motor de calculo ejecutado desde un servidor de Internet; -facilitar los resultados al cliente por un servidor Web. 20 -transmit said data from said smart meters to an Internet server; - store said data in a database and process it by a calculation engine executed from an Internet server; -Facilitate the results to the client by a Web server. -12-12
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