光伏陣列故障診斷方法綜述

ECM和TDR均需在系統(tǒng)停止工作情況下檢測(cè)，難以做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。文獻(xiàn)在不同故障狀態(tài)下提取多種特征參數(shù)，在PSIM仿真環(huán)境下，利用事件相關(guān)度數(shù)學(xué)模型對(duì)陣列進(jìn)行故障診斷，該方法需采集多種故障狀態(tài)及不同環(huán)境下光伏電池陣列的輸出特性；文獻(xiàn)利用衛(wèi)星觀測(cè)光伏陣列所在地區(qū)的天氣情況，將模型預(yù)測(cè)得到的光伏陣列所能發(fā)出的功率與檢測(cè)得到的實(shí)際功率進(jìn)行比較，來判斷陣列是否存在故障，該方法雖能判斷陣列是否故障，但不能對(duì)故障點(diǎn)定位；文獻(xiàn)由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)通過智能學(xué)習(xí)方法診斷出故障點(diǎn)，需要集合整個(gè)陣列各故障點(diǎn)下的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如光照強(qiáng)度、溫度以及輸出功率等；文獻(xiàn)以電流檢測(cè)為手段，通過設(shè)計(jì)復(fù)雜的陣列結(jié)構(gòu)連接方式實(shí)現(xiàn)故障電池板定位，該方法需要的電流傳感器較多且該陣列結(jié)構(gòu)形式在工程上難以應(yīng)用；文獻(xiàn)采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外部環(huán)境的方法，通過模型計(jì)算出陣列的應(yīng)輸出功率，并將其與實(shí)際輸出功率比較，從而判斷陣列是否故障，這種方法難以實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的精確定位；文獻(xiàn)采用功率單元補(bǔ)償?shù)姆椒?，即?dāng)光伏電池板因故障不能發(fā)出功率時(shí)，用功率單元彌補(bǔ)損失的功率。但這里僅考慮了電池板串聯(lián)情況，實(shí)際中光伏陣列是串并聯(lián)結(jié)合的，因此該方法具有一定的局限性；文獻(xiàn)通過改變陣列結(jié)構(gòu)來減小陰影對(duì)陣列輸出特性影響，該方法在使用過程中需加入大量的開關(guān)，因而在規(guī)模光伏陣列中難以推廣；文獻(xiàn)利用3層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)定位，但該方法需要陣列大量的工作數(shù)據(jù)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供訓(xùn)練且主要針對(duì)電池板短路故障。文獻(xiàn)針對(duì)光伏組串結(jié)構(gòu)，提出通過擾動(dòng)工作電流來檢測(cè)各電池板工作電壓的方法，從而實(shí)現(xiàn)單支路光伏故障診斷。文獻(xiàn)初步研究了小型光伏陣列故障診斷方法及傳感器放置策略。表2分別給出上述方法在不間斷運(yùn)行、故障診斷和工程適用性這3方面的不足，其中紅外檢測(cè)法、ECM，TDR、智能算法、功率對(duì)比法均存在難以克服的困難，基于電特性檢測(cè)方法研究則較少，若能突破診斷方法及傳感器數(shù)量這兩個(gè)技術(shù)瓶頸則可兼具三方面潛力。

4 基于電特性檢測(cè)方法亟需解決的問題
從上述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀看基于電特性檢測(cè)方法呈現(xiàn)如下不足：未將故障點(diǎn)定位、陣列不間斷運(yùn)行、實(shí)際工程應(yīng)用性以及診斷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性有機(jī)結(jié)合；最具應(yīng)用潛力的電特性方法方面，在故障診斷方法及減少傳感器數(shù)量?jī)蓚€(gè)技術(shù)瓶頸問題上未有突破。針對(duì)基于電特性檢測(cè)規(guī)模光伏陣列故障診斷方法這一研究課題，尚未在原理上找到有效解決方案，仍存在亟需解決的科學(xué)問題，具體歸納為如下兩點(diǎn)：①電特性檢測(cè)原理，如何利用光伏陣列的內(nèi)在規(guī)律，從電特性角度，以電壓電流為檢測(cè)量分區(qū)間檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)光伏陣列不間斷運(yùn)行故障診斷及故障點(diǎn)定位；②減少傳感器數(shù)量，在實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)定位的前提下，如何利用最少的傳感器實(shí)現(xiàn)無冗余信息的傳感器配置，從而滿足低成本、高可靠性要求，加快工業(yè)應(yīng)用進(jìn)程。