[发明专利]一种光伏阵列通信故障探测和定位方法

说明书

本发明公开一种基于时域反射的光伏阵列通信故障探测和定位方法，包括如下步骤：（1）、执行光伏阵列故障检测和定位预处理：发送混沌测试信号到无故障、健康状态的光伏阵列，接收回波信号并对其进行自相关运算；重复上述过程，对光伏阵列进行N次扫描，对自相关运算进行累加平均，分别获得自相关曲线数据作为健康状态光伏阵列时域反射特征“基线”数据和光伏阵列时域反射特征“系统噪声”测试数据；将健康状态光伏阵列所测的时域反射特征“基线”数据和“系统噪声”测试数据分析比较待测光伏阵列的系统噪声特征值；（2）执行光伏阵列故障检测和定位处理过程。和传统的时域反射测量方法相比，本发明具有距离分辨率高，抗噪声性能好的优点。

技术领域

本发明公开一种基于时域反射的光伏阵列通信故障探测和定位方法，属于光伏阵列故障诊断技术领域。

背景技术

近年来，光伏技术由于具有无污染性、成本低、效率高、资源普遍性、灵活发电等优势，成为各国竞相发展的产业技术。随着光伏发电的快速发展，一些严重的问题也突显出来，其中光伏组件老化和故障带来的电气系统安全问题尤为突出。如何减少光伏阵列组件故障发生率成为光伏产业技术中亟待解决的问题之一。

光伏阵列故障除了包括由于恶劣环境因素导致的电池板单体出现裂纹、老化等硬件故障和热斑效应等，还有一类故障必须引起重视，即光伏阵列的通信故障。光伏阵列的通信故障主要包括电池单体间的开路、短路，连接时的接线错误，安装时的电池板型号不匹配以及电缆、接头老化问题导致的电弧等传输故障。这类故障不会对电池板本身造成巨大的伤害，但会严重影响光伏阵列的发电量和发电效率，所以必须要对光伏阵列各环节进行状态监测和故障诊断。通过对光伏阵列大量采集信息进行数据监控，从中提取有用信息，判断出相应阵列的正常与故障状态，及时发现，及时处理，以确保光伏发电系统的发电量和发电效率。

现有技术中光伏阵列故障的检测和定位研究，主要包括以下几种：一种是基于多传感器的电压、电流测量法，该方法通过在光伏阵列组件中分层安装电压或者电流传感器，通过测量电压或者电流信号的变化进行故障串检测和定位。这种方法需要对原先安装好的光伏阵列组件进行重新布置，而且由于光伏阵列组件数目众多，进行电压、电流传感器布置复杂且增加了成本，实用性较差。一种是利用故障组件和正常组件在工作时温度存在较大差异，通过安装红外摄像仪进行故障组件定位的方法，该方法定位精度高但是成本高且故障定位精度取决于红外摄像仪的精度，同时对于那些轻微故障使组件温差不明显的故障无法辨别。一种是利用时域反射法进行光伏阵列组件的故障定位，该方法将脉冲信号输入光伏阵列组件串中，通过对反射信号的异常进行分析，判断出组件的故障类型和在阵列中所处的位置，测量方法简单。但是脉冲信号抗干扰能力弱，且在故障定位时，距离分辨率低，故障点的时域反射特征和位置不易识别。

发明内容

本发明是基于时域反射测量特征对光伏阵列的通信故障进行探测和定位的。和传统时域反射方法不同，本发明主要是选用一种具有较强自相关性及与其他信号间具有较弱互相关性的混沌测试信号，利用测试信号本身较强的自相关性得到光伏阵列的时域反射特征来提高测试的准确度。本发明是通过以下技术方案实现的：

一种光伏阵列通信故障探测和定位方法，包括如下步骤：

(1)、执行光伏阵列故障检测和定位预处理：

S1:发送混沌测试信号到无故障、健康状态的光伏阵列，接收回波信号并对其进行自相关运算；

S2:重复上述过程，对光伏阵列进行N次扫描，对自相关运算进行累加平均，获得自相关曲线数据作为健康状态光伏阵列时域反射特征“基线”数据；

S3：再次对健康状态下的光伏阵列进行N次扫描，对自相关运算进行累加平均，获得自相关曲线数据作为健康状态光伏阵列时域反射特征“系统噪声”测试数据；

S4:将健康状态光伏阵列所测的时域反射特征“基线”数据和“系统噪声”测试数据相减并取绝对值，作为健康状态光伏阵列的系统噪声特征值；