[发明专利]三电平光伏逆变器结构性故障的效能损失综合评估方法

说明书

本发明公开了一种三电平光伏逆变器结构性故障的效能损失综合评估方法，包括：基于三电平光伏逆变器仿真模型，从暂态和稳态两个角度考虑，分别计算各类结构性故障的暂态功率损失占比Δη_T和稳态功率损失占比Δη_S；对各类故障的暂态、稳态效能损失进行评估，运用最优最劣法和熵值法分别确定主客观评估权重，并利用主客观权重之间的离差平方和最小化、目标层综合评估值最大化组合优化模型，求取暂态、稳态主观和客观权重的分配系数；计算各类结构性故障综合评估权重，从而构造出逆变器结构性故障效能损失综合评估因子。本发明能衡量在各类结构性故障时的效能损失程度与故障严重程度，从而为三电平光伏逆变器智能化运维与监控提供参考。

技术领域

本发明涉及一种三电平光伏逆变器结构性故障的效能损失综合评估方法，属于光伏电站运维与监控技术相关领域。

背景技术

光伏逆变器是光伏发电系统的枢纽设备，通过控制开关器件实现直流到交流的转换。光伏逆变器的运行状况对于整个光伏发电系统的可靠运行具有重要的影响。然而，光伏电站实际所处的自然环境一般较为恶劣，内部的设备都会长期承受高电应力和高热应力。同时，电网和直流侧扰动的影响也会提高光伏逆变器的故障发生率，导致效能损失。所以有必要对光伏逆变器各类结构性故障进行效能损失评估，对故障严重程度和效能损失程度进行量化分析。

目前，三电平光伏逆变器应用较为广泛。相比于传统的两电平逆变器，三电平光伏逆变器所需功率开关器件数量更多，电路拓扑结构更加复杂，发生故障的可能性更高，故障形式更加多样化，这将直接影响到故障诊断分析与效能评估的快速性和准确性。

另一方面，影响效能评估准确性的因素还包括评估方法的合理性。现有的评估方法多数是以正常运行的光伏电站整体作为评估对象。如系统能效PR值作为全球公认的关键效能指标，对于衡量光伏系统整体在正常运行条件下的发电性能具有指导意义。不过以系统能效PR值来评估光伏电站的效能，通常是将月或年当作时间单位，评估指标选择影响光伏电站效能的地理位置、气象条件、光照强度等因素，更偏向于光伏系统正常运行时的效能评估，不适用于光伏系统内部器件由于故障引发的效能损失评估。在目前仅有的几种故障效能损失评估方法中，层次分析法成为评估的首选策略，但在评估的指标过多时，数据统计量大，计算过程过于繁琐，导致评估权重难以确定。

因此，对于光伏逆变器的效能评估现有方法存在一定不足，特别是针对三电平光伏逆变器在故障情况下的效能损失评估研究则涉及更少。所以，建立一种针对光伏并网逆变器在各类结构性故障情况下的效能损失评估方法，有效衡量光伏逆变器故障的严重性并量化效能损失程度，成为亟需解决的一大难题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术对三电平光伏逆变器在故障情况下的效能损失评估方面研究的不足，提出一种三电平光伏逆变器结构性故障的效能损失综合评估方法，以期能有效衡量光伏逆变器故障的严重性并量化效能损失程度，从而能兼顾故障暂态、稳态情况，改善评估流程，减少数据处理量，提高效能损失评估的快速性和准确性。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种三电平光伏逆变器结构性故障的效能损失综合评估方法的特点包括以下步骤：

步骤1、获取光伏电站系统中三电平光伏逆变器结构性故障的类别，并统计三电平光伏逆变器结构性故障的类别包括有ε类元器件的开路和短路故障；

将三电平光伏逆变器结构性故障造成的暂态功率损失值ΔP_T和稳态功率损失值ΔP_S作为评估指标，基于建立的三电平光伏逆变器结构性故障仿真模型，用于模拟各类故障并获取评估指标具体数值；

步骤2、利用式(1)和式(2)分别得出三电平光伏逆变器的第j类结构性故障造成的暂态功率损失占比Δη_T(j)和稳态功率损失占比Δη_S(j)：