[发明专利]一种大型并网太阳能光伏电站实时故障检测方法

权利要求书

1.一种大型并网太阳能光伏电站实时故障检测方法，其特征在于,利用MATLAB/Simulink中模拟理论光伏发电站，实现理论光伏发电站，使其实时产生与实际光伏发电站相似的直流电，在Simulink中的理论光伏电站实时获取辐照度和光伏组件温度数据，并模拟产生的光伏输出，使用开发的统计工具Z-分数进行异常值检测，将实际光伏电站的单个光伏串的直流功率与理论光伏电站的平均直流功率光伏串进行比较，通过Z-分数数值和基于Z-分数阈值的比较结果，进行检测和识别故障。

2.如权利要求1所述的一种大型并网太阳能光伏电站实时故障检测方法，其特征在于，所述Z-分数得出一个数值，表明实际光伏发电站的光伏串功率与理论光伏发电站的光伏串功率平均值之间的差异，计算公式如下：

式中，Z-分数(k)是实际光伏电站中第k个光伏串的综合分数，其在给定时刻的功率为P_Str(k)，mean_P_Str_Th和stdev_Th是同时出现的理论光伏电站光伏串的平均值和标准偏差。

3.如权利要求2所述的一种大型并网太阳能光伏电站实时故障检测方法，其特征在于，所述检测和识别故障分为两个主要阶段，第一阶段初始化理论光伏发电站，确定故障下的Z-分数范围；第二阶段，每隔15分钟从实际光伏电站获取一次辐照度和温度的实时数据，Z-分数根据实际光伏电站的光伏串功率、平均光伏串功率和相应时间理论光伏电站光伏串功率的标准偏差计算得出，将给定时间的结果Z-分数与确定的范围进行比较，确定故障条件和故障类型。

4.如权利要求3所述的一种大型并网太阳能光伏电站实时故障检测方法，其特征在于，所述确定故障下的Z-分数范围，故障包括光伏组件故障，线上的部分阴影或污损，单个光伏串或多个光伏串失败。

5.如权利要求4所述的一种大型并网太阳能光伏电站实时故障检测方法，特征在于，所述光伏组件故障，实际光伏发电站有多个光伏串联连接的光伏组件构成，在一个光伏串中，理论光伏发电站站中使用相同尺寸的光伏串，如果光伏组件停止工作，光伏串电压将降低，最终降低光伏光伏串功率，对于不同大小的光伏串，范围会有所不同，当光伏组件发生故障时，计算光伏串功率，使用以下公式：

P_Str＝(S×N)-(S×F)

式中，P_Str为故障光伏组件影响下的光伏光伏串功率，S为光伏组件尺寸，N为光伏串中光伏组件数量，F为光伏串中故障光伏组件数量。

6.如权利要求5所述的一种大型并网太阳能光伏电站实时故障检测方法，特征在于，所述线上的部分阴影或污损，是部分遮阳或污损导致光伏串的辐照度降低。

7.如权利要求6所述的一种大型并网太阳能光伏电站实时故障检测方法，特征在于,所述单个光伏串或多个光伏串失败，当整个光伏串停止工作，则直流功率为0kW，在这种情况下，计算Z-分数的值，同时考虑到如果一个光伏串中超过一半的光伏组件不工作，则该光伏串产生的电压为其他光伏串的一半，这将导致最大功率点跟踪模块隔离此类光伏串，致使整个并联光伏阵列的电压降低。

8.如权利要求3所述的一种大型并网太阳能光伏电站实时故障检测方法，特征在于:所述第二阶段，每隔15分钟从实际光伏电站获取数据，算法使用每个光伏串的对应P_Str值计算Z-分数，已安装的实际光伏发电站数据记录器配置为以15分钟的间隔下载和存储电子表格，电子表格包括当时实际光伏电站所有串的辐照度、光伏组件温度和串功率，该算法的实时响应主要取决于样本到达时间和数据处理时间，一旦P_Str(k)、mean_P_Str_Th、stdev_Th、辐照度和光伏组件温度的测量值和值可用，算法将开始模拟，并在故障发生时同时突出显示结果，该阶段计算一组样本的均值和标准差，然后计算Z-分数。