张洁琼
特变电工新疆新能源股份有限公司 陕西省西安市 710119
摘要：本文根据各光伏支路子集内各光伏支路在预设时间段内的电流数据，得到各采样时间下光伏支路子集内所有光伏支路的电流值的平均值；当平均值大于预设平均值时，当前采样时间为有效时刻点，并统计预设时间段内所有的有效时刻点的个数；当统计有效时刻点个数大于预设有效时刻点个数时，统计各光伏支路在有效时刻点的零电流个数和/或偏低电流个数；当零电流个数大于预设零次数时存在电流零故障，当偏低电流个数大于预设偏低次数时存在电流偏低故障。通过改方法有效提升了光伏电站支路故障判断的准确性。
关键词：光伏；支路异常；故障诊断
随着全球光伏产业的蓬勃发展，整体装机容量逐年增加，如何通过有效的手段减少故障损失成为日益关注的问题。光伏电站中，光伏支路是数量最多且最为核心的设备，同时也是最容易发生故障造成电量损失的环节。
目前，各企业在进行电站运维过程中，主要通过监控系统对故障支路进行判断，但因电站现场组串、支路数量多，数据刷新频率快，通讯不稳定等原因，导致光伏电站支路故障判断的准确性较低，进而造成较多误判，最终导致运维人员对判断出的故障支路放任不管，造成较大的电量损失。本文主要基于作者实际工作经验，简要的分析光伏电站支路异常诊断方法，以供借鉴。
1 异常支路诊断方法及流程
本文中的光伏电站支路异常诊断方法包括以下步骤：
S1：划分子集：获取光伏电站内的所有支路父设备，将与同一支路父设备连接的所有光伏支路划分为一个光伏支路子集。其中，针对不同的应用场景，支路父设备类型不同，当光伏电站采用集中式逆变器时，支路父设备为汇流箱；当光伏电站采用组串式逆变器时，支路父设备为组串式逆变器；
S2：获取数据：获取各光伏支路子集内各光伏支路在预设时间段内的电流数据；
S3：计算平均值：在计算集合内各光伏支路在各采样时刻的电流值平均值时，首先需要过滤掉瞬时异常值，再计算各采样时间下光伏支路子集内所有光伏支路的电流值的平均值；
S4：统计有效点：当S3计算的各采样时刻的平均值大于预设平均值时，当前采样时间为有效时刻点，并统计预设时间段内所有的有效时刻点的个数，得到统计有效时刻点个数；
S5：判断是否异常：当S4统计的有效时刻点个数大于预设有效时刻点个数时，进行步骤A和/或步骤B；步骤A：统计各光伏支路在有效时刻点的电流值为零的个数，得到各光伏支路的零电流个数；当光伏支路的零电流个数大于预设零次数时，当前光伏支路存在电流零故障；步骤B：统计各光伏支路在有效时刻点的电流值小于预设偏低电流值的个数，得到各光伏支路的偏低电流个数；当光伏支路的偏低电流个数大于预设偏低次数时，当前光伏支路存在电流偏低故障。
2 诊断方法应用
按照以上提到的光伏电站支路异常诊断方法，在某50MW光伏电站进行验证，验证电站采用组串式逆变器，支路父设备为组串式逆变器；预设数据获取时间段为8:00到22:00，定时每日22:00启动故障判断方法。首先获取每台逆变器各支路在8:00到22:00之间各采样点的电流数据，将各光伏支路在预设时间段内的电流数据进行重构，按照矩阵型结构划分，定义采用时间节点为横向，一个集合下各光伏支路的序列为纵向，各支路电流值与采样时间形成矩阵结构。然后，在横向各采样时间节点上，求一个集合下对应纵向各光伏支路电流值的平均值，得到各采样时间下光伏支路子集内所有光伏支路的电流值的平均值。
在计算集合内各光伏支路的电流值的平均值时，首先根据各光伏支路在预设时间段内的电流数据，得到各采样时间下光伏支路子集内所有光伏支路的电流值，然后过滤掉电流值中大于最大电流预设值和小于最小电流预设值的电流值，在完成过滤后计算各采样时间下光伏支路子集内所有光伏支路的电流值的平均值。本文中，最大电流预设值为15A，最小电流预设值为0A，以避免明显错误数据的影响。
根据历史经验和光伏电站的实际情况，预设平均值为2A。遍历所有采样时间的光伏支路的电流值的平均值，判断平均值是否大于2A，若计算的当前采样时间的光伏支路的电流值的平均值大于2A，则统计当前采样时间为一个有效时刻点，并统计有效时刻点的个数，得到统计有效时刻点个数。
预设有效时刻点个数与电流数据采样的持续时间和时间间隔有关，当采样的时间间隔为5分钟时，采样的持续时间为30分钟，优选预设有效时刻点个数设置为6次。本文中采样时间间隔为5分钟，预设有效时刻点个数为6，即统计有效时刻点个数大于6时，进行统计各光伏支路在有效时刻点的电流值为零的个数和电流值小于预设偏低电流值的个数，得到各光伏支路的零电流个数和偏低电流个数，进而基于各光伏支路的零电流个数进行电流零故障和电流偏低故障的判断。当光伏支路的零电流个数大于预设为零次数时，当前光伏支路存在电流零故障，记录该光伏支路为零故障，生成告警信息并启动故障预警。当光伏支路的偏低电流个数大于预设偏低次数时，当前光伏支路存在电流偏低故障，生成告警信息并启动故障预警。
参见图1为实际获取的部分电流数据。参见图2为若干光伏支路的判断结果。
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3 结语
本文通过获取各光伏支路子集内各光伏支路在预设时间段内的电流数据，根据各光伏支路在预设时间段内的电流数据，得到各采样时间下光伏支路子集内所有光伏支路的电流值的平均值，然后根据平均值得到统计有效时刻点个数，进而基于统计有效时刻点个数进行光伏支路存在电流零故障或电流偏低故障的判断，实现了组件、组串等光伏支路的电流为零及偏低故障的判断方法，为设备的智能监控实现提供了方案和方法。该方法应用广泛，可以应用于智能汇流箱、组串逆变器等光伏支路故障监测，为智能故障诊断提供可行实用的方案和方法。并且实现了对光伏电站组串支路电流为零的准确判断，避免了误判，进而可精确计算支路电流为零的故障情况下的损失，对光伏支路处于故障情况下的效能损失评价提供依据。结合光伏场站实际情况，从支路为零组串准确定位及故障支路造成的电量损失两个方面，提供专业的分析方法，提高光伏电站光伏支路的电流零故障的准确判断，提升场站运维评估能力。
参考文献
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