光伏发电系统的智能运维和故障在线诊断

近些年来，我国的光伏发电技术快速发展，现已成为我国最重要的能源之一。
但光伏电站的大规模的建设浪潮后，随之何来的问题便是如何高效地对新建光伏电站进行运维管理，保证光伏电站在其长达20~25年的运行周期中始终保持安全、稳定、经济运行，使光伏发电的能效最大化、并在预期年限内收回初期建设成本。

一、光伏电站运维面临的挑战

众所周知，光伏电池和光伏逆变器是光伏电站中最重要的两类设备，二者健康状态的好坏直接关系到光伏发电的效率和光伏项目的成本回收期。
但由于成本问题，大部分的分布式光伏项目并没有配备诸如红外成像摄像头、自动巡检机器人等高度智能化和自动化的运维设备，且光伏电池和光伏逆变器内在的故障一般也难以通过实时运行数据反映出来。
这给光伏电站的运维带来巨大挑战。

二、如何解决

针对以上问题，除定期组织巡检外，也可以建设光伏电站的实时在线监控及故障诊断定位系统。
在对光伏电站内各类设备进行实时运行监控的基础上，对光伏组件及光伏逆变器的运行数据进行实时在线处理并将其转化为可以反映光伏电站健康状态的指标，进而帮助光伏电站的运维人员更好地判断此时光伏电站的运行情况，为光伏电站的运行维护及后期检修工作提供参考数据。

什么类型的指标能较好的帮助运维人员判断光伏电站当前的运行状况呢？
组串电流离散率和逆变器输出离散率或许是两个能较好反映光伏组件及光伏逆变器运行状况的指标。

（一）组串电流离散率

用于评估当前气象条件下光伏组串发电性能一致性的一项重要指标，其通过分析计算各组串电流的标准差与各组串电流平均值之比，来分析和定位可能出现遮蔽或内在故障的光伏组串。

一般来说，对于一台逆变器或汇流箱下并联的光伏组串支路，在电池额定参数一致时，若处于同等光照条件、无内在及外在故障情况下，各支路电流值均应维持在一个均值上下的较小区间内。
若某一路组串存在被遮挡甚至热斑、隐裂等故障时，该支路组串电流值将会偏离原均值较多，即逆变器或汇流箱下所接光伏组串的组串电流离散率较高，体现为逆变器或汇流箱下各光伏组串电流曲线的一致性较差、发电情况恶劣。
这时便需要及时提醒光伏电站的运维人员前往进行检查和消缺，以免造成进一步的故障，进而导致发电量下降。

（二）逆变器输出离散率

用于评估当前发电条件下光伏电站所有逆变器整体处理情况的一项重要指标，其通过分析计算光伏电站内各个逆变器交流侧输出功率的标准差与各个逆变器交流侧输出功率的平均值之比，来分析和定位可能出现故障或低效运行的逆变器。

类似的，对于同一个电站内的各台光伏逆变器，在额定参数一致时，若处于同等光照条件、无内在及外在故障情况下，各逆变器交流侧输出功率值均应维持在一个均值上下的较小区间内，即一个电站下的各台光伏逆变器输出离散率较低，体现为各逆变器交流功率曲线较集中、各逆变器运行情况较稳定。

若某一台逆变器存在内在或外在等故障时，除报警和停机外，该逆变器输出功率值将会偏离原均值较多，即一个电站下的各台光伏逆变器输出离散率较高，体现为各逆变器交流功率曲线较分散，这时同样需要及时提醒光伏电站的运维人员前往进行检查和消缺，以免造成进一步的故障，进而导致发电量下降。

通过以上两类数据化的离散率指标，可以及时发现光伏电池及光伏逆变器的潜在问题，并为光伏电站的日常运维工作提供指导性意见，进而保障光伏发电能效的最大化。
大量现场运行经验表明，通过离散率指标及时发现和定位问题后并进行及时消缺，能将光伏电站整体发电效率提升5%~10%左右。

三、解决方案

CET-6602中的离散率分析功能，可结合当前天气情况，对由通讯管理机等数采装置采集得到的光伏组串支路电流数据、光伏逆变器交流侧输出有功功率数据等实时运行数据进行同步分析，在离散率越限时产生告警提醒运维人员并自动定位可能的故障组串及低效逆变器，提供对应的诊断意见，助力光伏电站实现高效运维管理。

同时，CET-6602中的离散率分析功能也支持灵活配置离散率分析计算通道，以解决光伏电站内逆变器类型众多和参数不一、逆变器下接入组串形式众多等问题。
为方便光伏电站的运维管理人员对光伏系统的历史运行情况进行综合分析，离散率分析功能中也支持按日生成并导出组串电流离散率运行分析报表、逆变器输出离散率运行分析报表。

审核编辑 黄宇