Data-Driven Two-Stage Fault Detection and Diagnosis Method for Photovoltaic Power Generation

光伏系统 故障检测与隔离 阶段(地层学) 发电 断层(地质) 功率(物理) 计算机科学 电子工程 可靠性工程 电气工程 工程类 物理 地质学 古生物学 地震学 执行机构 量子力学
作者
Jihun Ha,J. Prasanth Ram,Young‐Jin Kim,Junho Hong
出处
期刊:IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:73: 1-11 被引量:5
标识
DOI:10.1109/tim.2024.3351249
摘要

Detection of abnormal photovoltaic (PV) system operation is essential to ensure safe and uninterrupted performance. In this study, the authors present a data-driven two-stage method for PV fault detection and diagnosis (FDD). We exploit an inherent characteristic of PV systems, i.e., voltage and current changes at maximum power point (MPP) caused by faults. In the first stage, fault occurrences are detected using predefined criteria based on the MPP values. The second stage employs ${I}$ ${V}$ characteristic curve data and a densely connected convolutional network (DenseNet) model to diagnose the fault type. The DenseNet model is rigorously trained using a very large dataset of ${I}$ ${V}$ curves; this ensures precise and efficient fault diagnosis. We validate our approach via simulations and hardware analyses employing a $5\times3$ PV array that initially operates normally, but then develops line-to-line faults (LLFs), open-circuit faults (OCFs), degradation faults (DFs), and partial shading faults (PSFs). We compare our DenseNet-based PV FDD model to the latest PV FDD models. The results confirmed that the new method accurately detect and diagnose PV faults.

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