光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命检测方法

摘要

本发明公开了一种光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命检测方法，首先，采用相关向量机(Relative Vector Machine,RVM)构建健康光伏逆变器效率计算器，然后，在线实时监测光伏逆变器输入电压、电流与输出电压、电流信号，并计算其转换效率，进而获取光伏逆变器故障征兆参数时间序列；基于故障征兆参数时间序列数据，构建光伏逆变器的复合粒子退化过程模型，通过获取退化轨迹粒子的剩余寿命预测值，并在线更新退化过程模型，最终实现光伏逆变器的在线剩余寿命评估。本发明能够实现光伏逆变器的在线状态监测与剩余寿命评估，为光伏逆变器健康状况评估和视情维修提供依据，能够保障光伏发电系统的可靠运行及电网的安全稳定。

主权项

一种光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用相关向量机(Relative Vector Machine,RVM)构建健康光伏逆变器效率计算器；(2)在线实时采集光伏逆变器输入电压、输入电流和输出电压、输出电流信号，实时计算并获取光伏逆变器转换效率，并给出光伏逆变器的失效阈值(3)利用步骤(1)的健康逆变器效率计算器与步骤(2)所获取的光伏逆变器工作过程中的转换效率，每间隔Δt时间，计算并获取光伏逆变器实时工作过程中的故障征兆参数，构建故障征兆参数时间序列其中为当前第k时刻的故障征兆参数，其中，故障征兆参数的计算方法为：设光伏逆变器实时工作于第k时刻的输入电压为U_k、负载为Z_k，则第k时刻光伏逆变器的故障征兆参数计算方法为：以U_k、Z_k作为步骤(1)所构建健康逆变器效率计算器的输入，则经过健康光伏逆变器效率计算器运算后的输出即为第k时刻工作条件下光伏逆变器处于健康状态下的转换效率η_{k_health}，而第k时刻光伏逆变器的实际转换效率为η_k，则第k时刻光伏逆变器的故障征兆参数为${\eta }_k^{*},{\eta }_k^{*}=\frac{{\eta }_k}{{\eta }_{k\_health}}\times 100\%;$(4)利用步骤(3)中的故障征兆参数时间序列数据，建立当前第k时刻下的光伏逆变器的复合粒子退化过程模型其中η^*故障征兆参数，f_i(t)为光伏逆变器实际退化过程所分解的第i个退化轨迹粒子，p_i为退化轨迹粒子f_i(t)的权值，n为退化轨迹粒子的个数，t为时间变量；(5)采用步骤(4)所建立的光伏逆变器复合粒子退化过程模型中所确定的退化轨迹粒子，分别进行剩余寿命预测，获取当前第k时刻的各退化轨迹粒子对应的剩余寿命T_i,k；(6)确定当前第k时刻的退化轨迹粒子权值p_i，具体步骤为：(6.1)光伏逆变器第k时刻的故障征兆参数为k时刻与k‑1时刻的时间间隔为Δt＝t_k‑t_k‑1，其中t_k与t_k‑1分别为k时刻、k‑1时刻对应的时间，求取采用相应退化轨迹粒子f_i(t)进行单步预测的时间间隔误差Δt_i,error，即：令求得则利用退化轨迹粒子进行单步预测的时间间隔误差为Δt_1,error＝t_1,x‑t_k‑1‑Δt；令则可求得故障征兆参数与的时间间隔则利用退化轨迹粒子f₂(t)＝μ_kt+σ_kW(t)进行单步预测的时间间隔误差为Δt_2,error＝t_2,x‑Δt；(6.2)权值${\hat{p}}_i=\frac{1}{\sqrt{2\pi ·{10}^{-4}}}{e}^{-\frac{{{\mathrm{\Delta t}}_{k,error}}^2}{2·{10}^{-4}}},i=1,2;$(6.3)权值归一化后得$p_i=\frac{{\hat{p}}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\hat{p}}_i},n=2;$(7)利用步骤(5)获取的各退化粒子轨迹对应的剩余寿命和步骤(6)所确定的退化轨迹粒子权值，最终得到当前第k时刻下的光伏逆变器的剩余寿命为其中p_i为k时刻退化轨迹粒子f_i(t)的权值，T_i,k为第k时刻利用退化轨迹粒子f_i(t)所预测的剩余寿命,i＝1,2,…,n；(8)k＝k+1时刻重复步骤(3)‑(8)，即可实现光伏逆变器的在线剩余寿命评估。