油区分布式光伏电站运维管理中的故障诊断与修复策略

引言：全球绿色能源浪潮下，分布式光伏电站于油区应用渐广。油区利用广袤闲置土地建光伏电站，既可促能源多元化，又可降碳排。但油区高温、高湿、风沙大等恶劣气候及复杂电磁环境，加大了设备故障风险。设备一旦故障，若不及时诊断修复，就会中断发电，影响油区能源供应稳定与经济效益。因此，深入探究油区分布式光伏电站运维管理中的故障诊断与修复策略很有实际意义。

一、油区分布式光伏电站常见故障类型

1.1 光伏组件故障

热斑、隐裂和功率衰减是油区分布式光伏组件主要故障类型。热斑故障由沙尘、鸟粪等遮挡引起，被遮挡电池变为负载消耗电能并产生热量，降低发电效率且加速老化，隐裂故障由于油区风沙侵蚀和温度剧烈变化造成电池片出现肉眼难以察觉的裂纹，增大电阻阻碍电流传输，甚至引发热斑。功率衰减故障兼有自然老化和环境加速特点，高温环境下组件材料性能发生改变，电子迁移损耗加大，输出功率不断下降，三者相互影响，严重威胁光伏电站长期稳定运行。

1.2 逆变器故障

逆变器在油区运行中会遭遇诸多故障风险，过温故障上，油区高温加上散热风扇故障或者散热片积尘、通风不良等情况，就容易造成过温保护停机；过载故障大多由光照突然变强或者故障组件导致正常组件代偿性功率陡增，致使输出超出额定值，加快元器件老化甚至损坏速度；通信故障来自油区复杂电磁环境对通信线路的干扰，造成逆变器和监控系统之间数据传输中断，运维人员不能远程监控与控制，严重影响电站运行管理。

1.3 电气线路故障

油区分布式光伏电站电气线路故障主要分为短路、断路和接地三类。短路故障主要是由于电线绝缘老化、外力破坏造成的，风沙中带有的尖锐颗粒划破电线绝缘层，导致相线间或相线与大地短路，强大的电流极易引发火灾；断路故障主要是电线接头松动、腐蚀或断裂造成的，油区高温高湿环境会加速接头腐蚀，从而导致接头处接触不良、电路断开，造成发电损失；接地故障主要是设备金属外壳与大地电气连接异常，土壤酸碱度等因素腐蚀接地极，使接地电阻增大，不仅会影响设备正常工作，还会威胁到人员安全。

二、油区分布式光伏电站故障诊断方法

2.1 数据监测与故障预判

在光伏电站设备上部署传感器，实时采集光伏组件，逆变器，电气线路的电流，电压，温度，功率等运行参数，借助数据采集与监控系统（SCADA）展开动态监测。预先设定正常运行的阈值，一旦数据触发异常就会自动发出警报，像光伏组件高温伴随电流电压波动，就可以大致断定这是热斑故障。同时结合历史数据挖掘，用时间序列，神经网络等模型去剖析设备的运行规律，凭借对比实时数据和预测模型的差异，可以预先察觉潜藏的故障。比如逆变器的功率输出异常下滑，而且不符合老化趋势，就可以预估它内部有故障风险，从而做到故障的提前预警和精确锁定。

2.2 设备检测驱动的故障诊断方法

用红外热成像仪来检测光伏组件，逆变器等设备的表面温度场，通过热成像图来分析热点区域，就能迅速找到热斑，过温等故障。当组件局部温度异常上升时，大概就能判定存在热斑隐患。同时，还要配合电性能检测，对光伏组件和电气线路展开参数测定，包含I-V 曲线，开路电压，短路电流，线路电阻，绝缘电阻等。将实际测量得到的数据同标准数值比较，如果 I-V 曲线偏移标准或者绝缘电阻小于阈值，那么大概就会有组件隐裂，功率衰减或者线路短路接地等问题，从而做到全方位的故障诊断。

三、油区分布式光伏电站故障修复策略

3.1 光伏组件故障修复策略

针对油区分布式光伏电站常见故障，要开展分类修理及防范工作，热斑故障发生时，尽快清除沙尘，鸟粪等遮挡物，对损坏的电池片用专门工具更换并保证焊接牢固，还要部署智能监控系统来预警异常情况；隐裂故障处理时，轻度隐裂可以用导电银胶填补，严重隐裂就要换掉整个组件，安装时务必按照规范，而且要用红外热成像，电性能检测等方式提前排查问题；功率衰减方面，正常老化可以通过定期清理，改变安装角度维持性能，环境因素造成的衰减可以采用降温，重新封装等办法，更新老化封装材料以改善组件效率。

3.2 逆变器常见故障修复策略

逆变器运行中的过温、过载与通信故障可以采取系统性修复办法。过温故障要率先检查散热风扇运转情况，及时替换故障风扇，清除散热片上的积尘，改良通风体系，必要时候通过降低功率来控制温度；过载故障要准确找出缘由，光照太强的时候可改变组件串并联数量或者装设功率调节装置，组件故障造成的过载就得尽快修理异常的组件；通信故障要从线路检修开始，修理破损线路，校正通信参数，用屏蔽线，滤波器等办法来减弱电磁干扰，各个故障修复以后都要执行状态监测和功能检测，保证逆变器恢复正常工作。

3.3 电路故障综合修复

电路故障处理要遵照“断电排查- 准确定位- 规范修理- 测试验证”流程。短路故障出现时，立刻切断电源，运用绝缘电阻测试仪找出故障点，按照原因更新老化线缆或者增添防护手段；断路故障排查要用万用表检查接头，开关，拧紧松动部分，修补断裂线路，做好绝缘；接地故障处理要看一下接地极情况，巩固连接线路，通过加大接地极数量等办法改变接地电阻。全部故障修好之后，都要做绝缘测试，通电测试，接地体系检测，保证设备正常运转，而且创建定时巡查制度防止类似问题再次发生。

四、结论

油区分布式光伏电站运维管理联系到电站运作，发电效果及经济效益，经分析常见故障种类并采用数据分析以及设备检测等检测手段，便可以准确判定故障。针对不同的故障制订出修复计划，能够迅速回复电站运作，而且实际操作也体现了该计划行之有效。未来电站运维时需要加大电站监测，数据解析力度，改良并改善诊断修复策略，进一步提高智能化水平，从而战胜油区复杂环境带来的诸多麻烦，助力电站永续发展。

参考文献：

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