Digital twin for PV module fault detection

Abstract

This paper is focused on photovoltaic (PV) installation fault detection techniques. Three methods of PV module fault detection were proposed, implemented, and tested on real PV plant located in Nürnberg, Germany. Proposed methods are based on calculation results produced using the Digital Twin (DT) concept. Power values at maximum power point (MPP) under standard test conditions are used during the calculations (as Pmpp). Pmpp distributions by each month method is based on the statistical distribution of all PV modules from the same plant grouped by months, global Pmpp distribution method uses all available data uses similar approach with no month-related specifics, and Pmpp average calculations method is based on the average points calculation for each module during the period. All of these approaches provide entirely accurate results and allow finding modules with faults. However, the boundary abnormal modules count varies in each method, and additional module-based analysis may be required based on the purpose (monosemantic results for the most abnormal modules against more comprehensive results which include boundary modules).

Prezenta lucrare se concentrează pe tehnicile de detectare a defecțiunilor instalării fotovoltaice (PV). Au fost propuse, implementate și testate trei metode de detectare a defecțiunilor modulului PV pe o instalație fotovoltaică reală situată în Nürnberg, Germania. Metodele propuse se bazează pe rezultatele calculelor realizate în baza conceptului Digital Twin (DT). Valorile puterii în punctul maxim de putere (MPP) în condiții standard de testare sunt utilizate în timpul calculelor (Pmpp). Distribuția Pmpp prin fiecare metodă lunară se bazează pe distribuția statistică a tuturor modulelor fotovoltaice din aceeași instalație grupate pe luni. Metoda globală de distribuție Pmpp utilizează toate datele disponibile, o abordare similară, fără specificații legate de lună, iar metoda calculelor medii Pmpp se bazează pe calculul punctelor medii pentru fiecare modul în timpul perioadei. Toate aceste abordări oferă rezultate complete și precise, ceea ce permite găsirea de module cu defecte. Cu toate acestea, numărul de module anormale la graniță variază în fiecare metodă și poate fi necesară o analiză suplimentară, pentru a stabili rezultate monosemantice pentru cele mai anormale module, rezultate mai cuprinzătoare care includ module de graniță.