FH OberösterreichForschung & Entwicklung

ASiC

PV-Sensorless Fault Detection (PV-SFD)

Fehlererkennung in PV-Anlagen durch virtuelle Sensoren und Wetterdaten.


Projektlaufzeit: 
12/2013 - 11/2014

Projektpartner:
Fronius International GmbH 
Vorchdorfer Straße 40
A-4643 Pettenbach

BLUE SKY Wetteranalysen
Traunmüller u. Reingruber OG
Steinhüblstraße 1
A-4800 Attnang

Fördergeber:
Land Oberösterreich

Förderprogramm:
Kooperationsprojekt des Umwelttechnik-Clusters

PV-Anlagen sind für einen Betrieb über viele Jahre und Jahrzehnte ohne besondere Wartungsvorgänge ausgelegt. Der Benutzer erwartet sich auch aufgrund der hohen Investitionskosten einen dauerhaften und wirtschaftlichen Betrieb ohne Anlagenstörungen und -ausfällen. Es ist daher wichtig, auftretendes Fehlverhalten der PV-Anlage schnell zu erkennen und dem Benutzer mitzuteilen.
Im Rahmen eines Vorprojektes (PVplus) wurden von der Firma Fronius Int. GmbH in Zusammenarbeit mit dem Austria Solar Innovation Center (ASiC) erste Möglichkeiten der Fehlererkennungsmethoden für Photovoltaikanlagen entwickelt und evaluiert. Fehlererkennung basiert dabei vorwiegend auf der Auswertung von vorhandenen Sensor-Messdaten und einer Plausibilitätsprüfung der Werte untereinander. Dabei werden die aufgezeichneten Messdaten mittels physikalischer Modelle in Referenzwerte umgewandelt, welche für einen Vergleich mit anderen Messdaten herangezogen werden können. Beispielhaft kann hierbei die Umrechnung der Einstrahlungsstärke in die Anlagenleistung erwähnt werden. Mittels mathematischer Analysen der unterschiedlichen Daten können Funktionsbeeinträchtigungen der PVAnlage aufgezeigt werden.

Im Rahmen der Fehleranalyse hat sich gezeigt, dass vor allem die Aufnahme von Messdaten durch externe Sensoren, wie beispielsweise Sonneneinstrahlung oder Temperatur, problematisch sein kann – weil diese aufgrund der hohen Kosten im überwiegenden Ausmaß gar nicht installiert werden. Im Rahmen des geplanten Projekts „PV- Sensorless fault detection“, soll nun ein wesentliches Augenmerk auf virtuelle Sensoren gelegt werden, welche die nötigen Messwerte durch andere, ohnehin vorhandene Sensoren oder Wechselrichtersignale abbilden. Es wird dadurch eine breitere Fehlererkennung bei geringeren Kosten möglich.

Virtuelle Sensoren bedienen sich vorwiegend bekannten physikalischen Zusammenhängen und ermitteln eine „Messgröße“ durch Berechnung dieser Größe aus anderen, meist einfacher oder kostengünstiger zu messenden Ersatzgrößen. Einige dieser Ersatzgrößen werden aktuell bereits in herkömmlichen Wechselrichtern erfasst.

Die wichtigste Kenngröße bei PV-Anlagen stellt sicher die auftretende Einstrahlung dar. Gerade aber Einstrahlungssensoren sind in den seltensten Fällen bei PV-Anlagen vorhanden. Deshalb soll in diesem Projekt ein besonderes Augenmerk auf den Einsatz von (online) Wetterdaten und Wetterprognosen gelegt werden. Hier bietet der Projektpartner Blue Sky Wetteranalysen besondere Expertise.

Fronius Int. ist Technologieführer im Bereich kleiner bis mittlerer PV-Wechselrichter und verfügt über umfassende Erfahrungen und Messdaten auf diesem Gebiet. Diese sind zur Entwicklung und Verifikation der angedachten Methoden essentiell.

Mathematische Modellbildung und Simulation sind neben einer ausgeprägten Kenntnis der Systemtechnik von PV-Wechselrichtern Stärken des ASiC. Diese können in dem gegenständlichen Projekt optimal eingesetzt werden.

Das Projekt "PV-SFD" wurde mit Mitteln des Landes Oberösterreich gefördert.

FH Oberösterreich Logo