informИнформатикаInformatics1816-03012617-6963UIIP NASB10.37661/1816-0301-2023-20-2-96-110inform-1231Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИINFORMATION TECHNOLOGYМетодика и программное средство поиска аномалий в данных телеметрии солнечной электростанции на основе анализа нормализованных значений мощностиMethods and software for anomalies searching in the telemetry data of a solar power plant based on the normalized power analysishttps://orcid.org/0000-0001-9324-8790ВалевичС. В.VаlevichS. V.

Валевич Сергей Вадимович, магистр технических наук, аспирант

ул. П. Бровки, 6, Минск, 220013

Sergey V. Vаlevich, M. Sc. (Eng.), Postgraduate Student

st. P. Brovki, 6, Minsk, 220013

https://orcid.org/0009-0006-8750-0738ДикК. С.DzickK. S.

Дик Константин Сергеевич, аспирант

ул. П. Бровки, 6, Минск, 220013

Konstantine S. Dzick, Postgraduate Student

st. P. Brovki, 6, Minsk, 220013

kanstantind@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0002-2252-0835ПилецкийИ. И.PileckiI. I.

Пилецкий Иван Иванович, кандидат физико-матема- тических наук, доцент, доцент кафедры информатики

ул. П. Бровки, 6, Минск, 220013

Ivan I. Pilecki, Ph. D. (Phys.-Math.), Associate Professor, Associate Professor Department of Informatics

st. P. Brovki, 6, Minsk, 220013

ianmenski@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7074-6172КрузеИ.KruseI.

Крузе Ингмар, директор

Людвиг-Фейербах-Штрассе, 69, Нюрнберг, 90489

Kruse Ingmar, CEO

Ludwig-Feuerbach-Straße, 69, Nürnberg, 90489

zlovredny@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4033-4238АсимовР. М.AsimovR. M.

Асимов Рустам Мустафьевич, кандидат технических наук, директор

ул. Кульман, 9, Минск, 220100

Roustam M. Asimov, Ph. D. (Eng.)

st. Kulman, 9, Minsk, 220100

zlovredny@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9658-2866ОсиповичВ. С.AsipovichV. S.

Осипович Виталий Семенович, кандидат технических наук, доцент, технический директор

360 Кинг Стрит, Чарльстон, Южная Каролина, 29401

Vitali S. Asipovich, Ph. D. (Eng.), Associate Professor

360 King Street, Charleston, SC, 29401

zlovredny@gmail.comБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and RadioelectronicsSunsniffer, LTDSunsniffer, LTDООО «Сенсотроника»Sensotronica LTDNovotech Lab INCNovotech Lab INC20232906202320296110Copyright © Валевич С.В., Дик К.С., Пилецкий И.И., Крузе И., Асимов Р.М., Осипович В.С., 20232023Валевич С.В., Дик К.С., Пилецкий И.И., Крузе И., Асимов Р.М., Осипович В.С.Vаlevich S.V., Dzick K.S., Pilecki I.I., Kruse I., Asimov R.M., Asipovich V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inf.grid.by/jour/article/view/1231

Цели. В связи с увеличением количества солнечных электростанций актуальной задачей становится автоматизация мониторинга их работоспособности. Поиск аномалий в работе солнечных электростанций – одна из основных составляющих мониторинга. Цель исследования заключается в разработке новых методик и программных алгоритмов поиска аномалий в работе солнечных панелей на основе результатов работы цифрового двойника, созданного и обученного по данным телеметрии солнечной электростанции.Методы. Методика основана на статистических исследованиях отклонений значений мощности в точке максимально эффективной работы солнечной панели, рассчитанной цифровым двойником. Кроме того, введено нормализованное значение мощности максимально эффективной работы солнечной панели для более точной кластеризации и поиска аномалий.Результаты. С помощью разработанной методики поиска аномалий в данных телеметрии за полгода наблюдений обнаружены 18 аномалий в работе солнечных панелей электростанции. Все случаи проанализированы на предмет причин возникновения аномалий в работе солнечных панелей.Заключение. Установлено, что при использовании в анализе отклонений нормализованных значений мощностей в точке максимальной мощности PN возможно обнаружение аномальной работы отдельных панелей. Рассчитан уровень отклонения нормализованных значений в точке максимальной мощности, свидетельствующий о наличии аномалии в работе солнечной панели.

Objectives. In connection with the increase in the number of solar power plants, the automation of monitoring their performance becomes an urgent task. The search for anomalies in the operation of solar power plants is one of the main components of monitoring. The purpose of the study is to develop new methods and software algorithms for finding anomalies in the operation of solar panels based on the results of a digital twin created and trained according to the telemetry data of a solar power plant.Methods. The developed technique is based on statistical studies of deviations of power values at the point of maximum efficient operation of the solar panel calculated by the digital twin. In addition, a normalized value of the power in the maximum efficient operation of the solar panel was introduced for more accurate clustering and anomaly search.Results. Using the developed method of static search for half a year of observations, 18 anomalies were detected in the operation of the solar panels of the power plant. All cases are analyzed for the causes of anomalies in the operation of solar panels.Conclusion. It has been established that when using normalized power values in the analysis of deviations at the point of maximum power PN, it is possible to detect abnormal operation of individual panels. The level of deviation of the normalized values at the point of maximum power was calculated, indicating the presence of an anomaly in the operation of solar panel.

солнечная панельнормализованное значение мощностипоиск аномалийточка максимальной мощностисолнечная электростанциятелеметрияsolar panelnormalized power valueanomaly searchmaximum power pointsolar power planttelemetryReferencesDorin, P. Modelling and simulation of photovoltaic cells / P. Dorin, C. Farcas, I. Ciocan // ACTA Technica Napocensis. – 2008. – Vol. 49, no. 1. – Р. 42–47.Dorin P., Farcas C., Ciocan I. Modelling and simulation of photovoltaic cells. ACTA Technica Napocensis, 2008, vol. 49, no. 1, pp. 42–47.Modeling and simulation of energy recovery from a photovoltaic solar cell / Adeniyi O. D. [et al.] // Nigerian J. of Technological Research. – 2016. – Vol. 11. – Р. 26–31.Adeniyi O. D., Ali D. A., Olutoye M. A., Adeniyi M. I., Azeez O. S., …, Eniafe B. O. Modeling and simulation of energy recovery from a photovoltaic solar cell. Nigerian Journal of Technological Research, 2016, vol. 11, pp. 26–31.MATLAB/Simulink based modelling of solar photovoltaic cell / T. Salmi [et al.] // Intern. J. of Renewable Energy Research. – 2012. – Vol. 2, no. 2. – Р. 213–218.Salmi T., Bouzguenda M., Gastli A., Masmoudi A. MATLAB/Simulink based modelling of solar photovoltaic cell. International Journal of Renewable Energy Research, 2012, vol. 2, no. 2, pp. 213–218.Tina, G. Monitoring and diagnostics of photovoltaic power plants / G. Tina, F. Cosentino, C. Ventura // Renewable Energy in the Service of Mankind / ed. A. Sayigh. – Springer, Cham, 2016. – Vol. 2. – Р. 505–516.Tina G., Cosentino F., Ventura C. Monitoring and diagnostics of photovoltaic power plants. Renewable Energy in the Service of Mankind. In A. Sayigh (ed.), Springer, Cham, 2016, vol. 2, pp. 505–516.Ibbini, M. Analysis and design of a maximum power point tracker for a stand-alone photo voltaic system using simscape / M. Ibbini, A. Adawi // Intern. J. of Advanced Trends in Computer Science and Engineering. – 2019. – Vol. 8, no. 1. – Р. 54–57.Ibbini M., Adawi A. Analysis and design of a maximum power point tracker for a stand-alone photo voltaic system using simscape. International Journal of Advanced Trends in Computer Science and Engineering, 2019, vol. 8, no. 1, pp. 54–57.Rashid, Md. M. Design and construction of the solar photovoltaic simulation system with the implementation of MPPT and boost converter using Matlab/Simulink / Md. M. Rashid, A. Habib, M. Mahdi Hasan // Asian J. of Current Research. – 2018. – Vol. 3, no. 1. – Р. 27–36.Rashid Md. M., Habib A., Mahdi Hasan M. Design and construction of the solar photovoltaic simulation system with the implementation of MPPT and boost converter using Matlab/Simulink. Asian Journal of Current Research, 2018, vol. 3, no. 1, pp. 27–36.Flatness-based control for the maximum power point tracking in a photovoltaic system / G.-A. Leopoldo [et al.] // Energies. – 2019. – Vol. 12. – P. 1843–1862. https://doi.org/10.3390/en12101843Leopoldo G.-A., Belem S., Otniel P.-R., Juan C. Á.-V., Pánfilo R. M.-R., Rigoberto M.-M. Flatness-based control for the maximum power point tracking in a photovoltaic system. Energies, 2019, vol. 12, pp. 1843–1862. https://doi.org/10.3390/en12101843Modeling of PV module with consideration of environmental factors / N. Kishor [et al.] // 2010 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conf. Europe (ISGT Europe), Gothenburg, Sweden, 11–13 Oct. 2010. – Gothenburg, 2010. – Р. 121–126.Kishor N., Villalva M., Mohanty S. R., Filho E. Modeling of PV module with consideration of environmental factors. 2010 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe (ISGT Europe), Gothenburg, Sweden, 11–13 October 2010. Gothenburg, 2010, pр. 121–126.Simulation of PV array output power for modified PV cell model / N. Kishor [et al.] // 2010 IEEE Intern. Conf. on Power and Energy, Kuala Lumpur, Malaysia, 29 Nov. – 01 Dec. 2010. – Kuala Lumpur, 2010. – Р. 533–538.Kishor N., Mohanty S. R., Villalva M., Filho E. Simulation of PV array output power for modified PV cell model. 2010 IEEE International Conference on Power and Energy, Kuala Lumpur, Malaysia 29 November – 01 December 2010. Kuala Lumpur, 2010, рр. 533–538.Steady-state model and power flow analysis of grid-connected photovoltaic power system / Y. Wang [et al.] // 2008 IEEE Intern. Conf. on Industrial Technology, Chengdu, China, 21–24 Apr. 2008. – Chengdu, 2008. – Р. 1–6.Wang Y., Chun-Sheng W., Hua L., Hong-Hua X. Steady-state model and power flow analysis of gridconnected photovoltaic power system. 2008 IEEE International Conference on Industrial Technology, Chengdu, China, 21–24 April 2008. Chengdu, 2008, рр. 1–6.Virtual laboratory for testing of solar power plants in big data analysis / R. M. Asimov [et al.] // Collection of Materials of the V Intern. Scientific and Practical Conf. "Big Data and Advanced Analytics", Minsk, 13–14 Mar. 2019. – Minsk, 2019. – Р. 61–65.Asimov R. M., Valevich S. V., Kruse I., Asipovich V. S. Virtual laboratory for testing of solar power plants in big data analysis. Collection of Materials of the V International Scientific and Practical Conference "Big Data and Advanced Analytics", Minsk, 13–14 March 2019. Minsk, 2019, рр. 61–65.Asipovich, V. S. Digital twin in the analysis of a big data / V. S. Asipovich, R. M. Asimov, S. V. Chernoshey // Collection of Materials of the IV Intern. Scientific and Practical Conf. "Big Data and Advanced Analytics", Minsk, 3–4 May 2018. – Minsk, 2018. – Р. 69–78.Asipovich V. S., Asimov R. M., Chernoshey S. V. Digital twin in the analysis of a big data. Collection of Materials of the IV International Scientific and Practical Conference "Big Data and Advanced Analytics", Minsk, 3–4 May 2018. Minsk, 2018, рр. 69–78.Digital twin for PV module fault detection / S. Valevich [et al.] // J. of Engineering Science. – 2020. – Vol. XXVII, no. 4. – Р. 80–87.Valevich S., Asimov R., Kruse I., Asipovich V. Digital twin for PV module fault detection. Journal of Engineering Science, 2020, vol. XXVII, no. 4, рр. 80–87.Digital twin for PV plant’s power generation analysis / R. M. Asimov [et al.] // Collection of Materials of the VI Intern. Scientific and Practical Conf. "Big Data and Advanced Analytics", Minsk, 20–21 May 2020. – Minsk, 2020. – Р. 78–88.Asimov R. M., Valevich S. V., Kruse I., Asipovich V. S. Digital twin for PV plant’s power generation analysis. Collection of Materials of the VI International Scientific and Practical Conference "Big Data and Advanced Analytics", Minsk, 20–21 May 2020. Minsk, 2020, рр. 78–88.Информационное обеспечение мониторинга технического состояния солнечных электростанций / С. В. Валевич [и др.] // Информационные технологии. – 2020. – Т. 26, № 10. – С. 594–601.Valevich S. V., Asipovich V. S., Kruse I., Asimov R. M. Information support for monitoring the technical condition of solar power plants. Informаcionnie tehnologii [Information Technology], 2020, vol. 26, no. 10, рр. 594–601 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.