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自校正引导的广义对比学习框架用于云边协同小样本光伏故障诊断
Self-Correcting-Guided Generalized Contrastive Learning Framework for Small-Sample PV Fault Diagnosis With Cloud-Edge Collaboration
| 作者 | Qi Liu · Bo Yang · Mingxuan Cai · Yuxiang Liu · Kai Ma · Xinping Guan |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Informatics |
| 出版日期 | 2025年6月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 技术标签 | 故障诊断 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 光伏故障诊断 小样本 云边协同 自校正 对比学习 |
语言:
中文摘要
小样本场景下光伏(PV)阵列的智能故障诊断由于模型精度和泛化能力较差,仍然具有挑战性。现有方法无法同时解决运行工况多变和样本不足的问题,导致少样本学习构建的模型适用性有限。此外,数据传输和计算成本等因素也需要考虑。因此,本文提出了一种用于小样本光伏故障诊断的云边协同自校正引导广义对比学习框架。首先,提出了一种端到端自校正模型,以消除可变环境的影响。然后,将自校正方案与对比学习相结合以实现模型泛化,并设计了一种类型筛选方法来提高模型精度。此外,提出了一种快速故障过滤机制,通过云边协同提高算法效率。利用仿真数据和实际数据对所提方法进行了验证。
English Abstract
Intelligent fault diagnosis of photovoltaic (PV) arrays in small-sample scenarios remains challenging due to poor model accuracy and generalization. Existing methods fail to simultaneously address issues of varied operation conditions and insufficient samples, leading to the limited applicability of models built by few-shot learning. In addition, factors, such as data transmission and computation costs, also need to be considered. Therefore, this article proposes a cloud-edge collaborative self-correcting-guided generalized contrastive learning framework for small-sample PV fault diagnosis. First, an end-to-end self-correcting model is proposed to eliminate the influence of variable environments. Then, a self-correcting scheme is integrated with contrastive learning to achieve model generalization, and a type screening method is designed to improve model accuracy. Furthermore, a fast fault filtering mechanism is proposed to enhance the algorithm efficiency with cloud-edge collaboration. Both simulation and real data are utilized to validate the proposed method.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项基于云边协同的小样本光伏故障诊断技术具有重要的应用价值和战略意义。
在产品层面,该技术直接契合阳光电源光伏逆变器和电站运维的核心需求。传统故障诊断方法依赖大量标注数据,而实际运维中故障样本稀缺且环境条件多变,导致诊断模型泛化能力不足。该论文提出的自校正引导对比学习框架,通过端到端的自校正模型消除环境变量影响,结合少样本学习实现模型泛化,这正是解决阳光电源全球化部署中面临的多样化气候条件和有限故障案例问题的关键技术路径。
在业务价值方面,云边协同架构与阳光电源的智慧能源管理系统高度契合。边缘侧的快速故障过滤机制可降低数据传输成本,提升响应速度,而云端的深度分析能力则保证诊断精度。这种架构能够显著提升电站运维效率,降低停机损失,增强客户服务竞争力,特别是在大规模分布式光伏和储能电站场景中具有规模化应用潜力。
技术挑战方面需关注:一是自校正模型在极端工况下的鲁棒性验证;二是对比学习框架与现有运维系统的集成适配;三是边缘设备的算力约束与模型复杂度的平衡。建议阳光电源可通过产学研合作方式,利用海量实际运行数据进行技术验证和优化,将其纳入下一代智能运维平台的核心算法库,同时探索在储能系统故障诊断中的迁移应用,形成跨产品线的技术复用能力。