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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36897
Tipo: Dissertação
Título: Simulação e classificação de falhas no lado CC de sistemas fotovoltaicos
Autor(es): Silva, José Leandro da
Primeiro Orientador: Rodriguez, Yuri Percy Molina
Resumo: No presente trabalho, é apresentado um método para a classificação de falhas no lado de corrente contínua em usinas fotovoltaicas, utilizando um modelo de simulação desenvolvido no Matlab/Simulink 2023b e um algoritmo de classificação implementado em Python. A metodologia proposta baseia-se na extração de características das curvas corrente– tensão e potência–tensão para classificar falhas que impactam diretamente a eficiência energética e a segurança das instalações fotovoltaicas. Para validação do método, foram desenvolvidos dois modelos de usinas fotovoltaicas: um com uma string e outro com três strings, simulando diferentes condições ambientais e operacionais. Os dados gerados totalizaram 3.712 amostras para o sistema com uma string e 4.640 para o modelo com três strings, sendo divididos em três subconjuntos e, posteriormente, separados aleatoriamente em 70% para treinamento e 30% para teste. As falhas foram rotuladas em ambas as configurações. No sistema com uma string, foram atribuídos os rótulos: 0 (condição normal), 1 (sombreamento), 2 (curto-circuito) e 3 (falha no conector). No modelo com três strings, foi adicionado o rótulo 4 (circuito aberto). O método proposto utiliza técnicas de classificação multiclasse, aplicando as abordagens One Versus Rest e One Versus One. Nos testes realizados, o método alcançou acurácia de 100% na classificação das falhas para ambas as técnicas. No sistema com uma string, esse desempenho foi obtido com 704 amostras; já no modelo com três strings, a mesma taxa de acerto foi atingida com 2.480 amostras. Esses resultados demonstram a eficácia da abordagem desenvolvida, que contribui de forma significativa para o diagnóstico de falhas em usinas fotovoltaicas, promovendo maior confiabilidade e eficiência nas atividades de operação e manutenção, além de oferecer suporte a profissionais da área e empresas do setor.
Abstract: In this work, a method is presented for classifying faults in the direct current side of photovoltaic power plants, using a simulation model developed in Matlab/Simulink 2023b and a classification algorithm implemented in Python. The proposed methodology is based on the extraction of features from current–voltage and power–voltage curves to classify faults that directly affect the energy efficiency and safety of photovoltaic installations. For method validation, two photovoltaic plant models were developed: one with a single string and another with three strings, simulating different environmental and operational conditions. The generated data totaled 3,712 samples for the single-string system and 4,640 for the three-string model, which were divided into three subsets and subsequently split randomly into 70% for training and 30% for testing. Faults were labeled in both configurations. In the single-string system, the assigned labels were: 0 (normal condition), 1 (shading), 2 (short circuit), and 3 (connector failure). In the three-string model, label 4 (open circuit) was added. The proposed method employs multiclass classification techniques, applying the One Versus Rest and One Versus One approaches. In the tests performed, the method achieved 100% accuracy in fault classification for both techniques. In the single-string system, this performance was obtained with 704 samples, while in the three-string model, the same accuracy was reached with 2,480 samples. These results demonstrate the effectiveness of the developed approach, which significantly contributes to fault diagnosis in photovoltaic power plants, promoting greater reliability and efficiency in operation and maintenance activities, in addition to providing support to professionals and companies in the sector.
Palavras-chave: Energia fotovoltaica
Classificação de falhas
Classificação multiclasse
Comissionamento de usinas fotovoltaica
Curvas I-V e P-V
Aprendizado de máquina
Fotovoltaic energy
Fault classification
Multiclass classification
Photovoltaic power plant commissioning
I–V and P–V Curves
Machine learning
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia Elétrica
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36897
Data do documento: 29-Ago-2025
Aparece nas coleções:Centro de Energias Alternativas e Renováveis (CEAR) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

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