Simulação e classificação de falhas no lado CC de sistemas fotovoltaicos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Silva, José Leandro da
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia Elétrica
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36897
Resumo: 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.
id UFPB_4c9867ef0ec9341e22b93d67f113c6cc
oai_identifier_str oai:repositorio.ufpb.br:123456789/36897
network_acronym_str UFPB
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
repository_id_str
spelling Simulação e classificação de falhas no lado CC de sistemas fotovoltaicosEnergia fotovoltaicaClassificação de falhasClassificação multiclasseComissionamento de usinas fotovoltaicaCurvas I-V e P-VAprendizado de máquinaFotovoltaic energyFault classificationMulticlass classificationPhotovoltaic power plant commissioningI–V and P–V CurvesMachine learningCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAIn 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.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqNo 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.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia ElétricaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFPBRodriguez, Yuri Percy MolinaLattes não recuperado em 18/12/2025Silva, José Leandro da2025-12-18T10:28:52Z2025-09-162025-12-18T10:28:52Z2025-08-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36897porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2025-12-19T06:13:41Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/36897Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:2025-12-19T06:13:41Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
dc.title.none.fl_str_mv Simulação e classificação de falhas no lado CC de sistemas fotovoltaicos
title Simulação e classificação de falhas no lado CC de sistemas fotovoltaicos
spellingShingle Simulação e classificação de falhas no lado CC de sistemas fotovoltaicos
Silva, José Leandro da
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::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
title_short Simulação e classificação de falhas no lado CC de sistemas fotovoltaicos
title_full Simulação e classificação de falhas no lado CC de sistemas fotovoltaicos
title_fullStr Simulação e classificação de falhas no lado CC de sistemas fotovoltaicos
title_full_unstemmed Simulação e classificação de falhas no lado CC de sistemas fotovoltaicos
title_sort Simulação e classificação de falhas no lado CC de sistemas fotovoltaicos
author Silva, José Leandro da
author_facet Silva, José Leandro da
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Rodriguez, Yuri Percy Molina
Lattes não recuperado em 18/12/2025
dc.contributor.author.fl_str_mv Silva, José Leandro da
dc.subject.por.fl_str_mv 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::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
topic 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::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
description 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.
publishDate 2025
dc.date.none.fl_str_mv 2025-12-18T10:28:52Z
2025-09-16
2025-12-18T10:28:52Z
2025-08-29
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36897
url https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36897
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia Elétrica
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
UFPB
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia Elétrica
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
UFPB
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
instname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron:UFPB
instname_str Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron_str UFPB
institution UFPB
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
repository.mail.fl_str_mv diretoria@ufpb.br|| bdtd@biblioteca.ufpb.br
_version_ 1854304288406241280