Intelligent Fault Detection and Diagnosis in Solar Power Plants Using Statistical Analysis and Machine Learning
Loading...
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of El Oued
Abstract
This work presents an intelligent fault detection and diagnosis approach for solar power
plants using statistical analysis and machine learning. The study focuses on photovoltaic
systems, their operating characteristics, common faults, and the limitations of traditional
diagnostic methods. The proposed framework combines data preprocessing, correlation
analysis, Principal Component Analysis, Squared Prediction Error, Hotelling’s T² statistic,
contribution analysis, and machine learning classifiers to detect abnormal behavior, isolate
faulty variables, and support maintenance decisions.
The proposed method was applied to the Oued El Kebrit photovoltaic power plant in Algeria.
The results showed a strong physical correlation between solar irradiance and generated power,
while the injected temperature bias and drift fault was successfully detected and isolated. The
contribution analysis identified temperature as the dominant faulty variable, and the machine
learning comparison showed that the SVM-RBF classifier achieved the best overall
performance. These results confirm that combining statistical monitoring with machine learning
can improve the reliability, interpretability, and efficiency of fault diagnosis in photovoltaic
power plants.
يقدم هذا العمل منهجية ذكية لاكتشاف وتشخيص الأعطال في محطات الطاقة الشمسية
الكهروضوئية باستعمال التحليل الإحصائي وتقنيات التعلم الآلي. ركزت الدراسة على أنظمة
الطاقة الكهروضوئية، خصائص تشغيلها، أهم الأعطال التي قد تؤثر عليها، وحدود طرق
التشخيص التقليدية. تعتمد المنهجية المقترحة على معالجة البيانات، تحليل الارتباط، تحليل
المركبات الرئيسية، مؤشر خطأ التنبؤ التربيعي، إحصائية ، Hotelling’s T²تحليل
المساهمات، وخوارزميات التعلم الآلي من أجل كشف السلوك غير الطبيعي، تحديد المتغيرات
المسؤولة عن العطل، ودعم قرارات الصيانة.
تم تطبيق المنهجية المقترحة على محطة واد الكبريت للطاقة الشمسية الكهروضوئية في
الجزائر. أظهرت النتائج وجود علاقة فيزيائية قوية بين الإشعاع الشمسي والقدرة المنتجة، كما
تم كشف عطل الانحياز والانجراف المحقون في إشارة درجة الحرارة وعزله بنجاح. بيّن
تحليل المساهمات أن درجة الحرارة هي المتغير الأكثر مسؤولية عن العطل، كما أوضحت
مقارنة خوارزميات التعلم الآلي أن مصنف SVM-RBFحقق أفضل أداء عام. تؤكد هذه
النتائج أن الجمع بين المراقبة الإحصائية والتعلم الآلي يساهم في تحسين موثوقية ووضوح
وفعالية تشخيص الأعطال في محطات الطاقة الشمسية
Description
Master's theses: specializing in Electrical Networks.2026
Keywords
Photovoltaic system, Solar power plant, Fault detection, Fault diagnosis, Statistical analysis, PCA, SPE, Hotelling’s T², Machine learning, SVM, Random Forest, :النظام الكهروضوئي، محطة الطاقة الشمسية، كشف الأعطال، تشخيص الأعطال، التحليل الإحصائي، تحليل المركبات الرئيسية، مؤشر ، SPEإحصائية Random Forest. ،SVM ،، التعلم الآليHotelling’s T²
Citation
Mekkaoui Oualid , Bouazza Ammar.Intelligent Fault Detection and Diagnosis in Solar Power Plants Using Statistical Analysis and Machine Learning.2master. Speciality of Electrical Networks.2026.faculty of technology .University of Echahid Hama Lakhdar - El Oued.