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Culture Convergence (CC)

Explainable Anomaly Detection for PV Inverters Using Enhanced Weather Features

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  • 발행기관
    국제문화기술진흥원 바로가기
  • 간행물
    International Journal of Advanced Culture Technology(IJACT) KCI 등재 바로가기
  • 통권
    Volume 13 Number 4 (2025.12)바로가기
  • 페이지
    pp.458-465
  • 저자
    Sang-Bum Kim, Kyu-Ha Kim, Sang-Hyun Lee
  • 언어
    영어(ENG)
  • URL
    https://www.earticle.net/Article/A481140

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원문정보

초록

영어
Photovoltaic (PV) inverters are critical components that strongly affect energy yield and power quality in gridconnected PV systems, yet they are continuously exposed to fluctuating meteorological and operating conditions that often lead to latent performance degradation and anomalous events. This paper proposes an explainable anomaly detection framework for PV inverters that combines state-index-based labeling, enhanced meteorological features, and hybrid machine-learning models. First, long-term inverter, basic weather, and derived meteorological data are integrated into an hourly time series, and anomaly labels are defined using thresholds on the Inverter Efficiency Drop and Power Stability Index. The resulting dataset contains 20,303 time steps, of which 5.3% are labeled as anomalous. Second, point level anomalies are detected using an XGBoost classifier trained on 20 input features excluding the state indices, achieving 0.915 test accuracy and 0.9045 ROCAUC. Third, sequence-level anomalies over 24-hour windows are identified using an LSTM Autoencoder based on reconstruction error. Finally, feature-importance analysis and reconstruction-error distributions reveal that enhanced meteorological features, particularly Effective Solar Irradiance, play a key role in detecting inverter anomalies. The proposed framework provides both accurate and interpretable anomaly detection, supporting practical early warning and maintenance decisions for PV inverter operation.

목차

Abstract
1. INTRODUCTION
2. Preprocessing and State-Index-Based Anomaly Labeling
3. PROPOSED FRAMEWORK AND EXPERIMENTAL RESULTS
3.1 Overall Framework and Input Features
3.2 Dataset Configuration and Evaluation Protocol
3.3 Point-level Detection with XGBoost
3.4 Sequence-level Detection with LSTM Autoencoder
3.5 Comparative Analysis and Result
4. Conclusion
ACKNOWLEDGEMENT
REFERENCES

키워드

PV inverter Anomaly detection Explainable AI (XAI) Enhanced meteorological features XGBoost and LSTM autoencoder.

저자

  • Sang-Bum Kim [ Assistant Prof., Department of Robotdrone Engineering, Honam University, Gwangju, Korea ]
  • Kyu-Ha Kim [ Assistant Prof., Industry Academic Cooperation Foundation, Honam University, Gwangju, Korea ]
  • Sang-Hyun Lee [ Associate Prof., Department of Computer Engineering, Honam University, Gwangju, Korea ] Corresponding Author

참고문헌

자료제공 : 네이버학술정보

간행물 정보

발행기관

  • 발행기관명
    국제문화기술진흥원 [The International Promotion Agency of Culture Technology]
  • 설립연도
    2009
  • 분야
    공학>공학일반
  • 소개
    본 진흥원은 문화기술(Culture Technology) 관련 산·학·연·관으로 구성된 비영리 단체이다. 문화기술(CT)은 정보통신기술(ICT), 문화적 사고 기반의 예술, 인문학, 디자인, 사회과학기술이 접목된 신융합기술(New Convergence Technology, NCT)로 정의한다. 인간의 삶의 질을 향상시키고, 진보된 방향으로 변화시키고, 문화기술 관련 분야의 학술 및 기술의 발전과 진흥에 공헌하기 위하여, 제3조의 필요한 사업을 행함을 그 목적으로 한다.

간행물

  • 간행물명
    International Journal of Advanced Culture Technology(IJACT)
  • 간기
    계간
  • pISSN
    2288-7202
  • eISSN
    2288-7318
  • 수록기간
    2013~2025
  • 등재여부
    KCI 등재
  • 십진분류
    KDC 600 DDC 700

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