一种基于电容法测量光伏电池板积灰厚度的系统及方法技术方案

一种基于电容法测量光伏电池板积灰厚度的系统及方法，其系统包括测量系统和吹灰系统，测量系统包括积灰模拟平台、滑轨、电容数字转换器、上位机以及电子显微测距仪，滑轨包括两根y轴滑轨和一根x轴滑轨，x轴滑轨上滑动连接有位置调节器，位置调节器前端固定安装有电容传感器探头，其测量方法为，在积灰模拟平台上形成积灰厚度随时间连续变化的灰垢层，测量积灰模拟平台与电容传感器探头之间的电容值，再测量积灰模拟平台的积灰厚度值，上位机获取积灰厚度与电容值的拟合标定对照曲线，进而通过现场测得的电容值来直接反应得出光伏电池板的积灰厚度，本发明专利技术较传统人工巡检、图像识别及时间预测等方法，具有更高的检测精度及更快的响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电容法测量光伏电池板积灰厚度的系统及方法
本专利技术涉及太阳能光伏发电
，特别是一种基于电容法测量光伏电池板积灰厚度的系统及方法。
技术介绍
由于太阳能资源分布，我国集中式光伏电站大多分布于西北、华北和东北(“三北”)地区，但“三北”地区又是典型的风沙大、扬尘多的缺水或少水地带，光伏发电系统长期运行后其电池板面覆盖灰尘形成积灰，积灰降低光伏玻璃透光率将导致巨大的经济损失。光伏电池板表面积灰严重将会对光伏发电系统的安全运行带来多重危害，积灰破坏了光伏电池板热平衡，导致板面局部过热产生“热斑效应”，减少光伏电池板使用寿命；积灰累计增加造成光伏发电预测系统误差，影响预测系统精度及安全经济并网。因此，及时准确的判断光伏电池板表面积灰厚度的变化，对大型光伏电站光伏电池板智能清洗、高效运行和经济运维具有重要的指导意义。然而，光伏电站现场普遍依据运维人员的经验和人工观测方法来定性分析积灰状态，部分智能化程度较高的光伏电站采用高清图像识别分析的方法代替肉眼进行观测，虽然提高了检测效率，但对于光伏板积灰厚度的直接测量结果无法达到精确定量评估，从而对现场运维指导造成一定误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统光伏电池板积灰厚度检测精度的不足，提供一种基于电容法测量光伏电池板积灰厚度的系统及方法，借助电容检测法响应速度快、识别精度高等特点，克服人工巡检及图像分析过程中出现的检测不及时、检测误差较大等问题，实现对光伏板积灰厚度的精确识别与定量评估，以解决上述技术背景中所提出的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于电容法测量光伏电池板积灰厚度的系统，包括测量系统和吹灰系统，所述测量系统包括积灰模拟平台、滑轨、电容数字转换器、上位机以及电子显微测距仪，所述滑轨包括两根y轴滑轨和一根x轴滑轨，所述两根y轴滑轨分别通过支架固定于积灰模拟平台的左右两侧，所述x轴滑轨通过滑块滑动连接在两根y轴滑轨之间，x轴滑轨上还滑动连接有位置调节器，位置调节器前端固定安装由电容传感器探头，所述电容数字转换器与电容传感器探头电连接，所述电子显微测距仪和电容数字转换器通过数据通讯总线与所述上位机电连接；积灰模拟平台包括盖板、屏蔽罩以及绝缘保护外壳，所述盖板包括EVA胶膜、钢化玻璃面板以及电容铜箔极板，所述EVA胶膜、钢化玻璃面板以及电容铜箔极板从上至下贴合安装在屏蔽罩上，屏蔽罩贴合安装在绝缘保护外壳上；所述吹灰系统包括吹灰风机、送灰器以及送灰通道，所述送灰器包括进灰端、进风端以及送灰通道9，所述进灰端和进风端分别与所述送灰通道连通，所述吹灰风机设置在进风端，送灰通道的出口设置在积灰模拟平台的正上方。进一步的，所述电容传感器探头包括探头绝缘保护外壳，探头绝缘保护外壳内设有探头极板屏蔽罩，探头绝缘保护外壳和探头极板屏蔽罩内分别设有环氧树脂绝缘层，探头绝缘保护外壳还设有PTFE绝缘防护涂层，探头极板屏蔽罩内设有探头电极板，探头电极板连接有数据屏蔽线。进一步的，所述x轴滑轨和位置调节器上分别设有伺服电机，所述上位机通过RS485通讯连接的方式与所述伺服电机连接，并控制x轴滑轨沿y轴方向来回滑动以及位置调节器沿x轴方向来回滑动。进一步的，所述屏蔽罩和绝缘保护外壳的一侧设有过线孔。进一步的，所述两根y轴滑轨上设有防尘保护罩，所述防尘保护罩设有防尘毛刷帘。进一步的，所述送灰器的进灰端上设有截止阀。一种基于电容法测量光伏电池板积灰厚度的方法，其所述测量方法包括以下步骤：S1、采集被测环境灰样，利用吹灰系统模拟环境自然落灰现象，定时、定量在积灰模拟平台表面形成积灰厚度随时间连续变化的灰垢层；S2、通过上位机5控制x轴滑轨以及位置调节器滑动，利用电容传感器探头分时、多点对积灰模拟平台进行电容值检测，同时，利用电子显微测距仪对积灰模拟平台的积灰厚度值进行多点测量；S3、将对积灰模拟平台测量的电容值和厚度值输入上位机进行线性拟合，获取标定数据曲线，对积灰样本重复多次实验来获取准确的标定结果，将最终优化结果保存作为现场电容法积灰厚度测量对比数据库；S4、将测量系统安装于现场测量环境下，保证积灰模拟平台的安装高度、角度及位置与现场光伏电池板保持一致，测量时，利用上位机控制x轴滑轨以及位置调节器14滑动，进而控制电容传感器探头15对光伏电池板积灰模拟平台进行多点、动态、连续测量，并在上位机5显示输出结果动态曲线。进一步的，在步骤S1中，所述吹灰系统对积灰模拟平台进行落灰过程中，每运行一固定时间，停机检测积灰模拟平台的电容值和积灰厚度值，防止吹灰系统运行过程中，测量系统检测结果存在延时检测误差。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种基于电容法测量光伏电池板积灰厚度的系统及方法，利用电容法测量模拟平台积灰厚度，较传统人工巡检、图像识别及时间预测等方法，具有更高的检测精度及更快的响应速度，对电站清洗维护优化、高效安全并网等智能化运维发展具有重要的指导意义，本专利技术通过先采集被测环境灰样，再利用吹灰系统模拟环境自然落灰现象，定时、定量在积灰模拟平台表面形成积灰厚度随时间连续变化的灰垢层，测量积灰模拟平台随灰垢层变化的电容值，再对积灰模拟平台的积灰厚度值进行多点测量，将测量的电容值和积灰厚度值输入上位机进行线性拟合，获取标定数据曲线作为现场光伏电池板电容法积灰厚度测量对比数据库，检测系统模拟现场光伏电池板安装布设特点和材料表面特性进行设计，最大程度反应现场实际光伏电池板积灰厚度，进而作为对照平台来直接、快速反应出光伏电池板的积灰厚度值。附图说明图1为本专利技术基于电容法的光伏电池板积灰厚度测量方法整体方案图；图2为本专利技术基于电容法的光伏电池板积灰厚度直接测量的装置结构图；图3为本专利技术积灰模拟平台分解图；图4为本专利技术电容传感器探头剖面图；图5为本专利技术测量方法具体步骤流程图；图6为本专利技术实电容传感器探头与积灰模拟平台中构成的平行板电容器的结构图。图中，1-测量系统，2-电子显微镜测距仪，3-电容数字转换器，4-数据通讯总线，5-上位机，6-吹灰风机，7-截止阀，8-送灰器，9-送灰通道，10-积灰模拟平台，11-滑轨，12-防尘保护罩，13-防尘毛刷帘，14-位置调节器，15-电容传感器探头，16-EVA胶膜，17-钢化玻璃面板，18-电容铜箔极板，19-屏蔽罩，20-绝缘保护外壳，21-过线孔，22-绝缘保护外壳，23-探头极板屏蔽罩，24-数据屏蔽线，25-环氧树脂绝缘层，26-探头电极板，27-PTFE绝缘防护涂层。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电容法测量光伏电池板积灰厚度的系统，包括测量系统(1)和吹灰系统，所述测量系统包括积灰模拟平台(10)、滑轨(11)、电容数字转换器(3)、上位机(5)以及电子显微测距仪(2)，其特征在于，所述滑轨(11)包括两根y轴滑轨和一根x轴滑轨，所述两根y轴滑轨分别通过支架固定于积灰模拟平台(10)的左右两侧，所述x轴滑轨通过滑块滑动连接在两根y轴滑轨之间，x轴滑轨上还滑动连接有位置调节器(14)，位置调节器(14)前端固定安装有电容传感器探头(15)，所述电容数字转换器(3)与电容传感器探头(15)电连接，所述电子显微测距仪(2)和电容数字转换器(3)通过数据通讯总线(4)与所述上位机(5)电连接；/n积灰模拟平台(10)包括盖板、屏蔽罩(19)以及绝缘保护外壳(20)，所述盖板包括EVA胶膜(16)、钢化玻璃面板(17)以及电容铜箔极板(18)，所述EVA胶膜(16)、钢化玻璃面板(17)以及电容铜箔极板(18)从上至下贴合安装在屏蔽罩(19)上，屏蔽罩(19)贴合安装在绝缘保护外壳(20)上；/n所述吹灰系统包括吹灰风机(6)、送灰器(8)以及送灰通道(9)，所述送灰器(8)包括进灰端、进风端以及送灰通道(9)，所述进灰端和进风端分别与所述送灰通道(9)连通，所述吹灰风机(6)设置在进风端，送灰通道(9)的出口设置在积灰模拟平台(10)的正上方。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于电容法测量光伏电池板积灰厚度的系统，包括测量系统(1)和吹灰系统，所述测量系统包括积灰模拟平台(10)、滑轨(11)、电容数字转换器(3)、上位机(5)以及电子显微测距仪(2)，其特征在于，所述滑轨(11)包括两根y轴滑轨和一根x轴滑轨，所述两根y轴滑轨分别通过支架固定于积灰模拟平台(10)的左右两侧，所述x轴滑轨通过滑块滑动连接在两根y轴滑轨之间，x轴滑轨上还滑动连接有位置调节器(14)，位置调节器(14)前端固定安装有电容传感器探头(15)，所述电容数字转换器(3)与电容传感器探头(15)电连接，所述电子显微测距仪(2)和电容数字转换器(3)通过数据通讯总线(4)与所述上位机(5)电连接；
积灰模拟平台(10)包括盖板、屏蔽罩(19)以及绝缘保护外壳(20)，所述盖板包括EVA胶膜(16)、钢化玻璃面板(17)以及电容铜箔极板(18)，所述EVA胶膜(16)、钢化玻璃面板(17)以及电容铜箔极板(18)从上至下贴合安装在屏蔽罩(19)上，屏蔽罩(19)贴合安装在绝缘保护外壳(20)上；
所述吹灰系统包括吹灰风机(6)、送灰器(8)以及送灰通道(9)，所述送灰器(8)包括进灰端、进风端以及送灰通道(9)，所述进灰端和进风端分别与所述送灰通道(9)连通，所述吹灰风机(6)设置在进风端，送灰通道(9)的出口设置在积灰模拟平台(10)的正上方。


2.根据权利要求1所述的一种基于电容法测量光伏电池板积灰厚度的系统，其特征在于，所述电容传感器探头(15)包括探头绝缘保护外壳(22)，所述探头绝缘保护外壳(22)内设有探头极板屏蔽罩(23)，探头绝缘保护外壳(22)和探头极板屏蔽罩(23)内分别设有环氧树脂绝缘层(25)，探头绝缘保护外壳(22)还设有PTFE绝缘防护涂层(27)，探头极板屏蔽罩(23)内设有探头电极板(26)，探头电极板(26)连接有数据屏蔽线(24)。


3.根据权利要求1所述的一种基于电容法测量光伏电池板积灰厚度的系统，其特征在于，所述x轴滑轨和位置调节器(14)上分别设有伺服电机，所述上位机(5)通过RS485通讯连接的方式与所述伺服电机连...

【专利技术属性】
技术研发人员：范思远，邢会爽，王恭，曹生现，赵波，刘鹏，姚显双，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22