一种光伏电站发电区巡检控制系统及巡检控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏电站发电区巡检控制系统，所述巡检控制系统包括：无人机，其用于采集光伏组件的热红外图像和可见光图像；气象站，其用于实时采集光伏电站的辐照度、环境温度和风速，并向监控装置发出巡检请求；模拟地图，其用于记录光伏组串的地理位置以及光伏组串和逆变器的对应关系；基于逆变器的IV检测装置，其用于扫描光伏组串并得到得到对应光伏组串的IV曲线；监控装置，其包括IV诊断模块、航线规划模块、巡检指令模块、图像诊断模块和缺陷处理模块。本发明专利技术的光伏电站发电区巡检控制系统，综合了逆变器I

【技术实现步骤摘要】
一种光伏电站发电区巡检控制系统及巡检控制方法


[0001]本专利技术涉及太阳能发电
，具体涉及一种光伏电站逆变器监控与无人机巡检联动以及精准定位缺陷光伏组件和缺陷识别的巡检控制系统和方法。

技术介绍

[0002]作为光伏发电核心设备的光伏组件，通常成阵列安装在地域开阔的地带。由于设备制造、安装质量问题，且受运维管理手段限制，光伏组件长期在暴露于变化多端的自然环境下，光伏组件容易出现各类损伤、光伏电池特性变坏等问题；进一步，长期使用过程中，因积灰、落叶、树木遮挡、鸟粪等，光伏组件表面存在局部阴影，由此带来“热斑效应”问题。
[0003]当前，针对光伏电站发电区缺陷设备采用通过逆变器监控并诊断光伏组串I
‑
V性能，或者通过无人机进行全站扫描巡检方式查找缺陷组件并判断组件缺陷。但是，通过逆变器监控并诊断光伏组串I
‑
V性能仅能定位光伏组串的某几项大缺陷，不能定位缺陷光伏组件位置，且在光伏组件开路状态下的设备缺陷无法判断；通过无人机巡检扫描缺陷，则存在无人机滞空时间短，针对性巡检功能较弱，完成全站的扫描需要大量时间，在缺乏技术人员人员情况下不能自主巡检问题。另外，如何根据光伏组件地理信息规划无人机飞行和拍摄参数也没有成熟的方案。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种光伏电站发电区巡检控制系统及巡检控制方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0006]一种光伏电站发电区巡检控制系统，所述巡检控制系统包括：
[0007]无人机，其用于采集光伏组件的热红外图像和可见光图像；
[0008]气象站，其用于实时采集光伏电站的辐照度、环境温度和风速，并向监控装置发出巡检请求；
[0009]模拟地图，其用于记录光伏组串的地理位置以及光伏组串和逆变器的对应关系；
[0010]基于逆变器的IV检测装置，其用于扫描光伏组串并得到得到对应光伏组串的IV曲线；
[0011]监控装置，其包括IV诊断模块、航线规划模块、巡检指令模块、图像诊断模块和缺陷处理模块。
[0012]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述模拟地图中存储有每个光伏组串的序号和地理位置信息以及每个逆变器对应的光伏组串的序号，所述地理位置信息包括光伏组串中心点的经度和纬度(x
n
，y
n
)以及该光伏组串的宽度和高度(w
n
，l
n
)。
[0013]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述IV诊断模块用于获取所述基于逆变器的IV检测装置产生的光伏组串IV曲线，并根据IV曲线图像特征，对光伏组串进行诊断，发现组串缺陷后产生缺陷提示并给出组串缺陷类型。
[0014]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述航线规划模块用于规划无人机航线，并设置无人机飞行参数。
[0015]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述巡检指令模块用于自动获取所述IV诊断模块产生的缺陷提示，并为所述无人机发出巡检指令。
[0016]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述巡检指令模块根据所述模拟地图中逆变器与光伏组串的对应关系，找到缺陷提示的光伏组串序号，然后调用所述航线规划模块，自动规划出包含所有缺陷组串的巡检航线，根据所述巡检航线，对应生成巡检任务，以控制所述无人机采集缺陷组串的图像。
[0017]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述图像诊断模块用于读取所述无人机采集的热红外和可见光图像，利用目标检测算法，筛选出缺陷组串中存在缺陷的光伏组件，并与图像知识库中的缺陷类型对比分析，结合IV曲线诊断结果，判断识别缺陷组件的缺陷类型和缺陷位置。
[0018]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述缺陷处理模块用于获取所述图像诊断模块产生的结果，给出缺陷组件的位置坐标和缺陷类型。
[0019]根据本专利技术的一些优选实施方面，还包括无人机机场，所述无人机机场接收到所述巡检指令模块发出的巡检任务，则所述无人机机场将自动完成所述无人机的作业前准备，从巡检指令模块下载巡检任务，自动完成无人机的起飞作业，并将作业采集的图像上传至监控装置的图像缺陷模块；所述无人机完成巡检任务后，所述无人机机场将自动完成所述无人机的降落入场，并完成无人机的入场检查和电池充电。
[0020]本专利技术还提供了一种根据如上所述的巡检控制系统的巡检控制方法，包括如下步骤：
[0021]S1、气象站检测光伏电站的辐照度、环境温度和风速在适宜自动巡检作业范围内，向监控装置提出巡检请求，监控装置启动基于逆变器的IV检测装置；
[0022]S2、基于逆变器的IV检测装置扫描光伏组串，得到各个光伏组串的IV曲线；
[0023]S3、根据所述IV曲线的特征信息，所述监控装置通过IV诊断模块识别出组串是否存在缺陷，给出缺陷的类型并产生缺陷提示，根据模拟地图中逆变器和光伏组串的对应关系，给出缺陷组串的序号；
[0024]S4、根据所述缺陷组串的序号，所述监控装置通过航线规划模块，设置无人机飞行参数，规划无人机巡检航线；根据所述巡检航线，生成巡检任务并发出巡检指令；
[0025]S5、所述无人机接收到所述巡检指令后，根据所述规划的航线飞行并采集所述缺陷光伏组串的红外图像和可见光图像，并将采集的图像上传至监控装置；
[0026]S6、所述监控装置利用目标检测算法将缺陷组串中的缺陷组件筛选出来，结合IV曲线诊断结果，综合判断并给出缺陷组件的位置坐标和缺陷类型。
[0027]根据本专利技术的一些优选实施方面，步骤S3中，所述IV曲线诊断方法包括：根据对应光伏组件的性能参数，对比数据库中不同缺陷光伏组串的IV曲线，基于IV曲线特征的识别，监控装置判别缺陷组串的类型。
[0028]在一些实施例中，缺陷组串的类型有(1)组串内电流失配；(2)组串开路；(3)组串电流异常；(4)组串电压异常；(5)组串并联电阻过低；(6)组串串联电阻过高；(7)组串短路电流偏低；(8)组串功率偏低。
[0029]根据本专利技术的一些优选实施方面，步骤S4中，所述的无人机飞行参数包括无人机每个航点的经纬度(x
′
n
，y
′
n
)、无人机飞行高度h和无人机云台相机的俯仰角α。
[0030]根据本专利技术的一些优选实施方面，步骤S4中，所述巡检航线的规划包括如下步骤：
[0031]在模拟地图中，根据缺陷光伏组串的序号，获取相应光伏组串中心点的经度和纬度(x
n
，y
n
)以及光伏组串的宽度和高度(w
n
，l
n
)，计算拍摄该光伏组串的无人机航点系的经度和纬度(x
′
n
，y
′
n
)，公式如下：
[0032]y
′
n
＝y
n
‑
h
×...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏电站发电区巡检控制系统，其特征在于，所述巡检控制系统包括：无人机，其用于采集光伏组件的热红外图像和可见光图像；气象站，其用于实时采集光伏电站的辐照度、环境温度和风速，并向监控装置发出巡检请求；模拟地图，其用于记录光伏组串的地理位置以及光伏组串和逆变器的对应关系；基于逆变器的IV检测装置，其用于扫描光伏组串并得到得到对应光伏组串的IV曲线；监控装置，其包括IV诊断模块、航线规划模块、巡检指令模块、图像诊断模块和缺陷处理模块。2.根据权利要求1所述的巡检控制系统，其特征在于，所述模拟地图中存储有每个光伏组串的序号和地理位置信息以及每个逆变器对应的光伏组串的序号，所述地理位置信息包括光伏组串中心点的经度和纬度(x
n
，y
n
)以及该光伏组串的宽度和高度(w
n
，l
n
)。3.根据权利要求1所述的巡检控制系统，其特征在于，所述IV诊断模块用于获取所述基于逆变器的IV检测装置产生的光伏组串IV曲线，并根据IV曲线图像特征，对光伏组串进行诊断，发现组串缺陷后产生缺陷提示并给出组串缺陷类型。4.根据权利要求1所述的巡检控制系统，其特征在于，所述航线规划模块用于规划无人机航线，并设置无人机飞行参数。5.根据权利要求3所述的巡检控制系统，其特征在于，所述巡检指令模块用于自动获取所述IV诊断模块产生的缺陷提示，并为所述无人机发出巡检指令。6.根据权利要求5所述的巡检控制系统，其特征在于，所述巡检指令模块根据所述模拟地图中逆变器与光伏组串的对应关系，找到缺陷提示的光伏组串序号，然后调用所述航线规划模块，自动规划出包含所有缺陷组串的巡检航线，根据所述巡检航线，对应生成巡检任务，以控制所述无人机采集缺陷组串的图像。7.根据权利要求1所述的巡检控制系统，其特征在于，所述图像诊断模块用于读取所述无人机采集的热红外和可见光图像，利用目标检测算法，筛选出缺陷组串中存在缺陷的光伏组件，并与图像知识库中的缺陷类型对比分析，结合IV曲线诊断结果，判断识别缺陷组件的缺陷类型和缺陷位置。8.根据权利要求1所述的巡检控制系统，其特征在于，所述缺陷处理模块用于获取所述图像诊断模块产生的结果，给出缺陷组件的位置坐标和缺陷类型。9.根据权利要求1所述的巡检控制系统，其特征在于，还包括无人机机场，所述无人机机场接收到所述巡检指令模块发出的巡检任务，则所述无人机机场将自动完成所述无人机的作业前准备，从巡检指令模块下载巡检任务，自动完成无人机的起飞作业，并将作业采集的图像上传至监控装置的图像缺陷模块；所述无人机完成巡检任务后，所述无人机机场将自动完成所述无人机的降落入场，并完成无人机的入场检查和电池充电。10.一种根据权利要求1
‑
9任意一项所述的巡检控制系统的巡检控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、气象站检测光伏电站的辐照度、环境温度和风速在适宜自动巡检作业范围内，向监控装置提出巡检请求，监控装置启动基于逆变器的IV检测装置；S2、基于逆变器的IV检测装置扫描光伏组串，得到各个光伏组串的IV曲线；S3、根据所述IV曲线的特征信息，所述监控装置通过IV诊断...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹平国，张欣，马驰，郭红斌，张镇滔，汤建方，
申请(专利权)人：中广核风电有限公司中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：