CN111654241A - 一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的方法及*** - Google Patents

一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的方法及***，具体涉及太阳能光伏发电技术领域，包括中心监测平台，所述中心监测平台连接有通讯***模块，所述通讯***模块连接有地面影像分析单元和数据采集检测单元，所述地面影像分析单元和数据采集检测单元连接有若干光伏阵列单元，所述光伏阵列单元连接有组件定位单元，所述组件定位单元与中心监测平台连接。本发明通过将光伏阵列单元划分区别并且安装组件定位单元，提高监控溯源精确度，同时数据库单元建立季度分类减少对日常数据的对比频率，通过往年季度光照平均效率判断当日误差，有效减少天气原因产生的误判，显著降低了光伏阵列单元故障识别检测成本。

Description

一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的方法及***
技术领域
本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的方法及***。
背景技术
光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电***主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，但不涉及机械部件，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。
现有技术中为了保证光伏组件阵列的正常使用，需要对其多个光伏组件进行数据监控，避免遮挡污染或短路损坏，但大量的数据汇总影响到监控中心的监测效率，溯源效率较低，并且大量使用传感器提高了光伏监控组件的建造成本。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的方法及***，本发明所要解决的技术问题是：大量的数据汇总影响到监控中心的监测效率，溯源效率较低，并且大量使用传感器提高了光伏监控组件的建造成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的***，包括中心监测平台，所述中心监测平台连接有通讯***模块，所述通讯***模块连接有地面影像分析单元和数据采集检测单元，所述地面影像分析单元和数据采集检测单元连接有若干光伏阵列单元，所述光伏阵列单元连接有组件定位单元，所述组件定位单元与中心监测平台连接，所述中心监测平台连接有数据库单元，所述中心监测平台还通讯连接有APP移动端。
在一个优选的实施方式中，所述地面影像分析单元还包括光照检测模块和红外温度监测模块，所述光照检测模块为高分辨率采像摄像头，红外温度监测模块为红外温度探测传感器。
在一个优选的实施方式中，所述通讯***模块为NB-Iot物联网通讯模块。
在一个优选的实施方式中，所述中心监测平台与APP移动端为4g网络通讯连接。
在一个优选的实施方式中，所述组件定位单元为GPS定位模块。
一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的方法，包括以下步骤：
步骤一：搭建集成数据采集检测单元、组件定位单元、数据库单元的光伏组件阵列检测平台，将光伏组件阵列根据安装光伏逆变器组的位置均为若干个组件区域，将数据采集检测单元与逆变器组连接，且组件定位单元根据光伏组件阵列以及逆变器组所在区域进行逐次编号，且每个光伏阵列单元内单个光伏组件板依据区域编号进行辅助编号，同时上传至数据库单元定位坐标信息；
步骤二：在每个光伏阵列单元无遮挡面一侧设置地面影像分析单元，地面影像分析单元的光照检测模块和红外温度监测模块对地面进行监测，地面影像分析单元通过采集光伏阵列单元电站性能监测所需的必要参数以供故障诊断时使用；
步骤三：依据数据采集检测单元和地面影像分析单元传输的数据建立数据库单元，同时数据库单元数据依据季度变化分成季度对比性能参数库，当天日照最大完整角度且照射时间大于设定标准后，将当天功率数据标注为健康温度导入正常性能参数数据库学习***内，当天日照射时间不满足标准时不计入数据库内且生成异常日志；
步骤四：中心监测平台利用得到的数据库单元与光伏阵列单元对比当日数据差异，当差异较大时启动故障识别，根据数据采集检测单元得到区域逆变器组电流电压功率数据得到区域误差，通过组件定位单元得到误差区域位置坐标，根据位置坐标启动地面影像分析单元，光照检测模块拍摄光伏阵列单元高清图片的获取是否有遮挡面以及遮挡物，红外温度监测模块监测分析有该区域内光伏阵列单元表面有无过高温度点或低温温度点出现，将采集数据图片截图传输至中心监测平台保存；
步骤五：中心监测平台根据地面影像分析单元数据判断光伏阵列单元光伏片是否损坏或有遮挡物，判断故障类别后，中心监测平台将位置点数据和图片截图传输至维护人员APP移动端，人员根据提示移动至对应光伏阵列单元进行维护。
在一个优选的实施方式中，上述步骤五中判断光伏阵列单元光伏片损坏类型根据光伏片表面温度判断，温度过高说明光伏片表面短路损坏，温度较低且地面影像分析单元检测光伏片表面有遮挡物，则为光伏片被遮挡导致功率降低，光伏阵列单元光伏片表面温度较低且地面影像分析单元监测表面无遮挡物，光伏片线路断裂损坏。
在一个优选的实施方式中，上述步骤四光伏阵列单元数据库包括给定日照强度和温度下相对应的光伏阵列单元最大功率、电流和电压。
1、本发明通过将光伏阵列单元划分区别并且安装组件定位单元，但数据对比时仅需对区域光伏阵列单元进行检测，不需要独立设置个体检测单元，区块化设置检测单元有效降低安装成本，地面影响分析单元能够快速定位区域单独损坏位置，通过移动通讯快速通知工作人员维修，提高监控溯源精确度，同时数据库单元建立季度分类减少对日常数据的对比频率，通过往年季度光照平均效率判断当日误差，有效减少天气原因产生的误判，显著降低了光伏阵列单元故障识别检测成本。
2、本发明通过设置物联网通讯***模块将数据快速传输，且物联网模块拆装方便，不需建立大量基站，降低数据通讯成本，同时通过区别组件定位单元减少单组光伏阵列单元定位模块设置成本，有效提高监控效率。
附图说明
图1为本发明的方法总体流程。
图2为本发明的***流程图。
图3为本发明的地面影像分析单元结构示意图。
附图标记为：1光伏阵列单元、2地面影像分析单元、201光照检测模块、202红外温度监测模块、3数据采集检测单元、4通讯***模块、5中心监测平台、6数据库单元、7 APP移动端、8组件定位单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的***，包括中心监测平台5，所述中心监测平台5连接有通讯***模块4，所述通讯***模块4连接有地面影像分析单元2和数据采集检测单元3，所述地面影像分析单元2和数据采集检测单元3连接有若干光伏阵列单元1，所述光伏阵列单元1连接有组件定位单元8，所述组件定位单元8与中心监测平台5连接，所述中心监测平台5连接有数据库单元6，所述中心监测平台5还通讯连接有APP移动端7。
所述地面影像分析单元2还包括光照检测模块201和红外温度监测模块202，所述光照检测模块201为高分辨率采像摄像头，红外温度监测模块202为红外温度探测传感器。
一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的方法，包括以下步骤：
步骤一：搭建集成数据采集检测单元3、组件定位单元8、数据库单元6的光伏组件阵列检测平台，将光伏组件阵列根据安装光伏逆变器组的位置均为若干个组件区域，将数据采集检测单元3与逆变器组连接，且组件定位单元8根据光伏组件阵列以及逆变器组所在区域进行逐次编号，且每个光伏阵列单元1内单个光伏组件板依据区域编号进行辅助编号，同时上传至数据库单元6定位坐标信息；
步骤二：在每个光伏阵列单元1无遮挡面一侧设置地面影像分析单元2，地面影像分析单元2的光照检测模块201和红外温度监测模块202监测地面光伏阵列单元1的影响，地面影像分析单元2通过采集光伏阵列单元1电站性能监测所需的必要参数以供故障诊断时使用；
步骤三：依据数据采集检测单元3和地面影像分析单元2传输的数据建立数据库单元6，同时数据库单元6数据依据季度变化分成季度对比性能参数库，当天日照最大完整角度且照射时间大于设定标准后，将当天功率数据标注为健康温度导入正常性能参数数据库学习***内，当天日照射时间不满足标准时不计入数据库内且生成异常日志；
步骤四：中心监测平台5利用得到的数据库单元6与光伏阵列单元1对比当日数据差异，当差异较大时启动故障识别，根据数据采集检测单元3得到区域逆变器组电流电压功率数据得到区域误差，通过组件定位单元8得到误差区域位置坐标，根据位置坐标启动地面影像分析单元2，光照检测模块201拍摄光伏阵列单元1高清图片的获取是否有遮挡面以及遮挡物，红外温度监测模块202监测分析有该区域内光伏阵列单元1表面有无过高温度点或低温温度点出现，将采集数据图片截图传输至中心监测平台5保存；
步骤五：中心监测平台5根据地面影像分析单元2数据判断光伏阵列单元1光伏片是否损坏或有遮挡物，判断故障类别后，中心监测平台5将位置点数据和图片截图传输至维护人员APP移动端7，人员根据提示移动至对应光伏阵列单元1进行维护。
上述步骤五中判断光伏阵列单元1光伏片损坏类型根据光伏片表面温度判断，温度过高说明光伏片表面短路损坏，温度较低且地面影像分析单元2检测光伏片表面有遮挡物，则为光伏片被遮挡导致功率降低，光伏阵列单元1光伏片表面温度较低且地面影像分析单元2监测表面无遮挡物，光伏片线路断裂损坏。
上述步骤四光伏阵列单元1数据库包括给定日照强度和温度下相对应的光伏阵列单元1最大功率、电流和电压。
如图1-3所示，实施方式具体为：通过将光伏阵列单元1划分区别并且安装组件定位单元8，但数据对比时仅需对区域光伏阵列单元1进行检测，多个区域光伏阵列单元1能够通过对比得出误差较大的区域光伏阵列单元1，误差值为区域功率平均值的±10%，且区域功率平均值根据安装说明内最大功率点功率与区域光伏片数量的乘积，不需要对单独的光伏片独立设置数据采集检测单元3，且数据采集检测单元3包括电流传感器和电源传感器，区块化设置检测单元有效降低安装成本，地面影响分析单元能够快速定位区域单独损坏位置，中心监测平台5通过移动通讯快速通知工作人员维修，提高监控溯源精确度，同时数据库单元6建立季度分类减少对日常数据的对比频率，通过往年季度光照平均效率判断当日误差，有效减少天气原因产生的误判，显著降低了光伏阵列单元1故障识别检测成本。
所述中心监测平台5连接有通讯***模块4，所述通讯***模块4连接有地面影像分析单元2和数据采集检测单元3，所述地面影像分析单元2和数据采集检测单元3连接有若干光伏阵列单元1，所述光伏阵列单元1连接有组件定位单元8，所述组件定位单元8与中心监测平台5连接，所述中心监测平台5连接有数据库单元6，所述中心监测平台5还通讯连接有APP移动端7所述中心监测平台5与APP移动端7为4g网络通讯连接，所述通讯***模块4为NB-Iot物联网通讯模块，所述组件定位单元8为GPS定位模块
如图1所示，实施方式具体为：通过设置物联网通讯***模块4将数据快速传输，且物联网模块装配方便，不需建立大量基站，降低数据通讯成本，同时通过区别组件定位单元8减少单组光伏阵列单元1定位模块设置成本，有效提高监控效率。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光伏组件阵列性能监测和故障识别***，其特征在于：包括中心监测平台（5），所述中心监测平台（5）连接有通讯***模块（4），所述通讯***模块（4）连接有地面影像分析单元（2）和数据采集检测单元（3），所述地面影像分析单元（2）和数据采集检测单元（3）连接有若干光伏阵列单元（1），所述光伏阵列单元（1）连接有组件定位单元（8），所述组件定位单元（8）与中心监测平台（5）连接，所述中心监测平台（5）连接有数据库单元（6），所述中心监测平台（5）还通讯连接有APP移动端（7）。
2.根据权利要求1所述的一种光伏组件阵列性能监测和故障识别***，其特征在于：所述地面影像分析单元（2）还包括光照检测模块（201）和红外温度监测模块（202），所述光照检测模块（201）为高分辨率采像摄像头，红外温度监测模块（202）为红外温度探测传感器。
3.根据权利要求1所述的一种光伏组件阵列性能监测和故障识别***，其特征在于：所述通讯***模块（4）为NB-Iot物联网通讯模块。
4.根据权利要求1所述的一种光伏组件阵列性能监测和故障识别***，其特征在于：所述中心监测平台（5）与APP移动端（7）为4g网络通讯连接。
5.根据权利要求1所述的一种光伏组件阵列性能监测和故障识别***，其特征在于：所述组件定位单元（8）为GPS定位模块。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的***，其特征在于：还包括光伏组件阵列性能监测和故障识别的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：搭建集成数据采集检测单元（3）、组件定位单元（8）、数据库单元（6）的光伏组件阵列检测平台，将光伏组件阵列根据安装光伏逆变器组的位置均为若干个组件区域，将数据采集检测单元（3）与逆变器组连接，且组件定位单元（8）根据光伏组件阵列以及逆变器组所在区域进行逐次编号，且每个光伏阵列单元（1）内单个光伏组件板依据区域编号进行辅助编号，同时上传至数据库单元（6）定位坐标信息；
步骤二：在每个光伏阵列单元（1）无遮挡面一侧设置地面影像分析单元（2），地面影像分析单元（2）的光照检测模块（201）和红外温度监测模块（202）对地面影像进行监测，地面影像分析单元（2）通过采集光伏阵列单元（1）电站性能监测所需的必要参数以供故障诊断时使用；
步骤三：依据数据采集检测单元（3）和地面影像分析单元（2）传输的数据建立数据库单元（6），同时数据库单元（6）数据依据季度变化分成季度对比性能参数库，当天日照最大完整角度且照射时间大于设定标准后，将当天功率数据标注为健康温度导入正常性能参数数据库学习***内，当天日照射时间不满足标准时不计入数据库内且生成异常日志；
步骤四：中心监测平台（5）利用得到的数据库单元（6）与光伏阵列单元（1）对比当日数据差异，当差异较大时启动故障识别，根据数据采集检测单元（3）得到区域逆变器组电流电压功率数据得到区域误差，通过组件定位单元（8）得到误差区域位置坐标，根据位置坐标启动地面影像分析单元（2），光照检测模块（201）拍摄光伏阵列单元（1）高清图片的获取是否有遮挡面以及遮挡物，红外温度监测模块（202）监测分析有该区域内光伏阵列单元（1）表面有无过高温度点或低温温度点出现，将采集数据图片截图传输至中心监测平台（5）保存；
步骤五：中心监测平台（5）根据地面影像分析单元（2）数据判断光伏阵列单元（1）光伏片是否损坏或有遮挡物，判断故障类别后，中心监测平台（5）将位置点数据和图片截图传输至维护人员APP移动端（7），人员根据提示移动至对应光伏阵列单元（1）进行维护。
7.根据权利要求6所述的一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的方法，其特征在于：上述步骤五中判断光伏阵列单元（1）光伏片损坏类型根据光伏片表面温度判断，温度过高说明光伏片表面短路损坏，温度较低且地面影像分析单元（2）检测光伏片表面有遮挡物，则为光伏片被遮挡导致功率降低，光伏阵列单元（1）光伏片表面温度较低且地面影像分析单元（2）监测表面无遮挡物，光伏片线路断裂损坏。
8.根据权利要求6所述的一种光伏组件阵列性能监测和故障识别的方法，其特征在于：上述步骤四光伏阵列单元（1）数据库包括给定日照强度和温度下相对应的光伏阵列单元（1）最大功率、电流和电压。
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