CN115294074A - 一种光伏电站的巡检及故障检测定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光伏电站的巡检及故障检测定位方法，属于光伏组件检测技术领域，具体包括通过无人机双光谱相机采集红外热成像图像，然后再通过引入组串电流信息，再配合光伏组件的精准定位，可以大幅度降低故障检测时间，提高故障准确度且无需现场人工干预。现场工作人员可携带每个子阵的pdf巡检报告，精确找到该子阵故障组串位置，以及有热斑、二管管故障的组件以及电流异常组串位置，进行快速修复，提高运维效率。

Description

一种光伏电站的巡检及故障检测定位方法

技术领域

本发明涉及一种光伏电站的巡检及故障检测定位方法，属于光伏组件检测技术领域。

背景技术

目前无人机进行光伏板缺陷定位的方案分为两种：人工巡查的方案和基于组串GPS定位的方案。人工巡查是通过手持红外热成像仪采集红外图像提取温度异常故障特征来识别故障组件，依据组串在子阵中的位置确定故障位置。由于光伏板尺寸较大，热成像仪一次采集的组件数量有限，而且组件与组件之间形态相似度高，因此此技术方案效率低，容易漏判，判读时间长，巡检成本很高。对于组串的GPS定位提取，不同组串距离往往很近，通过软件获取到组串的GPS存在误差，尤其是复杂的地形，例如山地，组串排布错综复杂，GPS定位会存在误差，电站运维人员依靠GPS定位去排查缺陷的组串难度就会很大。靠人工手动给不同光伏组串标定编号的技术方案，整体效率低、定位容易出错，并且人工成本高。

目前，现有技术中，通过无人机双光谱相机采集的红外热成像图像，可以检测出光伏组串组件热斑、二极管故障、以及组串开路等，但现实情况是，轻微的光伏组串热斑、二极管故障、组串开路或者少量组件故障的问题不足以导致光伏板发电量明显降低，由于发电量没有明显降低，现场工作人员不会少量组件故障就去维护更换组件，而且热成像图像检测不到组件热斑、二极管故障、组串开路等问题时，线路故障、光伏板炸裂、分层等现象也是导致光伏板发电量低的问题。因此用红外热成像图判断光伏组串故障，存在误报、漏报故障的情况。

发明内容

为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种能够有效对光伏组件的故障进行定位，故障定位准确，效率高的光伏电站的巡检及故障检测定位方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种光伏电站的巡检及故障检测定位方法，按照以下步骤进行操作，

S1、根据光伏电站厂区分布情况，利用无人机进行全厂区的图像采集，且相邻图像采集点的图像有1/3重叠；

S2、对采集到的全厂区图像的导入大疆智图软件，生成二维正射影像图，在二维正射影像图上设置无人机巡航点，并将巡航点id、巡航点经纬度、巡航点所在子阵以及巡航点包含的光伏组串id录入数据库中；

S3、获取电站各光伏组串全天电流数据值，并存入数据库，光伏组串检测电流数据值为巡检前一天有效发电期间的电流值；

S4、无人机根据设定的航线进行巡检，到达指定巡航点悬停，使用双光谱相机采集红外图像;

S5、获取红外图像的经度、纬度，并通过查询数据库找到相匹配的经度、纬度的巡航点id，依据该巡航点id获取巡航点包含的光伏组串id，其中红外图像经度、纬度需要转成十进制，并与数据库中的巡航点经度、纬度做减法，差值处于0.0000000~0.0000009区间内，则匹配成功；

S6、对红外图像中的光伏组串进行缺陷检测，得到有效光伏组串以及故障组件的外接框，并获取外接框中心位置坐标以及外接框宽、高，然后筛除无效光伏组串，获得有效光伏组串数量以及故障光伏组件数量；

S7、对有效光伏组串、故障组件进行排序，得到故障组件在有效光伏组串中的位置；

S8、将排序完成的光伏组串与该巡航点包含的光伏组串id一一对应，通过该光伏组串id查数据库得到该组串前一天产生的电流峰值，若该峰值低于设定电流阈值，则认为该组串存在故障，并结合光伏组件缺陷类型，生成本次巡检报告；

S9、最后通过有效光伏组串的峰值电流，进一步对有效组串进行筛选，电流低于设定电流阈值且该光伏组串中的光伏组件有故障，则为最终的故障光伏组串，当电流低于设定电流阈值且该光伏组串中的光伏组件无故障时，则为其他问题导致的故障，并将故障光伏组串外接框、光伏组件外接框以及电流值绘制在该红外图像上，最终生成以子阵为单位的整个场区的巡检报告。

优选的，所述S2中无人机巡航点包含最多6组组串，组串排列顺序为从左到右、从上到下，不足6串的按实际数量处理。

优选的，所述S4中红外图像区域包含最多6串完整的光伏组串，即每次包含三行两列，同时在进行图像采集时，镜头需与光伏组串面垂直。

优选的，所述S6中无效光伏组串是通过识别出的外接框的高宽比值与预设值比较后筛除，当光伏组串外接框高宽比小于预设值k1或者大于预设值k2时，该光伏组串有效，相反则无效筛除，最终获得有效光伏组串数量以及故障光伏组件数量。

优选的，所述S7中在筛除无效光伏组串时，

有效光伏组串排序：通过判断有效光伏组串的数量以及光伏组串的外接框中心点坐标，依据中心点坐标在红外图像上的位置，从左到右、从上到下的方式进行；

故障组件排序：将排序完成的光伏组串外接框分成21等份，即三行七列，依次判断故障组件的外接框中心点在这21等份中的位置，故障组件外接框中心点坐标不在这21等份区域内的，则为无效故障组件，最终得到故障组件在有效光伏组串中的位置。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明通过引入组串电流信息，再配合光伏组件的精准定位，可以大幅度降低故障检测时间，提高故障准确度且无需现场人工干预。现场工作人员可携带每个子阵的pdf巡检报告，精确找到该子阵故障组串位置，以及有热斑、二管管故障的组件以及电流异常组串位置，进行快速修复，提高运维效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为单子阵可见光定位图。

图3为红外热城像缺陷检测图。

图4为光伏组串排序图。

图5为光伏组件排序图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图5所示，一种光伏电站的巡检及故障检测定位方法，按照以下布置进行操作，

根据光伏电站厂区分布情况进行无人机全厂区拍摄，且无人机两次相邻拍摄点位置处，采集的可见光图片有1/3重叠；

将拍到的整个电站的图像导入大疆智图软件生成二维正射影像图，在二维正射影像图上，设置无人机巡航点，并将巡航点id、巡航点经纬度、巡航点所在子阵以及巡航点包含的光伏组串id录入数据库中，其中无人机巡航点包含最多6组组串，组串排列顺序为从左到右、从上到下，不足6串的按实际数量处理；

获取电站各光伏组串全天电流数据值，并存入数据库，光伏组串检测电流数据值为巡检前一天有效发电期间的电流值；

无人机根据设定航线进行巡检，到达指定巡航点悬停，使用双光谱相机采集红外图像; 红外图像区域包含最多6串完整的光伏组串，即每次包含三行两列；相机拍照时，镜头需与光伏组串面尽量垂直。

获取红外图像经、纬度，并通过查数据库找到相匹配的经、纬度的巡航点id，依据该巡航点id获取巡航点包含的光伏组串id；

获取电站各光伏组串全天电流数据值，并存入数据库；

无人机根据设定航线进行巡检，到达指定巡航点悬停，使用双光谱相机采集红外图像;

获取红外图像经、纬度，并通过查数据库找到相匹配的经、纬度的巡航点id，依据该巡航点id获取巡航点包含的光伏组串id，其中红外图像经、纬度需要转成十进制，并与数据库中的巡航点经、纬度做减法，差值处于0.0000000~0.0000009区间内，则匹配成功；

对红外图像中的光伏组串进行缺陷检测，得到有效光伏组串以及故障组件的外接框，并获取外接框中心位置坐标以及外接框宽、高，然后筛除无效光伏组串，其中无效光伏组串是通过识别出的外接框的高宽比值与预设值比较后筛除，当光伏组串外接框高宽比小于预设值k1或者大于预设值k2时，该光伏组串有效，相反则无效筛除，最终获得有效光伏组串数量以及故障光伏组件数量；

对有效光伏组串、故障组件进行排序；有效光伏组串排序：通过判断有效光伏组串的数量以及光伏组串的外接框中心点坐标，依据中心点坐标在红外图像上的位置，从左到右、从上到下的方式进行；故障组件排序：将排序完成的光伏组串外接框分成21等份，即三行七列，依次判断故障组件的外接框中心点在这21等份中的位置，故障组件外接框中心点坐标不在这21等份区域内的，则为无效故障组件，最终得到故障组件在有效光伏组串中的位置；

将排序完成的光伏组串与该巡航点包含的光伏组串id一一对应，通过该光伏组串id查数据库得到该组串前一天产生的电流峰值，若该峰值低于设定电流阈值，则认为该组串存在故障，并结合光伏组件缺陷类型，生成本次巡检报告，其中通过有效光伏组串的峰值电流，进一步对有效组串进行筛选，电流低于设定电流阈值且该光伏组串中的光伏组件有故障，则为最终的故障光伏组串，当电流低于设定电流阈值且该光伏组串中的光伏组件无故障时，则为其他问题导致的故障，并将故障光伏组串外接框、光伏组件外接框以及电流值绘制在该红外图像上，最终生成以子阵为单位的整个场区的巡检报告。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明范围内。

Claims (5)

1.一种光伏电站的巡检及故障检测定位方法，其特征在于：按照以下步骤进行操作，

S1、根据光伏电站厂区分布情况，利用无人机进行全厂区的图像采集，且相邻图像采集点的图像有1/3重叠；

S2、对采集到的全厂区图像的导入大疆智图软件，生成二维正射影像图，在二维正射影像图上设置无人机巡航点，并将巡航点id、巡航点经纬度、巡航点所在子阵以及巡航点包含的光伏组串id录入数据库中；

S3、获取电站各光伏组串全天电流数据值，并存入数据库，光伏组串检测电流数据值为巡检前一天有效发电期间的电流值；

S4、无人机根据设定的航线进行巡检，到达指定巡航点悬停，使用双光谱相机采集红外图像;

S5、获取红外图像的经度、纬度，并通过查询数据库找到相匹配的经度、纬度的巡航点id，依据该巡航点id获取巡航点包含的光伏组串id，其中红外图像经度、纬度需要转成十进制，并与数据库中的巡航点经度、纬度做减法，差值处于0.0000000~0.0000009区间内，则匹配成功；

S6、对红外图像中的光伏组串进行缺陷检测，得到有效光伏组串以及故障组件的外接框，并获取外接框中心位置坐标以及外接框宽、高，然后筛除无效光伏组串，获得有效光伏组串数量以及故障光伏组件数量；

S7、对有效光伏组串、故障组件进行排序，得到故障组件在有效光伏组串中的位置；

S8、将排序完成的光伏组串与该巡航点包含的光伏组串id一一对应，通过该光伏组串id查数据库得到该组串前一天产生的电流峰值，若该峰值低于设定电流阈值，则认为该组串存在故障，并结合光伏组件缺陷类型，生成本次巡检报告；

S9、最后通过有效光伏组串的峰值电流，进一步对有效组串进行筛选，电流低于设定电流阈值且该光伏组串中的光伏组件有故障，则为最终的故障光伏组串，当电流低于设定电流阈值且该光伏组串中的光伏组件无故障时，则为其他问题导致的故障，并将故障光伏组串外接框、光伏组件外接框以及电流值绘制在该红外图像上，最终生成以子阵为单位的整个场区的巡检报告。

2.根据权利要求1所述的一种光伏电站的巡检及故障检测定位方法，其特征在于：所述S2中无人机巡航点包含最多6组组串，组串排列顺序为从左到右、从上到下，不足6串的按实际数量处理。

3.根据权利要求1所述的一种光伏电站的巡检及故障检测定位方法，其特征在于：所述S4中红外图像区域包含最多6串完整的光伏组串，即每次包含三行两列，同时在进行图像采集时，镜头需与光伏组串面垂直。

4.根据权利要求1所述的一种光伏电站的巡检及故障检测定位方法，其特征在于：所述S6中无效光伏组串是通过识别出的外接框的高宽比值与预设值比较后筛除，当光伏组串外接框高宽比小于预设值k1或者大于预设值k2时，该光伏组串有效，相反则无效筛除，最终获得有效光伏组串数量以及故障光伏组件数量。

5.根据权利要求1所述的一种光伏电站的巡检及故障检测定位方法，其特征在于：所述S7中在筛除无效光伏组串时，

有效光伏组串排序：通过判断有效光伏组串的数量以及光伏组串的外接框中心点坐标，依据中心点坐标在红外图像上的位置，从左到右、从上到下的方式进行；

故障组件排序：将排序完成的光伏组串外接框分成21等份，即三行七列，依次判断故障组件的外接框中心点在这21等份中的位置，故障组件外接框中心点坐标不在这21等份区域内的，则为无效故障组件，最终得到故障组件在有效光伏组串中的位置。

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