用于映射发电设施的方法与流程
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年3月3日提交的标题为“用于映射发电设施的方法(methodsformappingpowergenerationinstallations)”的美国临时专利申请序列号62/303,017和于2016年8月30日提交的标题为“用于映射发电设施的方法(methodsformappingpowergenerationinstallations)”的美国临时专利申请序列号62/381,298的优先权，这两篇文献全文通过引用并入本文。
背景技术：
光伏(pv)设施可以包括大量组件和各种设备。pv设施可以包括一个或多个阵列的pv发电机(例如，太阳能模块、太阳能电池、太阳能面板)、一个或多个逆变器、通信设备，以及pv电力设备(诸如dc/dc转换器、dc-ac微逆变器、汇流箱，以及最大功率点跟踪(mppt)设备)。一些设施可以进一步包括电池。电子模块中的一些可以与pv模块集成，并且可以提供其它功能，诸如性能监视和/或防盗保护。在系统经受电力损耗的情况下或者在潜在不安全条件的情况下，可能期望系统维护操作者物理地定位可能潜在地造成电力损耗或潜在不安全条件的特定设备(例如，太阳能面板、dc-dc转换器或者微逆变器)。
pv设施的操作者和监视机构可能并非总是能够访问指示由序列号标识的每个pv模块的位置的图谱。在此类情况下，故障排除问题可能是耗时的，因为定位特定模块(例如，出故障的模块)可能是困难的。在其它情况下，可以通过大量的人力劳动(诸如维护工人走查设施并且抄写模块的id号，在图谱上指示它们的位置)来获得设施的图谱。如果人工执行，则人为误差也可能导致不精确的信息被记录在图谱中。
需要一种生成pv设施的物理图谱的自动或半自动方法，以节省工作并且减少误差，同时使得系统监视人员能够获得具有指示pv模块的位置和id号的图谱的益处。
技术实现要素：
以下发明内容是本发明构思中的一些的简要概述，仅用于说明性目的，并且不旨在限制或约束具体实施方式中的发明和实例。本领域技术人员将认识到来自具体实施方式的其它新颖组合和特征。
本文的实施例可以采用用于生成pv设施的图谱的方法。一些说明性实施例可以是完全自动的，并且一些可能需要人工步骤。
在说明性方法中，可以利用合适的定位算法来测量或估计光伏(pv)设备的全球坐标，和/或不同设备之间的距离和/或角度，和/或设备与已知位置之间的距离和/或角度。一些实施例可以包括获得设备的全球坐标。一些实施例可以产生显示设备的物理布置和位置以及识别信息(例如id或序列号)的图谱。一些实施例可以利用高精度全球定位系统(gps)技术来映射设施。例如，一些说明性方法可以包括扫描pv设备上的识别条形码同时使用gps获得每个扫描位置处的全球坐标。在一些实施例中，可以进一步利用不包括识别模块信息的图谱来将特定模块匹配到所测量的gps坐标。一些实施例可以包括pv设备相互发射和接收无线信号，以及使用所测量或估计的量(诸如接收信号强度指示(rssi)、到达角(aoa，也称为到达方向或doa)和/或到达时间差(tdoa))来估计模块之间的相对距离和/或角度。在一些实施例中，可以将电力线通信(plc)方法与时域反射(tdr)技术一起使用来估计pv设施内的一组pv设备的位置。可以处理这组估计以获得设施的精确物理图谱，包括识别每个pv模块和/或pv设备在物理上位于何处。
在其它说明性方法中，可以操作光伏模块来增加和减少由光伏模块产生的电力，这可导致光伏模块处的温度变化。可以使用热成像设备来捕获在不同的电力产生和温度条件下的一组光伏模块的热图像，并且合适的方法可以分析和聚合热图像以获得设施的精确物理图谱。
如上所述，所述发明内容仅仅是本文描述的特征中的一些的概述。其不是穷举的，并且不是对权利要求的限制。
附图说明
参考以下描述、权利要求和附图，将更好地理解本公开的这些和其它特征、方面以及优点。本公开通过实例的方式来说明，并且不受附图的限制。通过参考考虑附图的以下描述，可以获得对本公开及其优点的更完整的理解，其中相同的附图标记指示相同的特征，并且其中：
图1是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于生成光伏(pv)设施图谱的方法的流程图。
图2a是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于将所测量的位置拟合到图谱的方法的流程图。
图2b示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的非识别图谱(nim)。
图2c示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的估计布局图谱(elm)。
图2d示出了根据本公开的一个或多个说明性方面可以如何将说明性方法应用于说明性pv系统。
图3a是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于基于时间和位置生成设施图谱的方法的流程图。
图3b是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于将样本映射成串的方法的流程图。
图4示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的表示和存储非识别图谱的说明。
图5a是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于生成非识别图谱的方法的流程图。
图5b示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的用于pv设施映射的用户界面。
图6示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的从pv设备读取识别信息并且估计设备位置的说明性实施例。
图7示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的可用于读取识别信息和/或估计设备位置的说明性设备。
图8a是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于设施映射的方法的流程图。
图8b示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的设施映射的各个阶段的结果。
图9是根据本公开的一个或多个说明性方面的可以被映射的说明性pv设施的部分框图的部分示意图。
图10是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于将电力设备分组的方法的流程图。
图11a是可以与本文描述的方法结合使用的pv系统组件的部分框图的部分示意图。
图11b是根据本公开的一个或多个说明性方面的说明性可变阻抗电路的示意图。
图12示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的从传输线反射的波的说明性形式。
图13是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于测试电力设备的方法的流程图。
图14是包含可以与本文描述的方法结合使用的pv系统组件的pv布置的部分框图的部分示意图。
图15a是pv面板和可以与本文描述的方法结合使用的pv系统组件的部分框图的部分示意图。
图15b是可以与本文描述的方法结合使用的pv系统组件的部分框图的部分示意图。
图16是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于将电力设备分组成串的方法的流程图。
图17a示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的pv设备的说明性pv串。
图17b示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的说明性电流泄漏电路。
图18是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于确定pv串内的电力设备的顺序的方法的流程图。
图19示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的可用于读取识别信息和/或估计设备位置的说明性设备。
图20示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的一组光伏模块的热图像。
图21是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于确定一组pv模块内的一个或多个pv模块的相对位置的方法的流程图。
具体实施方式
在下面对各种说明性实施例的描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过说明的方式示出了可以实践本公开的各方面的各种实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其它实施例，并且可以进行结构和功能修改。
pv设施的监视可以包括由中央控制系统收集数据，所述中央控制系统监视pv设施的电力输出并且识别潜在的有问题的操作条件或安全危险。当设施经历电力损耗时，可能期望确定其是由于环境条件还是由于pv设施的组件的故障和/或不良维护所导致。此外，可能期望容易地物理地定位可能造成电力损耗的特定模块(例如，太阳能面板、dc-dc转换器或者微逆变器、汇流箱)。显示包含设施的各种pv模块或设备(例如，由id号标识)的物理位置的pv设施的图谱可以有助于所需模块的快速定位和问题的快速解决。例如，在pv面板的电力输出减小的情况下，耦合到面板的电力设备可以向报告电力损耗的集中控制单元发送信息。所述信息可以使用电力线通信、无线通信、声学通信或其它协议来发射，并且可以包括pv设备的id号。如果低电力输出仍然存在，则维护工人可能需要物理地去到运行不佳的面板并且调查低电力背后的原因。
物理识别图谱(pim)可以指代指示光伏(pv)设施内的模块的位置的物理图谱，包括将识别信息(诸如序列号或id号)附加到在图谱中显示的模块中的一些或全部。非识别图谱(nim)可以指代描述模块的位置但不识别每个位置处的特定模块的图谱。
图1是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于生成pv设施图谱的方法的流程图。在一个或多个实施例中，图1的方法或其一个或多个步骤可以由一个或多个计算设备或实体执行。例如，图1的方法的各部分可以由计算机系统的组件执行。图1的方法或其一个或多个步骤可以嵌入在计算机可执行指令中，所述计算机可执行指令被存储在计算机可读介质(诸如非瞬时性计算机可读介质)中。图1的方法中的步骤可能不是全部按照指定的顺序执行，而是一些步骤可以被省略或者在顺序上有所改变。
在步骤100，可以创建pv设施布局的初始图谱。初始图谱可以是物理图谱。例如，在步骤100，可以使用所测量的全球定位系统(gps)坐标将模块匹配到pim上的物理位置。可以以各种方式创建和表示初始图谱。在一种实施方案中，初始图谱可以表示为文本文件，其包括关于设备的数量、行数、设备之间的距离、行之间的距离的信息，或者与设施的物理布局相关的任何其它信息。在另一种实施方案中，基本图谱可以由设施设计软件自动生成，并且布局信息可以被编码在由设施设计软件生成的数字文件中。
在一些实施例中，可以不执行步骤100。例如，如果在所述方法的其它步骤中存在足够高的精度以补偿初始图谱的缺失，则可以不执行步骤100。
在步骤110-13中，可以扫描pv设施中的电力模块。例如，可以按行扫描电力模块。在步骤110，可以扫描pv设施的一行中的每个设备。可以使用将扫描能力与gps接收器相结合的定位设备来执行扫描。定位设备可以进一步包括时钟、存储器、通信设备和处理单元中的一个或多个。扫描可以包含利用条形码读取器来读取附加到正被扫描的模块上的条形码(例如，在粘贴到模块上的粘贴物上的条形码)、利用照相机识别序列号、从rfid标记获得识别信息，或者其任何组合。定位设备可以是运行将条形码读取或序列号识别与gps定位相结合的应用程序的智能手机。扫描可以包含拍摄模块的识别元件(例如，识别粘贴物)的图片，所述图片稍后可以被处理以基于图片识别模块。在一些实施例中，在步骤111中，用户可以在每行的开始处配置设备(例如，通过按下按钮)以开始记录设施的一行。在一些实施例中，定位设备可以使用扫描之间的时间或空间差异来确定何时扫描新行。例如，如果扫描之间的时间高于某一阈值，则定位设备可以确定正在扫描新行。
在步骤112，可以扫描当前行中的每个pv设备。每次扫描设备时，可以记录模块的识别信息(例如，条形码、id号、图片、rfid标记)以及在扫描时的定位设备的gps坐标并将其存储到存储器中。与设备相对应的识别信息可以是唯一的。也可以记录或存储扫描时间的时间戳。
在步骤113，可以确定是否已经扫描了设施的所有行。例如，可以确定是否已经扫描了指定区域内的所有行。如果已经扫描了所有行，则所述方法可以进行到步骤120。否则，可以重复步骤110-13。可以重复步骤110-13，直到已经扫描了设施的所有行或者设施内的所有设备。
在步骤120，可以收集在步骤110-13期间收集的数据(例如，坐标、时间戳)，并将其输入到匹配算法。在步骤100中创建的图谱也可以被输入到匹配算法。
在步骤130，匹配算法可以由适当的计算设备(诸如计算机、服务器、dsp、微控制器、asic或者fpga)运行。所述算法可以使用所输入的数据和/或图谱来确定哪个pv模块位于图谱上指示的每个位置处。下面进一步描述的图2a是可以在步骤130由匹配算法使用的方法的实例。
在步骤140，匹配算法可以基于在步骤120所接收的输入生成pv设施的图谱。所述图谱可以包含一个或多个模块识别符。模块识别符可以与图谱中的位置相关联。例如，所述算法可以输出具有在每个模块的位置处显示的模块识别信息的图谱。所述图谱可以被物理地打印到纸张上，或者在适当的电子设备(诸如计算机监视器、平板电脑或智能电话)上观看。
图2a是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于将所测量的位置拟合到图谱的方法的流程图。在一个或多个实施例中，图2a的方法或其一个或多个步骤可以由一个或多个计算设备或实体执行。例如，图2a的方法的各部分可以由计算机系统的组件执行。图2a的方法或其一个或多个步骤可以嵌入在计算机可执行指令中，所述计算机可执行指令被存储在计算机可读介质(诸如非瞬时性计算机可读介质)中。图2a的方法中的步骤可能不是全部按照指定的顺序执行，而是一些步骤可以被省略或者在顺序上有所改变。
在步骤131，可以接收图谱和/或gps坐标。例如，可以从存储器加载图谱和/或gps坐标。当扫描pv模块时可能已经测量了图谱和/或gps坐标。所接收的图谱可以包含非识别图谱(nim)，所述非识别图谱(nim)可能不包括识别模块信息。
在步骤132，可以将gps测量值分组成行。在一些实施例中，分组成行可以在扫描一个或多个模块的同时进行。例如，扫描操作者可以在开始扫描时或者在扫描之前按下复位按钮。在一些实施例中，可以通过使用本文进一步描述的方法通过计算机算法来执行将测量值分组成行。例如，当使用已经指示行数和每行的长度的nim来生成pim时，将测量值分组成行可能是有帮助的。在其中无需预先存在的nim的帮助而生成pim的实施例中，分组成行可以允许过滤测量噪声。例如，可以通过确定同一行中的相邻面板之间的标准距离和角度来执行测量噪声的过滤或减少。步骤133-37可以被迭代地执行，直到第一行所扫描的样本被考虑为表示所述设施的每一行的候选。在步骤133，从nim中选择一行。在步骤134，可以将第一行位置测量值拟合到所选择的行。在步骤135，将第一行位置测量值拟合到所选择的行，可以使用“对齐到网格”或类似方法将其它行的所测量样本拟合到其它行的nim。在一些实施例中，在选择最佳拟合(通过适当的准则(诸如最小二乘))之前，可以使用多个行取向多次执行尝试将其它行的所测量样本拟合到其它nim行。
在步骤136，可以计算总拟合误差。总拟合误差可以基于每个设备的估计位置和/或由nim指示的位置。每个设备的所估计的个体误差可以通过适当的准则(诸如平方和)聚合。可以将所选择的拟合和所得到的聚合误差存储。例如，可以将所选择的拟合和所得到的聚合误差存储在适当的存储器设备中。
在步骤137，所述方法可以确定是否所有nim行已被考虑为由第一行测量值表示的行。如果一些nim行没有被考虑，则所述方法可以循环回到步骤134。例如，没有被考虑的nim行可以是稍后迭代中所考虑的候选。如果在步骤137确定已经考虑了所有nim行，则所述方法可以进行到步骤138。
在步骤138，可以将在步骤136计算和存储的一个或多个聚合误差彼此进行比较以选择拟合。在一种实施方案中，可以选择与最小聚合误差相对应的拟合。在步骤138，可以考虑其它因素。
在步骤139，可以输出在步骤138选择的拟合，将nim转换为包括在步骤138选择的拟合的pim。在一些实施例中，可以修改步骤134-37，使得代替将第一行测量值拟合到nim中的每行，将每行测量值拟合到nim的某一行(例如，nim的第一行)。
现在参考图2b和2c，其描绘了可以根据说明性实施例被映射的pv设施的说明性实例。图2b示出了可以使用本文描述的方法生成以反映pv设施的布局的非识别图谱(nim)215。图2c示出了设施的估计布局图谱(elm)217，其可以使用本文描述的方法获得以估计pv设备的绝对位置或相对于彼此的位置。图2b和2c可以对应于相同的pv设施。
在图2b-d中，所示的正方形可以对应于根据nim的设备位置，以及圆形可以对应于根据与设备相对应的测量数据的设备位置。在某些情况下，pv系统可以是非对称布局。例如，在nim215中，一行比另两行少两个设备。在某些情况下，由于测量不精确性和/或噪声，elm(诸如elm217)可能包含不精确性。
现在参考图2d，其示出了如应用于图2b-c所示的pv系统的上面在图2a中描述的步骤134-36的各方面。在拟合a中，在步骤133，选择nim的第一行。在步骤134，将第一行位置测量值拟合到所选择的nim的第一行，并且在步骤135，以使nim设备(被描绘为正方形)和elm设备(被描绘为圆形)之间的总不匹配最小化的方式将剩余的两行拟合到nim。在步骤136，计算总拟合误差。可以考虑不同的误差测量。例如，可以考虑平方和误差测量。例如，如果估计三个设备位于沿着xy平面的以下位置处：(0,0)、(1,0)和(2,0)，而根据nim，三个设备实际上位于(0,0.5)、(1,1.5)和(2,0)处，则针对第一设备的估计误差的平方将是(0-0)2+(0-0.5)2＝0.25。类似地，第二设备的平方估计误差将是(1-1)2+(0-1.5)2＝2.25。第三设备位置被完美地估计，具有零误差，导致总误差为2.5。也可以考虑其它误差测量，诸如绝对误差和，或者可以考虑其它考虑因素和/或对某些类型的误差添加惩罚因子的加权变化。
在步骤137，当第一行测量值已被拟合到第一nim，并且其它图谱行未被拟合时，所述方法可以循环回到步骤133。在步骤134，将第一行测量值拟合到第二nim行，并且在步骤135，将其它el行“对齐”到nim并且拟合到其它nim行，如拟合b中所示。拟合b中示出的匹配比拟合a中所示的匹配更不成功，并且在步骤136中计算的拟合误差将更高。在步骤137，所述方法将确定第一行测量值尚未被拟合到nim行之一(第三行)，并且所述方法将循环回到步骤133并且选择第三nim行。在步骤134，可以将第一行测量值拟合到第三nim行，并且在步骤135，可以将其它el行“对齐”到nim并且拟合到其它nim行。几种拟合是可能的，如拟合c和拟合d所示，并且通过各种方法，可以将所述算法配置为考虑多种拟合并选择拟合中的一种，例如，具有最小估计误差或最少估计误差的拟合。在步骤136，将计算拟合误差，并且在步骤137，所述算法将确定第一行测量值现在已经被拟合到所有nim行，并且将进行到步骤138。在步骤138，所述算法将确定拟合a具有所考虑的所有拟合的最低估计误差，并且将在步骤139输出拟合a。
图3a是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于基于时间和位置生成设施图谱的方法的流程图。在一个或多个实施例中，图3a的方法或其一个或多个步骤可以由一个或多个计算设备或实体执行。例如，图3a的方法的各部分可以由计算机系统的组件执行。图3a的方法或其一个或多个步骤可以嵌入在计算机可执行指令中，所述计算机可执行指令被存储在计算机可读介质(诸如非瞬时性计算机可读介质)中。图3a的方法中的步骤可能不是全部按照指定的顺序执行，而是一些步骤可以被省略或者在顺序上有所改变。
图3a的方法可以用于将设备测量值分组成行。例如，图3a的方法可以在图2a的步骤132执行。根据所述说明性实施例，可以处理设施的每一行，使得在扫描所述行中的设备和所述行中的相邻设备之间经过的时间小于某一阈值，例如10秒。可以指示安装者快速扫描所述行中的每个设备，并且在行之间进行短暂中断。扫描设备可以被配置为记录每个设备被扫描的时间。
在步骤310，可以计算每对连续扫描之间的时间差。在步骤320，可以将所计算的时间差与阈值时间量进行比较。在一些实施例中，阈值可以是预设的或预定义的，并且在一些实施例中，阈值可以从所计算的时间差导出(例如，阈值可以比连续扫描之间的平均时间差长百分之二十)。在步骤330，如果扫描两个连续设备的时间戳之间的时间差高于阈值，则可以确定两个设备在不同的行中，并且在步骤340可以将这两个设备映射到不同的行。如果时间差低于阈值，则可以确定两个设备在相同的行中，并且在步骤350可以将这两个设备映射到相同的行。作为上面描述的方法的替代或补充，可以指示安装者按下他或她的设备上的行之间的“新行”按钮，这可以指示完成一行的扫描并且开始另一行。可以使用“新行”按钮覆盖定时考虑因素，和/或补偿不一致的扫描速度。
图3b是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于将样本映射成串的方法的流程图。在一个或多个实施例中，图3b的方法或其一个或多个步骤可以由一个或多个计算设备或实体执行。例如，图3b的方法的各部分可以由计算机系统的组件执行。图3b的方法或其一个或多个步骤可以嵌入在计算机可执行指令中，所述计算机可执行指令被存储在计算机可读介质(诸如非瞬时性计算机可读介质)中。图3b的方法中的步骤可能不是全部按照指定的顺序执行，而是一些步骤可以被省略或者在顺序上有所改变。
现在参考图3b，其示出了用于将设备测量值分组成行的说明性实施方案。例如，图3b中描述的步骤可以在上面图2a中描述的步骤132执行。根据所述说明性实施例，可以处理设施的每一行，使得可以将所扫描的设备之间的距离和/或角度与参考距离和/或角度进行比较。扫描设备可以被配置为通过利用定位系统(诸如全球定位系统(gps))来确定和/或估计每次扫描时的全球位置。在步骤315，可以计算每对所扫描设备之间的所估计的距离和/或角度。在步骤325，可以将所扫描设备之间的所估计的距离和/或角度与参考值和/或阈值进行比较。在一些实施例中，参考值可以是预定义的，而在其它实施例中，参考值可以从计算出的距离导出(例如，参考值可以是连续扫描之间的平均距离，其中阈值比参考值长百分之二十，或者参考值可以从连续扫描之间的角度导出，其具有适当的阈值)。
在步骤335，将可能已经被连续扫描的两个设备之间的距离和/或角度与参考距离和/或角度进行比较。如果在步骤335确定距离和/或角度高于阈值，则在步骤345可以将两个设备映射到不同的行或串。如果在步骤335，确定距离和/或角度低于阈值，则在步骤355可以将两个设备映射到相同的行或串。作为上面描述方法的替代或补充，可以指示安装者按下他或她的设备上的行之间的“新行”按钮，所述“新行”按钮可以指示他或她完成一行的扫描并且开始另一行。可以使用“新行”按钮来覆盖距离和/或角度考虑因素，和/或补偿相同行中的设备之间的不一致的距离和/或角度。
现在参考图4，其描绘了表示非识别图谱(nim)的一个说明性实施例。nim的表示的生成可以包括在设施映射方法中，所述设施映射方法包括诸如来自上面描述的图1的步骤100的步骤。pv设施可以被表示为包含关于设施的信息的文本文件。例如，nim可以由列出设施中的行、每行中的设备的数量和/或每对设备之间的距离的文本文件来表示。附加信息(诸如一些设备的绝对位置、行取向、行之间的角度和距离，或者其它信息)可以包括在nim中。映射方法可以包括适当的解析器以解析文本文件并且从nim提取信息以将所扫描的信息与nim布局进行比较。
图5a是生成非识别图谱的流程图。在一个或多个实施例中，图5a的方法或其一个或多个步骤可以由一个或多个计算设备或实体执行。例如，图5a的方法的各部分可以由计算机系统的组件执行。图5a的方法或其一个或多个步骤可以嵌入在计算机可执行指令中，所述计算机可执行指令被存储在计算机可读介质(诸如非瞬时性计算机可读介质)中。图5的方法中的步骤可能不是全部按照指定的顺序执行，而是一些步骤可以被省略或者在顺序上有所改变。
图5a描绘了非识别图谱(nim)的生成和表示的说明性实施例。例如，图5a中描述的步骤可以在图1所描述的方法期间执行。可以使用程序或应用程序来设计和规划pv设施。程序可以在适当的平台(pc、平板电脑、智能手机、服务器等)上运行，并且可以对安装者和/或系统设计者可用。程序可以包括图形用户界面(gui)以促进场地规划。在步骤101中，场地规划者或设计者可以使用程序或应用程序来使用应用程序使其可用的工具来设计pv设施。例如，图5b示出了用于pv设施映射的用户界面的实例，其可以在图5a的步骤101使用以设计pv设施。用户可以设计具有多个光伏发电机501(例如，pv面板、pv模块、pv电池、pv面板的串或子串)并且具有一个或多个电力转换器(例如，pv逆变器502)的pv设施。
在图5a的步骤102，可以生成包含描述系统的一部分或完整布局的信息的二进制文件。在使用程序gui设计pv设施的布局之后，在步骤102可以生成二进制文件。本文描述的pv设施映射方法的实施例可以包括读取在步骤102生成的二进制文件以及从二进制文件提取场地布局信息。
现在参考图6，其示出了用于扫描pv设备并且在扫描时记录扫描器的时间和/或位置的组件。pv设备602(例如，pv面板、优化设备、dc/dc转换器、逆变器、监视设备、通信设备等)可以被标志有id标志600，所述id标志600能够被扫描或处理。id标志600可以是能够由扫描设备扫描的条形码。id标志600可以是可由照相机(诸如具有数字识别能力的照相机)识别的序列号。id标志600可以是rfid标记，或者可由电子电路读取的存储器设备。应当理解，除了所列出的实例之外或代替所列出的实例，可以使用任何其它类型的标志。
扫描和定位设备601可以捕获或记录由id标志600提供的数据。例如，设备601可以被配置为通过扫描id标志600、拍摄id标志600的图片或者检索id标志600所存储的数据来从pv设备602获得识别信息。设备601可以包括时钟和存储器设备，并且可以被配置为存储每次扫描的时间戳以及在那时所扫描的设备的识别信息。设备601可以包括定位设备(诸如gps设备)，所述定位设备被配置为与卫星603通信并且估计扫描时设备的位置。在一种实施方案中，所采用的gps方法可以允许具有足够精度的估计提供相同设施中部署的相邻pv设备之间的区分。
现在参考图7，其示出了可以与本文描述的说明性实施例结合使用的扫描和定位设备的实例。组合设备700可以包括所示组件中的一个或多个。id读取器203可以被配置为从pv设备检索识别信息。在一些实施例中，id读取器203可以包含照相机，并且可以被配置为拍摄pv设备上的序列号或其它识别信息的照片。在一些实施例中，id读取器203可以包含条形码扫描器并且被配置为扫描pv设备上的条形码。在一些实施例中，id读取器203可以包含被配置为读取rfid标记的电子电路或存储识别信息的存储器设备。
在一些实施例中，设备700可以包括gps设备201，所述gps设备201被配置为例如在扫描pv设备时接收或确定gps位置。设备700可以向数据记录设备202写入(例如，记录、存储、发射等)id信息和gps坐标。数据记录设备202可以包含闪存存储器、eeprom，或者其它存储器设备。
控制器205可以同步包含设备700的各种组件。控制器205可以包含dsp、mcu、asic、fpga和/或不同的控制单元。控制器可以被分成几个控制单元，每个控制单元负责不同的组件。设备700可以包括通信设备206。通信设备206可以被配置为使用无线技术(诸如zigbee、蓝牙、蜂窝协议和/或其它通信协议)进行通信。在一些实施例中，测量值、时间戳和/或id信息可以例如通过通信设备206发射到远程服务器和/或存储到远程位置处的存储器。设备700可以包括时钟204，所述时钟204被配置为(结合存储器设备和/或通信设备)采样、存储和/或传送时间。例如，每当id读取器203确定(例如，获取、测量等)设备id时，可以使用时钟204记录时间戳。
设备700可以进一步包括倾斜传感器207，所述倾斜传感器207被配置为测量设备700的倾斜并将测量值存储到存储器和/或传送测量值。倾斜传感器可以用于测量pv设备(例如，pv面板)的倾斜。扫描设备700还可以包括罗盘208。罗盘208可以被配置为测量或确定pv模块正面向的方向。例如，当执行倾斜测量时，可以使用罗盘208测量pv模块的方向。确定一个或多个pv面板的倾斜和/或一个或多个pv面板面向的方向可用于各种应用程序(诸如监视应用程序或映射应用程序)。如果pv面板的倾斜在部署期间是固定的，则安装者可能想要在扫描pv设备时测量倾斜和角度以用于映射目的。可以将所扫描的数据上载到远程监视设备。
在一些实施例中，设备(诸如移动电话/平板电脑710)可以包括关于组合设备700描述的功能中的一些或全部。组合设备700还可以包括屏幕，所述屏幕被配置为显示由设备生成的信息。在一种实施方案中，屏幕可以实时地显示信息，这可以允许安装者监视进度，并且可以提高扫描精度。许多移动设备包括id读取器(诸如条形码扫描器或照相机)、gps设备、控制器、通信方法、时钟、罗盘和倾斜传感器。可以将应用软件下载到移动设备，以允许不同的组件以实现本文关于映射pv设施所描述的期望功能的方式进行交互。移动设备可以允许设施图谱在扫描时显示在设备的屏幕上，并且显示附加到现场中的每个pv设备上的信息的实时更新，以帮助安装者确定信息正被精确且清楚地处理。
图8a是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于设施映射的方法的流程图。在一个或多个实施例中，图8a的方法或其一个或多个步骤可以由一个或多个计算设备或实体执行。例如，图8a的方法的各部分可以由计算机系统的组件执行。图8a的方法或其一个或多个步骤可以嵌入在计算机可执行指令中，所述计算机可执行指令被存储在计算机可读介质(诸如非瞬时性计算机可读介质)中。图8a的方法中的步骤可能不是全部按照指定的顺序执行，而是一些步骤可以被省略或者在顺序上有所改变。
现在参考图8a，其示出了用于估计多个pv设备关于彼此的相对位置的说明性方法。在一种实施方案中，可以在不使用定位设备(诸如卫星)的情况下估计或确定位置。在pv设施中的pv设备的全部或一部分可以配备有通信设备，诸如运行适当的无线协议(例如，蓝牙、zigbee、wi-fi、lte、gsm、umts、cdma等)的无线收发器，或者电力线通信(plc)收发器，所述通信设备可以耦合到pv设施的电缆并且被配置为通过经由电缆彼此发送消息来进行通信。
在步骤800，可以通过向将要被映射的pv设备中的每一个分配随机位置来初始化映射算法。在一种实施方案中，所述设备中的一个或多个可以通过经由通信媒体(例如，电力电缆、无线信道)广播id号、当前时间戳和/或其它信息来开始通信。例如，id号、时间戳或其它信息可以以预定幅度发送。所述设备的全部或一部分可以能够检测由其它设备广播的id信号。所接收的信号强度和/或信号从一个设备传播到下一个设备所花费的时间可取决于设备之间的距离以及信号衰减。在一些实施例中，设备可以仅参与单向通信，即每个设备可以仅向其它设备中的一些或全部发送消息，而不被配置为从任何特定设备接收响应。在一些实施例中，两个或更多个设备可以参与双向通信(例如，设备a向请求响应的设备b发送消息，并且测量在发送消息与接收响应之间经过的时间)。
在步骤805，可以测量由每个设备接收的每个信号的信号强度和/或在发送消息与接收消息之间的时间延迟。在步骤810，可以使用在步骤805测量的信号强度和/或时间延迟来生成设备之间的两两距离的一个或多个初始估计。初始估计可以包含误差，诸如由于随机衰减因子、噪声信道和/或信号传播中的意外延迟引起的误差。在一种实施方案中，可以进行多次测量，然后对其进行平均化，或者可以对所述测量应用某一其它函数。在所述实施方案中，可以通过进行多次测量来提高测量的初始精度。
在步骤815，可以将在步骤810生成的初始距离估计输入到算法，所述算法可以分析初始两两距离估计并使用它们来生成估计布局图谱(elm)。针对这一步骤可以考虑许多算法，并且在一些实施例中，算法的组合可以提供精确的结果。例如，可以公式化最小二乘(ls)问题以创建使各个设备之间的两两估计距离之间的差异最小化的elm。无数其它方法(诸如模拟退火、凸优化、半定规划或者多维定标)可以与编译和/或三角测量技术组合以基于所述测量值获得估计布局。
在步骤820，可以确定非识别图谱(nim)是否可用。如果nim可用，则所述方法可以进行到步骤840。在步骤840，可以将nim和elm输入到匹配算法以将包括在elm中的识别信息匹配到由nim描述的设备位置，所述匹配算法可以包括图2a中所示并且在图2b-d进一步讨论的方法的元素。在步骤845，匹配算法可以运行，即执行，并且在步骤850，可以输出设施的图谱，所述图谱概述了设备位置以及每个设备的id信息。所述图谱可以是在适当的设备(诸如计算机监视器、移动电话、平板电脑等)上可观看的格式。所述图谱可以数字地或以文本格式表示。
可选地，如果在步骤820没有nim可用，则算法可以进行到步骤825。在步骤825，所述方法可以寻找“锚设备”，即一组具有已知位置的一个或多个特定设备。如果此类锚存在(或者可以由安装者容易地获得)，则在步骤835可以将来自elm的某些设备id匹配到已知位置，并且可以将其余设备布置在它们周围，然后在步骤850输出最终布置。如果不存在锚设备或者不可以获得锚设备，则在步骤830算法可以使用当前解而不进行进一步修改，从所述步骤进行到步骤850，并且“原样”输出elm，作为具有每个设备的id信息的设施的最终图谱。图8a的方法可以由集中处理设备执行，所述集中处理设备可以访问由pv设备(例如，包括处理单元的系统逆变器，所述处理单元通信地耦合到pv设备，使得设备可以将它们的测量值传送到逆变器)中的一些或全部进行的测量。
现在参考图8b，其示出了根据某个说明性实施例的图8a中描绘的映射算法的不同阶段。在所述说明性实施例中，为了说明性目的，步骤815包含两个阶段。第一阶段可以包括利用网格松弛技术，诸如由a.howard、m.j.mataric和g.sukhatme发表的“《网格的松弛：广义定位的形式体系(relaxationonamesh:aformalismforgeneralizedlocalization)》”《ieee/rsj智能机器人与系统国际会议的会议录(iros2001)(proceedingsoftheieee/rsjinternationalconferenceonintelligentrobotsandsystems(iros2001))》中描述的，其中第一阶段的结果被公式化为最小二乘问题并且被输入到最小二乘求解方法(其中许多可以在网上找到，诸如封装在用于python编程语言的scipy库中的“解非线性最小二乘问题”方法)。870描绘了pv设施的真实布局，其中每个设备被编号(0-119)并且位于其“真实”位置中。在870中描绘的真实布局在运行时对于算法是未知的，并且在此提供用于说明性目的。880描绘了步骤800的示例性结果，其中映射算法针对每个设备生成随机位置估计。在所述说明性实施例中，rssi指示符(结合所估计的随机信号衰减因子)用于估计每对设备之间的两两距离，并且在步骤815的第一阶段，将所述估计输入到上述“网格的松弛”方法的实施方案中。所得到的elm在890中示出，其包括一些未对准的行和偏离其在870中示出的“真实”位置的几个设备。然后，可以将在890中描绘的估计输入到scipy“解非线性最小二乘问题”函数，并且可以输出最终的、平滑的、精确的elm，诸如在895中描绘的输出。应当注意，895的elm的菱形形状是由于不等缩放的x和y轴而获得的。例如，如果l4中的轴被相等地缩放，则形状可以是矩形的形状，其可以与l1中所示的真实设施类似。在一种实施方案中，elm895示出了在步骤815结束时的估计。在图8b所示的实例中，设施中存在的对称程度可能降低所估计的布局的精度。在某些情况下，pv设施可以包括在将elm元素匹配到nim元素时可以提高精度的非对称元素(例如，一些行比其它行短，诸如在图2b所描绘的系统中)。在某些情况下，非对称元素可以导致算法收敛和精度的改进。
现在参考图9，其示出了包含可以在设施的图谱中描述的pv设备的说明性pv设施。所述设施可以包括多个pv串916a、916b，至916n。pv串可以并联连接。每个pv串916a-n可以包括多个pv设备903。pv设备903可以是pv电池或面板、耦合到pv面板或嵌入在pv面板上的电力转换器(例如，dc/dc转换器或者dc/ac转换器)、监视设备、传感器、安全设备(例如，熔断器盒、rcd)、继电器等，或其任何组合。各个pv设备903可以是相同的或者可以是不同的。pv设备903可以串联或并联耦合。例如，每个pv设备903可以包含耦合到pv面板并且被配置为在设定或确定的功率点(诸如最大功率点)处操作所述面板的dc/dc转换器或dc/ac逆变器。每个dc/dc或者dc/ac转换器可以将输入pv电力转换为低电压高电流输出，并且多个转换器可以串联连接以形成具有高电压的串。在一些实施例中，每个pv设备903可以包括将输入pv电力转换成高电压低电流输出的dc/dc或者dc/ac转换器，并且多个转换器可以并联连接以形成具有高电流的串。
可以并联连接的多个pv串916a-n可以耦合到pv系统分组设备904的输入。在一些实施例中，pv系统分组设备904可以包含被配置为将dc输入转换成ac输出的中央逆变器。ac输出可以耦合到电力网。在一些实施例中，pv系统分组设备904可以包含一个或多个安全、监视和/或通信设备。pv设备903中的每一个和/或分组设备904可以包括包含识别信息的id标记(诸如条形码、序列号和/或存储卡或rfid卡)。
在说明性实施例中，可以通过利用本文描述的各种方法将设备id匹配到图谱上的物理位置。在一些实施例中，可以通过确定哪些设备彼此串联耦合(即，哪些设备包含每个串)、确定各个串的顺序并且然后确定每个串内的设备的顺序来将设备id匹配大牌图谱上的物理位置。
图10是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于将电力设备分成组的方法的流程图。在一个或多个实施例中，图10的方法或其一个或多个步骤可以由一个或更多计算设备或实体执行。例如，图10的方法的各部分可以由计算机系统的组件执行。图10的方法或其一个或多个步骤可以嵌入在计算机可执行指令中，所述计算机可执行指令被存储在计算机可读介质(诸如非瞬时性计算机可读介质)中。图10的方法中的步骤可能不是全部按照指定的顺序执行，而是一些步骤可以被省略或者在顺序上有所改变。
现在参考图10，其描绘了用于将pv设备分组成串的方法。可以使用所述方法确定系统(诸如图9中描绘的系统)中的哪些设备彼此串联连接。诸如在图2a的步骤132可以使用图10的方法或其一个或多个步骤将设备分组成图谱行。所述方法可以应用于能够改变其输出电压的多个pv设备(诸如dc/dc转换器)，并且将其输出参数(例如，电压、电流)报告给通信地耦合到pv设备中的一些或全部的系统管理单元。
在步骤900，可以确定一个或多个电力设备未被分组。例如，最初，所有电力设备可以是未分组的。在步骤910，可以从未分组的电力设备中选择电力设备。可以随机选择电力设备。例如，可以选择优化器，诸如耦合到发电源的优化器。在一种实施方案中，步骤910的全部或部分可以由逆变器执行。在步骤920，可以指示在910选择的电力设备减小或增加电力设备的输出电压。例如，可以经由plc、无线地或者经由其它通信方法将消息发送到电力设备，以增加或减小电力设备的输出电压。
在步骤930，所述方法可以等待电力设备(诸如未分组的电力设备)，以报告操作点。例如，电力设备可以基于时间表或以各种间隔发送遥测。在步骤940，可以记录从电力设备(诸如未分组的电力设备)接收的操作点。操作点可以响应于在步骤920请求的输出电压的增加或减少。
在步骤950，没有报告电压变化的一个或多个设备可以与在步骤910选择的电力设备分组在一起。例如，没有报告电压变化大于阈值电压变化的设备可以与所选择的电力设备分组在一起。阈值可以是预设的或预定的，或者基于所接收的操作点来确定。
在步骤960，可以确定是否存在一个或多个未分组的设备。如果存在一个或多个未分组的设备，则所述方法可以返回到步骤910并且选择一个或多个未分组的设备中的一个。否则，如果在步骤960确定所有设备已经被分组，则所述方法可以进行到步骤970。在步骤970，可以认为分组完成，并且可以输出设备分组。
作为图10中描述的方法的实例，假设pv系统分组设备904是包括电力线通信(plc)或无线收发器和处理器的逆变器，并且每个pv设备是包括dc/dc转换器、最大功率点跟踪(mppt)电路和plc或无线收发器的优化器。每个优化器可以耦合到一个或多个发电源，诸如pv面板、电池和/或风力涡轮机。在分组过程开始之前，每个优化器可以被配置为输出某个低的安全电压，诸如1v。由于优化器(例如，316a、316b)串并联耦合，所以它们将在每个串的两端之间保持公共电压。优化器可以使用plc周期性地向pv系统分组设备904发送遥测，其中它们报告它们的当前输出电压。在步骤900，电力设备(在所述实例中为优化器)未被分组。在步骤910，逆变器随机选择第一优化器(例如，属于串f的优化器a)，并且在步骤920(经由plc或无线地)发送指示优化器a增加其输出dc电压的消息。电压的这种增加导致包括所选择的优化器的串(串f)的电压的相应增加。为了保持公共串电压，属于所有其它串的优化器也可以增加它们的电压。然而，作为串f的一部分的优化器(例如，优化器b-k)可能不会增加它们的输出电压，因为优化器a已经提高了其电压。当优化器接下来在步骤930经由plc或无线地向逆变器发送遥测时，优化器a将报告高电压，优化器b-k将报告与之前相同的电压，并且所有其它优化器将报告电压的增加。在步骤940，逆变器处理器将记录来自所有优化器的报告。在步骤950，逆变器将确定没有报告电压的显著变化的所有优化器(b-k)属于与最初选择的优化器(a)相同的串，将它们分组为串并且将它们从“未分组的电力设备池”中移除。然后，所述算法重复步骤910-50，直到所有优化器都被分组，在所述阶段算法结束，在步骤970，输出优化器分组。
现在参考图11a，其示出了pv设备的pv串的说明性实施例，其中可以确定串内的设备的顺序。可以使用时域反射计(tdr)确定pv串内的pv设备的排序。串317可以包含多个串联连接的pv设备104，诸如pv设备104a、104b，至104k。串317可以包含任何数量的pv设备104a-k。设备104a-k可以包含与先前关于pv设备103所讨论的那些类似的元素。设备104a-k可以各自包括从pv面板、电池或其它形式的能量生成装置接收输入并产生输出的电力转换器210(例如，dc/dc或dc/ac转换器)。转换器210的一个输出可以耦合到可变阻抗z，并且另一输出可以用作设备输出，以耦合到串317中的相邻的pv设备。以此方式，串317可以包括耦合到电缆的多个可变阻抗，所述电缆将pv设备彼此耦合，形成串联串。每个pv设备104a-k可以包括控制器220，所述控制器220被配置为控制可变阻抗z的值。控制器220可以是用于控制pv设备104a-k的其它组件(例如，电力转换器210、通信模块230、安全设备240、辅助电力设备250等)的相同控制器，或者它可以是不同的控制器。收发器115可以耦合到串317，并且可以被配置为在所述串上注入电压或电流脉冲并测量反射波。收发器可以耦合到串的边缘之一，或者可以耦合到两个设备之间的中间点。根据tdr理论，反射回收发器的波形取决于pv串线路的特性阻抗。pv串的特性阻抗可能受耦合到其的每个可变阻抗的影响，因此通过快速改变串联连接的pv设备之一上的可变阻抗，可以形成快速改变的反射波形。
现在参考图11b，其示出了可变阻抗配置的几个实例。可变阻抗1110可以包括全部并联连接的电感器l1、电阻器r1、电容器c1和开关q1(例如，mosfet)。当开关q1接通时(例如，通过控制器向mosfet的栅极施加适当的电压)，阻抗1110的总阻抗可以为零，因为开关绕过其它阻抗元件。当开关q1断开时，1110的阻抗可以为零，并且可以被计算为并联连接的其它三个组件的阻抗。可变阻抗1120可以包含并联连接的电感器l2、电阻器r2、电容器c2，与它们串联耦合的电感器l22，以及与整个布置并联连接的开关q2。这里，当q2接通时，1120的等效阻抗可以为零，并且当其关断时，1120的阻抗可以为非零，并且被计算为并联添加到l22的阻抗的r2、c2和l2的阻抗。可变阻抗1130具有两个开关q3和q33以及两个以上的阻抗水平。当q3接通时，1130的阻抗为零。当q3和q33都断开时，1130的阻抗只是电感器l3的阻抗。当q3断开并且q33接通时，1130的阻抗是全部并联耦合的电感器l3、电阻器r3和电容器c3的等效阻抗。显然，可以利用组件的更多布置用于不同(或附加)阻抗水平。开关(q1、q2、q3、q33)的切换可以由相关pv设备内的适当控制器(例如，dsp、mcu、fpga等)控制。
现在参考图12，其示出了根据本文描述的说明性实施例的从包括可变阻抗的pv串反射的波形。如果说明性可变阻抗以非常高的频率(例如，高于100khz的频率，诸如几百千赫兹、几兆赫兹、几十或几百兆赫兹，或者几千兆赫兹)切换，则可以在反射回收发器的波上检测到纹波。如果改变同一串上的几个可变阻抗，则由于阻抗之间的距离的差异，每个阻抗引起的波纹可能在不同的时间出现。例如，如果包括可变负载的两个pv设备间隔1.5米，其中所述pv设备中的一个比另一个更靠近收发器1.5米，则由收发器发射的波形将行进另外1.5米以到达另外的pv设备，并且反射波也将在返回的路上行进另外1.5米，在路线上的总差距为3米。假设波形以光速行进，c＝3·108m/sec，则由更远的可变阻抗引起的纹波将在比由更近的可变阻抗引起的波纹晚
图13是根据本公开的一个或多个说明性方面的用于测试电力设备的方法的流程图。在一个或多个实施例中，图13的方法或其一个或多个步骤可以由一个或多个计算设备或实体执行。例如，图13的方法的各部分可以由计算机系统的组件执行。图13的方法或其一个或多个步骤可以嵌入在计算机可执行指令中，所述计算机可执行指令被存储在计算机可读介质(诸如非瞬时性计算机可读介质)中。图13的方法中的步骤可能不是全部按照指定的顺序执行，而是一些步骤可以被省略或者在顺序上有所改变。
现在参考图13，其描述了可以用于确定系统中串联连接的pv设备与波形产生收发器的相对距离的说明性方法，所述系统可以被布置成类似于图11a所示的系统。在步骤1320，可以将一个或多个电力设备定义为“未测试的”，即，它们没有被命令改变它们的阻抗。例如，最初，可以确定所有电力设备是未测试的。
在步骤1325，选择未测试的设备中的一个。例如，在步骤1325可以随机选择未测试的设备。在步骤1330，可以命令在步骤1325选择的设备改变其可变阻抗。例如，可以命令所述设备以确定的频率(诸如高频)改变其可变阻抗。在步骤1335，收发器可以通过pv串发射电压脉冲。在步骤1340，收发器可以接收反射波、记录和/或计时响应，并且在步骤1345将所接收或确定的数据保存到存储器。在步骤1350，可以将所选择的设备从“未测试的”设备池中移除，并且可以例如由收发器命令所选择的设备停止改变其输出。在步骤1355，收发器可以检查或确定在串中是否存在未测试的设备。如果存在未测试的设备，则所述方法可以返回到步骤1325，并且可以选择另一个电力设备。如果在步骤1355确定所有电力设备已经被测试，则所述方法可以进行到步骤1360。在步骤1360，收发器(或者从收发器接收数据的主控制单元或其它系统)可以分析所保存的反射波形和时间样本、确定(如前面所解释的)哪些设备比其它设备更近，并且估计设备之间的距离。
现在参考图14，其示出了说明性pv布置。在pv布置309中，pv设备105a、105b，至105k彼此并联耦合。尽管图14中未示出，但是设备105a-k可以并联耦合到系统电力设备，诸如逆变器、管理和/或通信单元、安全设备或其它设备。每个pv设备105a-k可以耦合到电源(例如，pv面板、电池、风力涡轮机等)，并且可以包括被配置为输出高压dc或ac电压的dc/dc或dc/ac转换器，所述高压dc或ac电压对于并联耦合的所有pv设备105a-k而言是共同的。在所述说明性系统中，设备105a-k可以不彼此串联耦合。收发器116可以耦合到pv设备105a-k并且可以被配置为与设备105a-k通信。可能期望系统安装者知道各种设备与收发器之间的距离，或者知道距离排序(即哪个设备105a-k是最近的，哪个是最远的等)。在并联连接的实施例中，可以发射电压或电流脉冲，其中pv设备105a-k如收发器116所指示的轮流改变其阻抗，如上面关于图11a-14所解释的。在所述实施例中，收发器116可以针对由变化的阻抗电路引起的干扰分析电流返回波，并且基于由每个pv设备引起的记录中的时间延迟，按照与收发器116的距离的顺序确定和/或列出设备105a-k。
现在参考图15a，其描绘了根据说明性实施例的pv设备。pv面板106在一侧(未明确示出)上可以包括的一个或多个太阳能电池，并且在第二侧上可以包括接线盒152的下部部分。多个面板导体153(诸如带状导线)可以在面板的一侧上耦合到pv电池，并且可以在另一侧上突出通过下部接线盒部分152中的狭槽。在制造时，可以将下部接线盒部分152紧固到pv面板106上。在制造时或之后，可以将识别标签(id标签)151附加到面板106或下部接线盒部分152上。id标签151可以是条形码、序列号、rfid标记、存储器设备或用于包含可由外部设备读取的信息的任何其它介质。上部接线盒部分150可以机械地附加到下部接线盒部分，并且可以包括被配置为从导体153接收pv电力的电子电路，并且可以包括用于将上部部分耦合到相邻pv设备的串导体154。在一些实施例中，在制造时，可以使用适当长度的导体将上部接线盒部分150耦合到其它上部盒部分，以允许多个上部部分150在部署在pv设施中期间附加到多个下部接线盒部分上。上部接线盒部分150可以包括用于从面板或下部接线盒部分读取id标签151的适当设备。例如，如果id标签151包括条形码，则上部部分150可以包括条形码扫描器。如果id标签151包括序列号，则上部部分150可以包括照相机并且被耦合到被配置为识别数字和/或字母的设备上。上部部分150可以包括rfid标记读取器，或者被配置为从存储器设备读取识别信息的设备。当附加到下部接线盒部分152时，上部部分150可以自动读取、处理和/或传送id信息。上部接线盒部分150还可以被配置有其自己的id信息，并且能够向管理设备传送其自己的id标记和其所耦合到的pv面板的id标签。
pv设备id标记可以用于若干目的。在一些实施例中，id标记可以用于创建包括设施中的特定设备的位置的pv设施的图谱。在一些实施例中，标记可以用于认证pv设备并且例如通过使用认证协议来确保在设施中使用被认可的设备。在一些实施例中，协议可以由包含在接线盒的上部部分中的电路和/或设备来执行。在一些实施例中，id标记可以被传送给外部管理设备，并且可以在包括在下部部分、上部部分和外部设备或管理单元中的组件之间执行认证协议。
现在参考图15b，其示出了接线盒的上部部分(诸如可以在图15a描绘的布置中使用的接线盒的上部部分)的说明性实施例。上部接线盒部分150可以包含电力转换器245，所述电力转换器245可以被配置为从pv面板接收dc电力并且在转换器输出处将其转换为dc或ac电力。上部接线盒部分150可以包含可变负载275。上部接线盒部分150可以包含id读取器285。上部接线盒部分150可以进一步包含控制器270(诸如微处理器、数字信号处理器(dsp)和/或fpga)，所述控制器270被配置为控制其它功能块中的一些或全部。在一些实施例中，控制器可以被分成多个控制单元，每个控制单元被配置为控制上部部分150的功能块中的一个或多个。上部接线盒部分150可以包含最大功率点跟踪(mppt)电路295，所述最大功率点跟踪(mppt)电路295可以被配置为从上部部分150所耦合到的pv模块提取电力，诸如最大电力。在一些实施例中，控制器270可以包括mppt功能，并且因此mppt电路295可以不包括在上部部分150中。控制器270可以通过公共总线290控制和/或与其它元件通信。在一些实施例中，上部接线盒部分可以包括被配置为测量在pv模块或接线盒上或附近的参数(诸如电压、电流、功率、辐照度和/或温度)的电路和/或传感器280。在一些实施例中，上部接线盒可以包括通信设备255，所述通信设备255被配置为从其它设备发射和/或接收数据和/或命令。通信设备255可以使用电力线通信(plc)技术或者无线技术(诸如zigbee、wi-fi、蓝牙、蜂窝通信或其它无线方法)进行通信。在一些实施例中，上部接线盒部分可以包括安全设备260(例如，熔断器、断路器和漏电探测器)。包括在上部接线盒部分150中的各种组件可以通过公共总线290通信和/或共享数据。
图16是用于将电力设备分组成串的方法的流程图。所述方法可以用于确定系统(诸如图9中描绘的系统)中哪些设备彼此串联连接。诸如在图2a的步骤132，可以使用图16的方法或其一个或多个步骤将设备分组成图谱行。所述方法可以应用于能够向通信地耦合到电力设备中的一些或全部的系统管理单元报告其输出参数(例如，电压、电流)的多个电力设备。根据基尔霍夫电流定律(kcl)，串联耦合的设备承载相同的电流。根据kcl，如果多个串联耦合的电力设备在基本上同时的时间重复地向系统管理单元报告其输出电流，则所报告的电流的大小可以基本上相同。通过在一段时间内记录所报告的电流，可以确定哪些电力设备不可能彼此串联耦合(例如，如果两个设备在基本上相同的时间报告显著不同的电流，则它们可能没有串联耦合)，并且通过消除和应用适当的停止条件的过程，可以获得pv系统中的电力设备的布置的精确估计。
在步骤160，可以考虑初始分组可能性。例如，每个电力设备可以被认为是“可能与系统中的每个其它电力设备配对的”。在一些实施例中，可以基于现有知识考虑更多限制的初始可能性。例如，可能知道两个电力设备没有彼此串联耦合，并且它们可能最初被认为是“未配对的”。在一些实施例中，可以任选地设置计数器以跟踪所述方法已经运行的迭代次数。在步骤161，所述方法可以在基本上相同的时间从两个或更多个电力设备接收电流测量值。
在步骤162，可以将电流测量值中的一些彼此进行比较。例如，如果在方法的步骤162认为设备a和设备b是“可能配对的”，则可以分别将设备a和设备b的电流测量值ia和ib彼此进行比较。如果电流测量值不是基本上相同的，则设备a与设备b之间的所估计的关系可以改变为“未配对的”。在一些实施例中，可能需要基本上不同的电流的不止一个实例来将所估计的关系改变为“未配对的”。例如，设备a和设备b可以被认为是“可能成对的”，直到已经报告三对基本上不同的电流测量值。在一些实施例中，电流是否基本上相同的确定是基于绝对电流差的。例如，如果对于适当的∈(例如，10ma，或100ma，或1a)，|ia-ib|<∈，则ia和ib可以被认为是“基本上相同的”。在一些实施例中，电流是否基本上相同的确定是基于相对电流差的。例如，如果对于适当的α(例如，0.01，或0.03，或0.1)，
通过如上所述将各对电流测量值彼此进行比较，可以确定哪些设备不可能彼此串联耦合。在一些实施例中，所述方法可以比较被认为“可能配对的”每对电力设备的电流测量值，并且基于比较的结果，所述方法可以将每对电力设备之间的关系改变为“未配对的”。在一些实施例中，所述方法可以仅将电流测量值的一部分彼此进行比较。在一些实施例中，可以随机选择被选择用于比较的一些或全部电流测量值。
在步骤163，所述方法确定是否已经达到停止条件。在一些实施例中，当已经完成某一数量的迭代时可以达到停止条件。触发停止条件的迭代次数可以是固定的(例如，10、50或100)，或者可以取决于系统中的电力设备的数量(例如，对于包含n个电力设备的系统，为n/10、n/2或
如果所述方法确定尚未达到停止条件，那么在步骤165，可以使迭代计数器递增，并且所述方法可以返回到步骤161。如果所述方法确定已经达到停止条件，则所述方法可以继续到步骤164，并且对于每个电力设备x，输出被认为与电力设备x“可能配对”的电力设备组(即，电力设备x的“潜在组”)。
现在参考图17a，其示出了pv设备的pv串的说明性实施例，其中可以确定串内的设备的顺序。pv设备到公共接地的选择性耦合可导致泄漏电流，这可用于确定pv串内的pv设备的排序。串318可以包含多个串联连接的pv设备107，诸如pv设备107a、107b，至107k。串318可以包含任何数量的pv设备104a-k。串可以耦合在接地端子与电力总线之间。每个pv设备的端子之间的电压可以随设备而不同。例如，在图17a描述的说明性实施例中，pv设备107a输出25v，pv设备107b输出30v(55v-25v＝30v)，以及pv设备107k输出39.3v(700-660.7v＝39.3v)。串电压可以是串中的每个pv设备输出的电压之和，其中电力总线处于大约等于串电压的电压下。
设备104a-k可以包含与先前关于pv设备103和/或104所讨论的那些类似的元件。一些元件没有被明确地示出。设备104a-k可以各自包括从pv面板、电池或其它形式的能量生成装置接收输入并产生输出的电力转换器211(例如，dc/dc或dc/ac转换器)。转换器可以包括用于串联耦合到串318中的相邻pv设备的两个输出端子。转换器211的一个输出可以进一步在泄漏端子lt处耦合到泄漏电路108。泄漏电路108可以具有不同的配置。在诸如图17a所示的说明性实施例中，泄漏电路108可以包含串联支路，所述串联支路包括电阻器r、开关q和电流传感器a1。串联支路可以耦合到公共电气接地。在一些pv设施中，用于支撑pv面板的安装结构可能需要耦合到公共接地，并且在此类实施例中，泄漏支路可以经由安装结构耦合到接地。在一些实施例中，可以考虑可选的接地点。电阻器r可以具有大电阻，诸如10kω、100kω或者甚至1mω或更大。开关q可以使用诸如mosfet的适当设备来实施。在正常操作条件下，开关q可以处于断开位置，使泄漏端子lt与接地点断开。开关q可以暂时切换到接通，允许电流从泄漏端子lt流至接地。在一些实施例中，其中开关q和电流传感器a1可以具有可忽略的电阻，大小与泄漏端子lt处的电压近似成比例的电流可以流过泄漏电路并且由电流传感器a1感测。例如，如果泄漏端子lt处的电压为100v，并且电阻器r的电阻为100kω，则电流传感器a1将感测到
返回到串318，在一些实施例中，每个pv设备107可以包含与泄漏电路108类似的泄漏电路。每个设备可以包括与传感器a1相对应的电流传感器，并且每个电流传感器可以感测不同的电流，其中每个感测的电流的大小指示与系统电力总线的接近度。例如，使用图17a中所示的数字实例，如果每个pv设备107a、107b……107k包括耦合到电力转换器211的“低电压”输出的泄漏电路，并且每个pv设备包括相同的电阻器r＝100kω，则pv设备107a可以感测大约
现在参考图17b，其示出了根据说明性实施例的泄漏电路。可以使用pv设备1007代替图17a中的pv设备107。例如，图17a的pv设备107a-107k可以由相应多个pv设备1007a-k替换。pv设备1007可以包含控制器214、电力转换器211和通信设备212，它们可以与图17a的控制器214、电力转换器211和通信设备212相同。pv设备1007可以具有与pv设备107的泄漏端子类似的泄漏端子(lt)。漏泄电路1008可以包含电压传感器v1和电阻器r1和r2。电阻器r2可以具有非常大的电阻，诸如100mω、1gω、2gω或者甚至10gω。r1可以基本上小于r2。例如，r1可以具有低于r2的％1的电阻。可以经由电阻器r1和r2在泄漏端子lt与接地之间提供高阻抗电流路径。r1和r2可以具有足够的电阻以将泄漏电流保持为小的值，这可以减少由于泄漏电流引起的损耗。例如，r2可以为5gω，并且r2可以为10mω，总电阻为5.01gω。如果lt处的电压为500v，则泄漏电流将为约100μa。电压传感器v1可以测量电阻器r1两端的电压。由于r2可能比r1大得多，因此r2可以吸收泄漏端子lt处的大部分电压降。作为说明性实例，假设r2是r1的99倍，则导致r2吸收lt处的99％电压降，而r2吸收lt处的1％电压降。如果一系列pv设备1007串联耦合，每个pv设备1007具有泄漏端子和泄漏电路1008，则每个相应泄漏电路1008的每个相应电压传感器v1将测量等于相应泄漏端子处的电压的约％1的电压。通过确定相应电压测量值的大小的相对顺序，可以(例如，通过可以接收由相应电压传感器测量的电压测量值的集中控制器)确定串联耦合的pv设备1007的顺序。
图18是用于确定pv串内的电力设备的顺序的方法的流程图，所述pv串可以与图17a中所示的pv串类似。在步骤170，一些电力设备可以被认为是“未采样的”，即其处的泄漏电流未被采样的电力设备。在步骤171，可以选择来自一组未采样的设备的电力设备。在一些实施例中，可以从一组未采样的设备中随机选择设备。在一些实施例中，可以根据预定标准(诸如根据pv串内的估计位置)从一组未采样的设备中选择设备。在步骤172，命令在步骤171选择的电力设备激活电力设备的泄漏电路。可以经由各种通信方法(例如，plc和/或无线通信)接收电力设备命令，并且所述命令可以由系统管理单元发送。在步骤173，在接收到激活泄漏电路的命令时，可以激活电力设备的泄漏电路。泄漏电路可以与图17a中所示的泄漏电路类似，并且泄漏电路的激活可以包含将开关q设置到接通位置。与图17a中所示的传感器a1类似的电流传感器可以测量当q处于接通位置时获得的泄漏电流。在步骤174，可以测量泄漏电流，并且可以将测量值保存到数据记录设备。数据记录设备可以包含闪存存储器、eeprom或其它存储器设备。在步骤175，可以将在步骤171选择的电力设备从未采样的设备池中移除，并且可以向所述电力设备发出命令以停用电力设备的泄漏电路。停用可以包含将开关q设置为断开状态。在步骤176，所述方法可以确定是否要对附加的电力设备进行采样。在一些实施例中，所述方法将对串中的每个电力设备的泄漏电流进行采样，并且只要存在至少一个尚未激活其泄漏电路的电力设备，则所述方法将循环回到步骤170。在一些实施例中，即使一些电力设备尚未激活它们各自的泄漏电路，但是所述方法可以进行到步骤177。在步骤177，可以比较所记录的泄漏电流测量值，并且基于测量值，可以估计与泄漏电流测量值相对应的电力设备的相对顺序。例如，如果测量了三个泄漏电流，例如ia、ib、ic，其中三个电流测量值对应于电力设备da,db,dc，并且如果ia<ib<ic，则所述方法可以确定dc可能是三个设备中与电力总线最近的设备，并且da可能是三个设备中距离电力总线最远的设备。如果已经对pv串中的所有电力设备的泄漏电流进行了采样，则在一些实施例中可以确定所述串中的所有电力设备的顺序。
现在参考图19，其示出了根据说明性实施例的光伏设施和映射无人驾驶飞行器(uav)的一部分。光伏(pv)设施199可以包含pv模块191。可以使用一个或多个无人驾驶飞行器(uav)190获得pv设施199的估计布局图谱(elm)，即确定pv模块191的相对顺序和/或位置。pv模块191可以包含耦合到光伏电力设备(例如，pv优化器、dc/dc转换器、dc/ac逆变器)的pv发电机(例如，一个或多个pv电池、pv串、pv子串、pv面板、pv瓦片等)。在一些实施例中，每个pv模块191可以包含可由uav190读取的识别标签(id标签)。id标签可以为条形码、序列号、rfid标记、存储器设备或者用于包含可以由外部设备读取的信息的任何其它介质，其中uav190包含用于读取id标签的适当设备。例如，每个pv模块191可以具有rfid标记，而uav190可以具有rfid读取器。在一些实施例中，每个pv模块191可以具有条形码粘贴物、标记，而uav190可以具有条形码扫描器。uav190可以具有与包含图7的组合设备700的功能设备类似的各种功能设备。例如，uav190可以包含控制器195、通信设备196、gps设备194、id读取器193和数据记录设备192，它们可以与图7的id读取器203、gps设备201、数据记录设备202、控制器205和通信设备206类似或相同。
在一些实施例中，uav190可以自动读取pv模块191中的每一个的id标记。在一些实施例中，uav190可以在读取pv模块的id标记时接近每个pv模块，并且使用gps设备194估计正被扫描的pv模块的坐标。图2a的方法可以用于使用所测量或估计的pv模块的gps坐标生成pv设施的elm。
可以以各种方式实现uav190。例如，可以利用无人机、微型直升机、遥控飞机或各种其它uav。
在一些实施例中，uav190可以包含热学照相机。例如，照相机197可以是用于获得pv设施199的热图像的热学照相机，并且通过随着时间拍摄pv设施199的多个热图像，可以使用本文公开的方法估计pv模块的相对位置以生成elm。
现在参考图20，其示出了可以根据本文公开的方法和装置表征的光伏发电机(例如，光伏面板)的热特性。当由面板产生的光伏电力没有提供给电负载时，一些类型的光伏面板可以生成增加的热量。由于安装在吸收太阳辐射的pv面板上的光伏电池，pv面板可以生成光伏电力。当电负载耦合到pv面板时，所吸收的太阳辐射中的一些可以被转换为提供给负载的电力。如果没有电负载(或减小的电负载)耦合到pv面板，则所吸收的辐射的增加部分可以被转换为热量，所述热量可以导致pv面板的温度升高。如果电负载耦合到pv面板，但是负载仅汲取一小部分由面板产生的pv电力，则面板温度与“没有负载”的情况时的温度相比可能较低，但是如果电负载从pv面板汲取了增加量的pv电力，则面板温度可能比所测量的温度高。
图20示出了一组pv发电机(其可以用作图19的pv模块191)的说明性热图像。pv发电机2001b可以向负载提供第一水平的电力(例如，300瓦特)，pv发电机2001c可以向电负载提供第二水平的电力(例如，200瓦特)，以及pv发电机2001可以向电负载提供第三较低水平的电力(例如，50w)，或者可以不向负载提供任何电力。所有pv发电机2001a-2001c可以被基本上相同水平的太阳辐射照射。如温度条2002所示，向负载提供减少的电力可以以可由热图像可视地检测的方式增加相关联的pv发电机的温度(例如，增加约4℃)。
现在参考图20，其示出了根据说明性实施例的光伏串的热图像部分。pv面板2001a-2001f可以串联或并联耦合以形成pv串的一部分。在获得热图像时，pv面板2001a-2001e耦合到电负载，并且pv面板2001f没有耦合到电负载。可以观察到pv面板2001f与pv面板2001a-2001e相比在视觉上可区分。
返回参考图19，照相机197可以用于获得与图20所示的热图像类似的热图像，其中控制器195被配置为实施用于通过由照相机197获得的图像确定elm的方法。可以获得与图20的图像类似的一系列热图像并将其存储在数据记录设备192中，其中控制器195被配置为从数据记录设备192读取图像以进行处理。
现在参考图21，其示出了根据本公开的一个或多个说明性方面的用于设施映射的方法。方法2100可以由uav所包含的控制器(例如，图19的控制器195)或者由与pv模块和/或uav通信的系统级控制器，或者通过其组合执行。为了说明性目的，将假设方法2100由图19的控制器195执行，并且应用于图19的pv模块191。每个pv模块191可以包含能够增加或减少从pv模块汲取的电力的pv电力设备。例如，在一些实施例中，每个pv模块191可以包含断开开关，所述断开开关被配置为将pv模块从耦合到电负载的pv模块串断开。通过将所选择的pv模块从pv模块串断开，所选择的pv模块可以停止向电负载提供电力，并且所选择的pv模块的温度可以升高。在一些实施例中，每个pv模块191可以耦合到优化器，每个优化器被配置为增加或减少从相应的pv模块汲取的电力。
耦合到pv模块191的pv电力设备可以与执行方法2100或其一部分的控制器连通。例如，耦合到pv模块191的pv电力设备可以包含被配置为与uav190的通信设备196通信的无线通信设备。
方法2100可以应用于一组pv模块，而不考虑互连性。方法2100可以有效地映射电连接的pv模块(例如，为相同pv串的一部分的模块)，并且可以有效地映射未电连接的pv模块(例如，为不同pv串的一部分的模块)。
在方法2100的开始，在步骤1220，所述组中的所有pv模块被认为是“未测试的”。在步骤1221，控制器(即，执行方法2100或方法2100的一部分的控制器)可以从未测试的pv模块池中选择pv模块。在步骤1222，控制器减少从所选择的pv模块汲取的电力。例如，控制器可以命令耦合到pv模块的pv电力设备(例如，断开开关或优化器)以(例如，通过从负载断开pv模块，或者通过在减少从pv模块汲取的电力的操作点处操作pv模块)减少从pv模块汲取的电力。
在将从pv模块汲取的电力减小之后，pv模块的温度可能需要几分钟来显著升高。在进行到步骤1223之前，控制器可以等待一段时间(例如，3、5、10或20分钟)。
在步骤1223，控制器可以控制热成像设备(例如，照相机197)以获得所述pv模块组的热图像。在步骤1224，控制器可以分析热图像以找到“热点”，例如，图像中指示较高温度的区域。在一些实施例中，热图像可以包含可以进行数值比较的温度测量值。在一些实施例中，热图像可以由变化的颜色和/或灰色阴影的像素表示，其中控制器被配置为处理图像并检测包含可以指示较高温度的像素的区域(例如，红色或较暗的灰色阴影)。
在步骤1225，控制器可以估计在步骤1224检测到的热点的相对位置。例如，控制器可以确定所述pv模块组包含并排放置的九个pv模块(例如，与图20c的描绘类似)，其中来自右侧的第四pv模块(即pv模块2001)比其余的更热。在一些实施例中，控制器可能已经对pv模块之一的物理坐标进行了估计，并且可以使用所估计的坐标作为用于估计其它pv模块的位置的“锚”节点。在一些实施例中，控制器可以确定所述组中的pv模块的相对排序或相关布置(例如，相对于其右侧、其左侧、其前面、其后面)，并且聚合相关布置以生成elm。
在一个实施例中，方法2100可适于使所有pv设备最初不向电负载提供大量电力。所述方法可以适于在步骤1222增加从所选择的pv模块汲取的电力，在步骤1224-1225检测并估计“冷点”位置，以及在步骤1226减少从所选择的pv模块汲取的电力。
在步骤1226，将在步骤1221选择的pv模块从未测试的pv模块组中移除，并且增加从所选择的pv模块汲取的电力(例如，通过命令断开开关将pv模块重新连接到电负载，或者命令优化器在增加的电力操作点处操作pv模块)。
在步骤1227，控制器确定是否还有未测试的pv模块，即，是否所述组中存在尚未在步骤1221中选择的pv模块。如果还有未测试的pv模块，则控制器可以循环回到步骤1221。如果没有未测试的pv模块，则控制器可以进行到步骤1228。
在步骤1228，控制器可以通过方法迭代聚合在步骤1225估计的热点位置，以产生估计的elm。
在可选的实施例中，在步骤1223获得的热图像可以被保存到存储器，其中步骤1224-1225在步骤1227的最后迭代之后执行。换句话说，热图像的分析可以被延迟直到获得一组完整的热图像之后(通过步骤1221-1227每次迭代一个热图像)。在优选的实施例中，步骤1224-1225按照图21所示的顺序执行，以使得控制器能够在需要时重复迭代。例如，方法2100可以包含确保在步骤1224已经检测到“热点”的附加步骤，并且在所述方法没有识别出在步骤1223获得的热图像中的热点的情况下，使所述方法循环回到步骤1221，或者可选地，等待另外几分钟，并且然后循环回到步骤1223。
方法2100可以与本文公开的其它方法组合，例如，以提高由本文公开的方法生成的elm和pim的精度。例如，方法2100可以用于获得初始elm，其中使用图18的方法进行验证(或反之亦然)。
在一些实施例中，提及了“上部”和“下部”接线盒部分。这种语言是为了方便而使用，而不旨在进行限制。在一些实施例中，两个部分可以是并行的，和/或功能电路可以以允许它们在彼此耦合时电通信的方式从一个接线盒部分传送到另一个接线盒部分。
在本文公开的说明性实施例中，pv模块用于例示可利用所公开的新颖特征的能量源。在一些实施例中，除了pv模块之外或代替pv模块，能量源可以包括电池、风力或水力涡轮机、燃料电池或其它能量源。本文公开的电流路由方法和其它技术可以应用于诸如上面列出的那些可选能量源，并且将pv模块作为能量源的提及仅用于说明性目的，而不旨在在这方面进行限制。例如，可以使用任何其它能量源或能量源的组合。
应当注意，本文中阐述了元件之间的各种连接。这些连接被一般描述，并且除非另外说明，可以是直接或间接的；本说明书并不旨在在这方面进行限制。进一步地，一个实施例的元件可以与来自其它实施例的元件以适当的组合或子组合进行组合。
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