一种基于精准定位的光伏发电核心设备运维方法及系统与流程

本发明属于电网安全，具体涉及一种基于精准定位的光伏发电核心设备运维方法及系统。

背景技术：

1、(一)光伏区方阵分布广、散、远。

2、山地光伏电站具有设备分散、地理位置较远、地势复杂等特点，以先锋光伏站为例，光伏方阵占地面积约6000亩，分布在三个乡镇(茶店乡、金龙乡、八步镇)，最远的一个方阵距离升压站约30km，单面行程时间1个小时，如果不能规划出合理的巡视路线，将大大提高运维人员工作量，光伏发电设备(逆变器、光伏组串)无规律分布在山林丘陵地貌上，快速的寻找到设备也成为运维工作的一个难题。

3、(二)运维效率低影响发电量

4、超过100mw装机容量的光伏电站，逆变器数量就超过400台，光伏板数量超过21万块之多，由于露天野外的环境极易引起设备发生故障，一旦逆变器、光伏组串及箱变等发电核心设备发生故障后需要及时进行处理，如不能及时处理就会损失发电量造成弃光，降低企业经济效益，所以及时发现并处理设备故障对光伏运维极为重要。

5、(三)初期火灾无法及时扑灭引发火灾事故

6、光伏设备短路故障有引起光伏区火灾的可能，光伏区发生火灾就会引起山火烧毁光伏设备与附近的森林，同时初期火灾不能及时扑灭会引起火势扩大无法扑灭，光伏区通常都在偏远且地势陡峭的位置，消防队伍扑灭火灾非常困难，如果不能及时发现并处理初期火灾，会给国家与企业带来巨大的经济损失。目前行业内山地光伏运维管理一直处在探索的阶段，高效可靠的管理方式能解决光伏区的火灾隐患，为企业带来经济效益，促进公司新能源产业高质量发展。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：如何在山地光伏电站中实现设备的快速定位和高效管理，提高设备的运行性能和发电效率，降低设备的巡检、维护成本和故障率。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于精准定位的光伏发电核心设备运维方法，包括：基于双星定位系统标注方阵位置信息,制定巡检路径；利用地图app导航定位逆变器及光伏组件；基于无人机航拍获取方阵视图,标注设备,分析方阵特点；利用区划图、地图app导航提前规划路线,iv智能扫描与离散率分析快速定位低效组串,结合台账分析定位故障位置；设置巡检路径、二维码，规范巡检内容，进行无人机巡检，优化巡检模式；收集分析运行维护指标，优化运维手段。

4、作为本发明所述的一种基于精准定位的光伏发电核心设备运维方法的一种优选方案，其中：所述制定巡检路径包括利用gps或北斗双卫星定位系统，获取每个方阵的经纬度坐标及其与升压站的直线距离；

5、根据所获取的经纬度坐标，绘制光伏方阵区划图，并在图上标注方阵的编号、面积、容量；

6、根据光伏方阵区划图及方阵状态，制定设备巡检、维护工作路径，依据最适当的路径规划算法进行路径选择；

7、根据不同的工作目标，选择路径规划算法；

8、若目标是尽快处理故障或异常的方阵，使用迪杰斯特拉算法求出从监控室出发到达所有故障或异常方阵所需的最短时间或距离，并按照路径进行巡检、维护；

9、若目标是覆盖所有的方阵，使用最小生成树算法求出连接所有方阵的最小权值的树，并按照树的边进行巡检、维护；

10、若目标是在有限的时间内完成所有方阵的巡检、维护，并回到监控室，使用遗传算法求出从监控室出发，经过所有方阵一次且仅一次，并返回监控室的最短或最优路径，并按照路径进行巡检、维护。

11、作为本发明所述的一种基于精准定位的光伏发电核心设备运维方法的一种优选方案，其中：所述利用地图app导航定位逆变器及光伏组件包括在手机地图app上将每个光伏逆变器位置进行精确定位，并与逆变器监控系统进行核对，建立逆变器位置群共享，将所有逆变器的位置信息上传到云端服务器，并通过手机地图app向所有运维人员实时推送；

12、当上位机发出逆变器异常信号时，通过手机地图app向相关运维人员发送报警信息，并显示故障逆变器的位置和故障代码；

13、运维人员通过手机地图app导航功能，快速找到故障逆变器的位置，并根据故障代码进行相应的处理。

14、作为本发明所述的一种基于精准定位的光伏发电核心设备运维方法的一种优选方案，其中：所述分析方阵特点包括使用无人机航拍光伏方阵，获取高清的航拍图像，并将图像传输app上；

15、在航拍图像上进行逆变器位置识别和标注，显示逆变器的编号、型号、容量、运行状态，逆变器位置识别和标注使用以下公式表示：

16、y＝f(x；θ)

17、其中，y是输出的逆变器位置和类别信息，x是输入的航拍图像，θ是深度神经网络模型的参数，f是深度神经网络模型的函数；

18、根据航拍图像和逆变器位置信息，制定设备巡检、维护工作路径。

19、作为本发明所述的一种基于精准定位的光伏发电核心设备运维方法的一种优选方案，其中：所述分析定位故障位置包括通过双卫星区划、地图app导航图提前规划路线；

20、通过无人机可视化高效巡检，缩短巡检时间和提高巡检质量；

21、通过iv智能扫描与离散率分析快速定位低效组串，给出处理建议和评估组件健康度；所述iv智能扫描通过测量光伏组串在不同电压下的电流值，绘制出iv曲线，并根据曲线的形状和特征参数判断组串的工作状态和性能表示为：

22、

23、其中，i是光伏组串的输出电流，iph是光生电流，i0是反向饱和电流，v是光伏组串的输出电压，rs是串联电阻，rsh是并联电阻，q是元电荷，n是二极管品质因子，k是玻尔兹曼常数，t是电池片温度；

24、所述离散率分析通过计算各个方阵或组串的发电量与平均发电量的偏差，以及偏差与平均发电量的比值，得到离散率，表示为：

25、

26、其中，d是离散率，p是某个方阵或组串的发电量，是所有方阵或组串的平均发电量；

27、通过分布图与台账综合分析锁定故障组件位置，利用现场标识定位故障光伏组件。

28、作为本发明所述的一种基于精准定位的光伏发电核心设备运维方法的一种优选方案，其中：所述优化巡检模式包括为每个设备生成一个唯一的二维码，包含设备的编号、型号、容量以及运行状态，并将信息与后台数据库关联；

29、将生成的二维码打印出来，贴在设备生产日期标识旁；

30、运维人员使用手机或其他扫描设备扫描二维码，即可在手机或其他扫描设备上显示设备的信息，并填写或修改设备的数据；

31、扫描设备与后台数据库进行实时通信，将填写或修改的数据上传到后台数据库，并将后台数据库的数据同步到扫描设备上，保证数据的一致性和准确性；

32、根据厂家和行业技术规范，规范巡检内容进行了规范；

33、为无人机安装专用红外摄像头，用于发现光伏组件的热斑效应、开路、短路、断裂故障；

34、为无人机设置飞行高度和速度，覆盖光伏方阵，获取清晰的红外图像，飞行高度和速度根据以下公式计算：

35、

36、

37、其中，h是飞行高度，f是红外摄像头的焦距，l是红外摄像头的视场长度，g是光伏组件的长度，v是飞行速度，t是红外摄像头的快门时间；

38、为无人机规划合理的飞行路径，使其能够在保证效率和质量的前提下，尽可能少地重复或遗漏光伏方阵，并获取完整的红外图像；飞行路径根据以下算法规划：

39、使用动态规划算法，将所有光伏方阵看作一个有向图，其中每个节点表示一个光伏方阵，每条边表示从一个光伏方阵到另一个光伏方阵所需的飞行时间或距离，然后使用最短路径算法求出从起始位置出发，经过所有节点一次且仅一次，并返回起始位置的最优路径，沿着路径对每个光伏方阵进行扫描，同样先沿着长边飞行一圈，再沿着短边飞行一圈；

40、所述动态规划算法表示为：

41、f(i,j)＝maxf(i-1,j),f(i-1,j-ti)+ri

42、其中，f(i,j)表示在允许前i个设备进行巡检时获得的最大效果，ti表示第i个设备到起始位置的飞行时间，ri表示第i个设备的故障发现率或发电量。

43、作为本发明所述的一种基于精准定位的光伏发电核心设备运维方法的一种优选方案，其中：所述优化运维手段包括收集并整理实施前后的设备巡检、维护数据，所述数据包括巡检、维护次数、时间、人员、费用、故障率、发电量指标，并将数据制作成表格，进行对比和分析；

44、使用统计方法对数据进行分析，计算实施前后的设备巡检、维护效率、成本、质量指标的变化率，并根据变化率的正负和大小判断实施效果的好坏，其中变化率使用以下公式计算：

45、

46、其中，r是变化率，a1是实施前的设备指标的值，a2是实施后的设备指标的值；

47、根据分析结果，总结光伏电站设备定位管理的优势和不足，提出改进和优化的建议。

48、本发明的另外一个目的是提供一种基于应用层特征识别的tcp加密通信画像和风险识别系统，其能通过采用双卫星定位、地图app导航、无人机航拍、二维码标识、iv智能扫描、红外成像等技术，实现了对山地光伏电站设备的精准定位、可视化巡检、智能识别、科学评估等功能，从而通过采用双卫星定位、地图app导航、无人机航拍、二维码标识、iv智能扫描、红外成像等技术，实现了对山地光伏电站设备的精准定位、可视化巡检、智能识别、科学评估等功能，从而解决了上述技术问题。

49、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于应用层特征识别的tcp加密通信画像和风险识别系统，包括数据采集模块、设备定位模块、设备巡检模块、设备识别模块、设备评估模块和数据分析模块；

50、所述数据采集模块用于采集山地光伏电站的场址信息、设备信息、气象信息等数据，并将数据传输到后台数据库；

51、所述设备定位模块用于根据数据采集模块提供的数据，利用双卫星定位技术和地图app导航技术，确定每个设备的安装位置和方向，并在地图上进行标注和显示；

52、所述设备巡检模块用于根据设备定位模块提供的数据，利用无人机航拍技术和二维码标识技术，对每个设备进行可视化巡检，并在手机或其他扫描设备上显示设备的信息和状态；

53、所述设备识别模块用于根据设备巡检模块提供的数据，利用iv智能扫描技术和红外成像技术，对每个设备进行智能识别，并判断设备是否存在故障或异常，并给出相应的提示和建议；

54、所述设备评估模块用于根据设备识别模块提供的数据，利用统计方法和动态规划算法，对每个设备进行科学评估，并计算出设备的运行性能、发电效率、经济收益等指标，并给出相应的评分和排名；

55、所述数据分析模块用于根据各个模块提供的数据，利用数据挖掘和可视化技术，对山地光伏电站的设备定位管理的效果进行分析和评价，并给出相应的报告和建议。

56、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种基于精准定位的光伏发电核心设备运维方法的步骤。

57、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现一种基于精准定位的光伏发电核心设备运维方法的步骤。

58、本发明的有益效果：提高了设备巡检、维护效率和质量，缩短了设备巡检、维护时间，节省了设备巡检、维护人力和物力资源，提升了运维人员的工作效率和满意度。降低了设备巡检、维护成本和故障率，减少了设备损坏和更换的风险，延长了设备的使用寿命，降低了运维成本和风险。增加了发电量，提高了发电效率，增加了经济收益，提高了光伏电站的竞争力和社会效益。