本發(fā)明涉及健康監(jiān)控，具體涉及一種光伏組件實時健康狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著光伏發(fā)電規(guī)模的不斷擴大，對光伏組件的監(jiān)控需要也日益增加，傳統(tǒng)的光伏組件監(jiān)控方法，主要依賴于人工監(jiān)控，不但無法實時對光伏組件進行監(jiān)控，而且過于依賴人工的經驗判斷光伏組件是否出問題，若沒有及時發(fā)現(xiàn)光伏組件的異變并進行對應的維護，則容易出現(xiàn)光伏組件的損壞問題，因此，研究一種光伏組件實時健康狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)是很有必要的。

2、現(xiàn)有技術如公告號為：cn117559910a的發(fā)明專利申請公開的一種光伏組件實時健康狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)包括：可實時監(jiān)測光伏組件健康狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行預警；包括環(huán)境監(jiān)測模塊，用于實時檢測環(huán)境光照強度和溫度；嵌入式采集模塊，用于實時收集和處理光伏組件的健康狀態(tài)數(shù)據(jù)；自適應通信模塊，用于將接收的健康狀態(tài)數(shù)據(jù)選擇最優(yōu)通信模式進行通信傳輸；監(jiān)控平臺，用于接收光伏組件的健康狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將健康狀態(tài)數(shù)據(jù)與設定閾值進行判定；故障診斷和報警模塊，用于根據(jù)判定結果實時識別故障類型，并故障告警。

3、現(xiàn)有技術如公告號為：cn118174453a的發(fā)明專利申請公開的一種分布式光伏電站智能監(jiān)控平臺及方法，其系統(tǒng)包括：通過構建故障預測模型對光伏電站的狀態(tài)和未來發(fā)展進行精準預測，提前發(fā)現(xiàn)問題并做出相應調整。構建數(shù)據(jù)分析算法，以最大化系統(tǒng)的效益并與電網消納能力相匹配，更高效地利用光伏發(fā)電資源，減少能源浪費，提高能源的利用率，降低電網的負荷壓力。

4、針對上述方案可見，目前的光伏組件監(jiān)控系統(tǒng)，對于光伏組件的各電池片區(qū)域進行熱斑的綜合分析缺乏一定的關注，在實際應用中，由于外物遮擋或電池片本身的問題，光伏組件的電池片容易出現(xiàn)熱斑問題，導致光伏組件的電池片異常發(fā)熱，從而降低光伏組件的輸出效率，若沒有及時處理，甚至會對光伏組件的故障電池片區(qū)域產生不可逆的損傷，同時對于根據(jù)光伏組件的歷史數(shù)據(jù)，進行旁路二極管的故障分析缺乏一定的重視，光伏組件的旁路二極管能夠在一定程度上緩解熱斑效應的發(fā)生，若沒有及時對故障旁路二極管進行維修，則容易導致故障旁路二極管管轄的電池片區(qū)域頻繁出現(xiàn)熱斑問題，從而減少光伏組件的使用壽命。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供的一種光伏組件實時健康狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，解決了背景技術中存在的問題。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：本發(fā)明提供一種光伏組件實時健康狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，包括：光伏組件信息獲取模塊，用于獲取在目標監(jiān)測時間段內光伏組件在各監(jiān)測時間點的總輸出功率、環(huán)境光照強度和環(huán)境溫度值，并獲取光伏組件所屬各電池片區(qū)域在各監(jiān)測時間點的紅外圖像的各像素點對應的溫度值。

3、電池片熱斑分析模塊，用于獲取光伏組件所屬電池片的類型，篩選光伏組件所屬的各熱斑電池片區(qū)域，獲取光伏組件所屬各熱斑電池片區(qū)域的彩色圖像，篩選光伏組件所屬的各遮擋電池片區(qū)域和各故障電池片區(qū)域。

4、電池片歷史分析模塊，用于分析光伏組件所屬各故障電池片區(qū)域的歷史故障系數(shù)。

5、旁路二極管分析模塊，用于獲取光伏組件所屬各故障電池片區(qū)域對應的旁路二極管及其編號，并據(jù)此映射得到光伏組件的各旁路二極管對應的各故障電池片區(qū)域，獲取光伏組件的各旁路二極管的外觀區(qū)域圖像，篩選光伏組件的各維修旁路二極管。

6、光伏組件維修處理模塊，用于計算光伏組件的故障電池片的更換數(shù)量，將光伏組件的各維修旁路二極管及其編號、各遮擋電池片區(qū)域和各故障電池片區(qū)域發(fā)送至光伏組件維護負責人，并將光伏組件的故障電池片的更換數(shù)量發(fā)送至光伏組件維護負責人。

7、優(yōu)選地，所述篩選光伏組件所屬的各熱斑電池片區(qū)域，其具體篩選方法為：計算光伏組件的功率降低威脅系數(shù)b。

8、計算光伏組件所屬各電池片區(qū)域的溫度威脅系數(shù)，其中n表示為各電池片區(qū)域的編號，，m為大于2的正整數(shù)。

9、計算光伏組件所屬各電池片區(qū)域的熱斑危害系數(shù)。

10、從本地數(shù)據(jù)庫獲取熱斑危害系數(shù)閾值，將光伏組件所屬各電池片區(qū)域的熱斑危害系數(shù)與熱斑危害系數(shù)閾值進行比對，若光伏組件所屬某電池片區(qū)域的熱斑危害系數(shù)大于熱斑危害系數(shù)閾值，則將該電池片區(qū)域標記為熱斑電池片區(qū)域，從而篩選光伏組件所屬的各熱斑電池片區(qū)域。

11、優(yōu)選地，所述計算光伏組件的功率降低威脅系數(shù)，其具體計算方法為：從本地數(shù)據(jù)庫獲取各類型電池片的單位光照強度的轉換功率，依據(jù)光伏組件所屬電池片的類型，映射得到光伏組件所屬電池片的單位光照強度的轉換功率a。

12、依據(jù)光伏組件在各監(jiān)測時間點的總輸出功率和環(huán)境光照強度，其中x表示為各監(jiān)測時間點的編號，，y為大于2的正整數(shù)，計算光伏組件的功率降低比例系數(shù)，其中y表示為監(jiān)測時間點的數(shù)量。

13、從本地數(shù)據(jù)庫獲取各功率降低比例系數(shù)區(qū)間對應的功率降低威脅系數(shù)，映射得到光伏組件的功率降低威脅系數(shù)。

14、優(yōu)選地，所述計算光伏組件所屬各電池片區(qū)域的溫度威脅系數(shù)，其具體計算方法為：依據(jù)光伏組件所屬各電池片區(qū)域在各監(jiān)測時間點的紅外圖像的各像素點對應的溫度值，其中i表示為各像素點的編號，，j為大于2的正整數(shù)，并依據(jù)光伏組件在各監(jiān)測時間點的環(huán)境溫度值，計算光伏組件所屬各電池片區(qū)域在各監(jiān)測時間點的各像素點的超環(huán)境溫度危害系數(shù)，其中e為自然常數(shù)。

15、從本地數(shù)據(jù)庫獲取超環(huán)境溫度危害系數(shù)閾值，將光伏組件所屬各電池片區(qū)域在各監(jiān)測時間點的各像素點的超環(huán)境溫度危害系數(shù)與超環(huán)境溫度危害系數(shù)閾值進行比對，若光伏組件所屬某電池片區(qū)域在某監(jiān)測時間點的某像素點的超環(huán)境溫度危害系數(shù)大于超環(huán)境溫度危害系數(shù)閾值，則將該像素點標記為危害像素點，從而篩選光伏組件所屬各電池片區(qū)域在各監(jiān)測時間點的各危害像素點，統(tǒng)計光伏組件所屬各電池片區(qū)域在各監(jiān)測時間點的危害像素點的數(shù)量，并統(tǒng)計光伏組件所屬各電池片區(qū)域在各監(jiān)測時間點的總像素點的數(shù)量。

16、計算光伏組件所屬各電池片區(qū)域在各監(jiān)測時間點的溫度偏差系數(shù)。

17、計算光伏組件所屬各電池片區(qū)域的溫度威脅系數(shù)。

18、優(yōu)選地，所述計算光伏組件所屬各電池片區(qū)域在各監(jiān)測時間點的溫度偏差系數(shù)，其具體計算方法為：依據(jù)光伏組件所屬各電池片區(qū)域在各監(jiān)測時間點的紅外圖像的各像素點對應的溫度值，計算光伏組件所屬各電池片區(qū)域在各監(jiān)測時間點的紅外圖像的平均溫度值，計算光伏組件所屬各電池片區(qū)域在各監(jiān)測時間點的溫度偏差系數(shù)，其中m為電池片區(qū)域的數(shù)量。

19、優(yōu)選地，所述篩選光伏組件所屬的各遮擋電池片區(qū)域和各故障電池片區(qū)域，其具體篩選方法為：從本地數(shù)據(jù)庫獲取光伏組件所屬各熱斑電池片區(qū)域的初始彩色圖像的各像素點的灰度值，其中p表示為各熱斑電池片區(qū)域的編號，，q為大于2的正整數(shù)。

20、依據(jù)光伏組件所屬各熱斑電池片區(qū)域的彩色圖像，提取光伏組件所屬各熱斑電池片區(qū)域的彩色圖像的各像素點，通過灰度變換，獲得光伏組件所屬各熱斑電池片區(qū)域的彩色圖像的各像素點的灰度值。

21、計算光伏組件所屬各熱斑電池片區(qū)域的灰度變化異常系數(shù)。

22、從本地數(shù)據(jù)庫獲取灰度變化異常系數(shù)閾值，將光伏組件所屬各熱斑電池片區(qū)域的灰度變化異常系數(shù)與灰度變化異常系數(shù)閾值進行比對，若光伏組件所屬某熱斑電池片區(qū)域的灰度變化異常系數(shù)大于灰度變化異常系數(shù)閾值，則將該熱斑電池片區(qū)域標記為遮擋電池片區(qū)域，反之，則將該熱斑電池片區(qū)域標記為故障電池片區(qū)域，從而篩選光伏組件所屬的各遮擋電池片區(qū)域和各故障電池片區(qū)域。

23、優(yōu)選地，所述分析光伏組件所屬各故障電池片區(qū)域的歷史故障系數(shù)，其具體分析方法為：從本地數(shù)據(jù)庫獲取光伏組件所屬各故障電池片區(qū)域在上次旁路二級管維修后的各歷史監(jiān)測時間段和各歷史故障監(jiān)測時間段，提取光伏組件所屬各故障電池片區(qū)域在上次旁路二級管維修后的各歷史故障監(jiān)測時間段的起始時間點，并結合目標監(jiān)測時間段的起始時間點，計算光伏組件所屬各故障電池片區(qū)域在上次旁路二級管維修后的各歷史故障監(jiān)測時間段的間隔時長，其中v表示為各故障電池片區(qū)域的編號，，w為大于2的正整數(shù)，統(tǒng)計光伏組件所屬各故障電池片區(qū)域在上次旁路二級管維修后的歷史故障監(jiān)測時間段的數(shù)量，并統(tǒng)計光伏組件所屬各故障電池片區(qū)域在上次旁路二級管維修后的歷史監(jiān)測時間段的數(shù)量。

24、從本地數(shù)據(jù)庫獲取故障允許間隔時長t，計算光伏組件所屬各故障電池片區(qū)域的歷史故障系數(shù)。

25、優(yōu)選地，所述篩選光伏組件的各維修旁路二極管，其具體篩選方法為：依據(jù)光伏組件所屬各故障電池片區(qū)域的歷史故障系數(shù)，獲得光伏組件的各旁路二極管對應的各故障電池片區(qū)域的歷史故障系數(shù)。

26、從本地數(shù)據(jù)庫獲取歷史故障系數(shù)閾值，將光伏組件的各旁路二極管對應的各故障電池片區(qū)域的歷史故障系數(shù)與歷史故障系數(shù)閾值進行比對，若光伏組件的某旁路二極管對應的某故障電池片區(qū)域的歷史故障系數(shù)大于歷史故障系數(shù)閾值，則將該故障電池片區(qū)域標記為目標電池片區(qū)域，從而篩選光伏組件的各旁路二極管對應的各目標電池片區(qū)域，統(tǒng)計光伏組件的各旁路二極管的目標電池片區(qū)域的數(shù)量，其中d表示為各旁路二級管的編號，，f為大于2的正整數(shù)。

27、依據(jù)光伏組件的各旁路二極管的外觀區(qū)域圖像，計算光伏組件的各旁路二極管的外觀燒毀系數(shù)。

28、從本地數(shù)據(jù)庫獲取各旁路二極管的管轄電池片區(qū)域數(shù)量e，計算光伏組件的各旁路二極管的故障系數(shù)。

29、從本地數(shù)據(jù)庫獲取旁路二極管的故障系數(shù)閾值，將光伏組件的各旁路二極管的故障系數(shù)與故障系數(shù)閾值進行比對，若光伏組件的某旁路二極管的故障系數(shù)大于故障系數(shù)閾值，則將該旁路二極管標記為維修旁路二極管，從而篩選光伏組件的各維修旁路二極管。

30、優(yōu)選地，所述計算光伏組件的各旁路二極管的外觀燒毀系數(shù)，其具體計算方法為：依據(jù)光伏組件的各旁路二極管的外觀區(qū)域圖像，并通過灰度變換，獲取光伏組件的各旁路二極管的外觀區(qū)域圖像的各像素點的灰度值，其中j為旁路二極管的外觀區(qū)域圖像的各像素點的編號，。

31、從本地數(shù)據(jù)庫獲取光伏組件的各旁路二極管的初始外觀區(qū)域圖像的各像素點的灰度值，計算光伏組件的各旁路二極管的外觀燒毀系數(shù)。

32、優(yōu)選地，所述計算光伏組件的故障電池片的更換數(shù)量，其具體計算方法為：依據(jù)光伏組件所屬的各故障電池片區(qū)域，統(tǒng)計光伏組件的故障電池片區(qū)域數(shù)量，并將其做為光伏組件的故障電池片的更換數(shù)量。

33、本發(fā)明的有益效果在于：（1）本發(fā)明的光伏組件信息獲取模塊，通過獲取光伏組件的相關數(shù)據(jù)，從而方便后續(xù)進行分析。

34、（2）本發(fā)明的電池片熱斑分析模塊，通過光伏組件的相關數(shù)據(jù)，篩選光伏組件中出現(xiàn)熱斑問題的電池片區(qū)域，并通過判斷是由于外物遮擋還是電池片本身的問題導致的熱斑問題，從而進行二次篩選，方便后續(xù)進行處理。

35、（3）本發(fā)明的電池片歷史分析模塊，通過對本次篩選的光伏組件的各故障電池片區(qū)域的歷史數(shù)據(jù)進行分析，方便后續(xù)對旁路二極管進行分析。

36、（4）本發(fā)明的旁路二極管分析模塊，通過檢測光伏組件需要進行維修的旁路二極管，從而方便后續(xù)進行處理。

37、（5）本發(fā)明的光伏組件維修處理模塊，通過及時對光伏組件出現(xiàn)熱斑問題的電池片區(qū)域進行維護，在保證光伏組件的輸出效率的同時，也減少對光伏組件的故障電池片區(qū)域產生不可逆的損傷的情況的發(fā)生率，并且對旁路二極管進行及時的檢修，從而延長光伏組件的使用壽命。