人工智能光伏巡检定位系统开发研究概述

人工智能光伏巡检定位系统开发研究概述

鲁英林，刘永杰，张续怀

华能沁北发电有限责任公司 河南 济源 459000

摘要：随着经济和各行各业的快速发展，目前可再生能源包括潮汐能、风能、水能以及太阳能等。其中太阳能的应用范围和效果应该是最好的，随着太阳能的广泛应用，出现了很多光能发电的形式，比如大规模光伏发电，光伏发电系统在我国电力系统中的影响也是非常大的，对于电力事业的发展起着促进的重要作用，为提升我国综合国力奠定了坚实的基础。由于光伏并网电站运行环境不同，光伏并网电站如何更稳定、更可靠及安全运行，关系到系统发电效率，也关系到发电企业与电力企业的经济收益。文章通过对光伏并网电站运行管理工作的实地考察和研究，并对运维管理过程中存在的问题、技术文件管理体系及电气设备运维要点进行论述。

关键词：人工智能；光伏巡检；定位

引言

光伏电站运营的主要工作是光伏并网电站运行维护，电站运行效率和实际效果关系到光伏并网电站运行稳定性、安全性、可靠性；直接影响到电站发电量，只有建立完善的管理制度，完善的人员培训方案，完善的运行维护制度，才能切实提高运行维护质量，有效提高运行效率。光伏发电系统监控的主要工作逐渐由人工转向了自动化的网络监测。

1光伏系统巡检概述

光伏电站维修主要有两种方法，第一个是对现场进行监控，第二个是进行人工巡检。随着互联网技术、遥感技术和通讯技术发展，光伏发电系统监控的主要工作逐渐被机器所替代，通过对数据的采集、传输和通信，完成对光伏发电设备的检修和控制，以此来实现远程监控。使用“MAPGIS地理信息系统”软件平台提供的外部数据库功能，建立“太阳能供电系统用户”信息数据库，数据库中主要包含：姓名、地址、地理位置（经纬度和海拔高度）、电话、太阳能系统型号、电度表指示数、使用电器情况、日志（记载用户使用过程中发生的故障）等。通过对历史运行数据进行数据跟踪，能够反映用户和设备的使用情况，对后期的设备技术维护提供了技术支持。国内目前针对发电设备检修和维护的方法并没有实现自动化，因为没有融合大数据、人工智能、GPS等新兴技术在光伏设备运维方面的研究，因此本研究具有很好的开创性和探索性，具有重要意义与工程应用价值。

2光伏行业巡检与维护现状

太阳能光伏发电系统主要分集中式和分布式，集中式电站一般占地面积广，大多建在我国西北部和一些偏远地区，自然环境较为恶劣；太阳能板的转换率和使用寿命是决定光伏系统价值的重要因素。随着使用时间的增长，光伏组件会不可避免地出现热斑，不仅影响发电量，还会加速组件失效。然而，对于这些使用光伏电站被并网后带来的有关于运营方面的压力时，如光伏板的巡检等，在传统的运维方面都是采用人工的方式，这样不仅没有效率，而且多数故障都是由人为判断出来的，十分容易出现偏差。并且这样的情况出现在较为偏远地区时，光伏电站巡检的工作将会进行得十分困难，也十分危险。当前应用在光伏电站的无人机多集中在电站运维方面。无人机立体化、高程作业的方式有效地适应了光伏电站分布广、应用类型多样的特点，在一定程度上节省了人力，提高了运维效率。

3光伏巡检定位系统开发对策

3.1数据服务器及其数据接口

数据服务器是本系统的指挥中心，主要存储集中式光伏电站的标准化模型、下发巡检指令、收集巡检数据。智能巡检的核心技术在于将巡检工作标准化，在这个标准化模型建立的基础上，才能借助其他相关技术，消除人为因素干扰，达到智能巡检的目的。其主要技术实现方式为：（１）巡检模型建立：将巡检路线、巡检时间、巡检类型、异常判断依据等信息建立标准化流程模型。将集中式光伏电站的光伏组件建成具有物理特性的图像模型。（２）巡检数据呈现：在服务器端存储这些流程和模型，并在服务器端部署服务程序，结合光伏电站的运维监控系统，当ＡＲ终端识别到待巡检设备时，读取设备的实时数据、巡检指令等信息后将其一起发送至终端中与场景无缝贴合并呈现。巡检人员根据巡检指令进行作业，避免漏检、漏记，并可结合运维监控实时数据进行判定，确定巡检设备的工况，最后将所有的判定结论和采集数据存储在ＡＲ智能终端中并回传至服务器。

3.2光伏组件及支架运维要点

（1）根据检查周期，定期检查光伏组件玻璃表面是否有破损现象，是否发生热斑效应，光伏组件接头处是否牢固，绝缘是否良好，组件与支架之间固定是否牢固，有无松脱现象。（2）在有条件的情况下，应该配备红外线热像仪，当太阳能辐照度800W/m2以上，同一组子方阵使用红外线热像仪进行查看，观察光伏组件内部表面温度是否均衡，是否有过热现象，从而能在短时间内判断光伏组件是否发生热斑效应。（3）检查所有光伏组件铝边框与支架接地是否良好，铝边框必须牢固接地，外观无破损或老化；所有光伏组件引出线串联连接紧固可靠、连接头无腐蚀、无异物且无松动。（4）定期检查组件支架牢固性与稳定性，检查组件支架表面镀锌层是否有腐蚀现象，混凝土基础是否有开裂现象。（5）定期检查组件支架所有固定螺栓、紧固件、以及其他需要连接部位是否牢固可靠，表面的防腐涂层不应出现开裂和脱落现象，否则应及时修补。

3.3光伏发电站进行科学合理的规划和设计

影响光伏发电站建设的因素很多，包括自然外界因素、人为主观因素和客观因素等，其中包括了地形条件、发电站建立的投资情况、光伏模型的先进技术以及替他设备的有效组合安装等，所以要对这些因素对光伏发电的影响进行深入的分析和研究，进行科学合理的规划和设计。首先在光伏发电站的容量科学规划方面，相关的工作人员应该建设一个独立于发电系统之外的独立光伏系统，这个独立光伏系统的配套设施应该是非常完善的，包括风电系统以及柴油机电设备等，对这些设备和系统的投入和运行资金做一个合理的规划，对其中的电力负荷进行研究和分析，进而计算出光伏发电站的合理电容量。其次，对于光伏发电系统中的接线拓补结构进行合理的规划和设计，采用科学的规划方式，坚持安全可靠、工作效率高和性价比高的原则，设定一个符合每个光伏发电站的接线方式和结构。

3.4人工智能神经网络方法

通过模拟大脑的结构和神经元的工作机制建立一个模型，该模型称之为神经网络模型。MP模型和Hebb模型是神经网络的基本模型，在此基础上又发展出了前馈、反馈和自组织的模型，对数据类型进行准确预测是神经网络的主要优点。神经网络鲁棒性强、泛化能力强、能够并行处理数据和容错性高，由于具有大量的优点，神经网络成为了数据分类的有效工具。

结语

当前应用在光伏电站的无人机多集中在电站运维方面。无人机立体化、高程作业的方式有效适应了光伏电站分布广、应用类型多样的特点，在一定程度上节省了人力，提高了运维效率。光伏发电的应用对于电力系统和城市的发展起着积极的作用，有效地减少了电能的损耗，减少污染，保护环境，还提高了电力系统的工作效率，为我国电力事业的发展奠定了坚实的基础。因此要提高光伏发电过程中的消纳源网协调技术和综合技术，合理规划光伏发电站。

参考文献

[1]任永浩,王艳.浅析大规模光伏发电对电力系统影响[J].山东工业技术,2017(22):194.

[2]阳水财.浅析大规模光伏发电对电力系统的影响[J].科技与创新,2017,7(14):83.

[3]朱建红.浅谈大规模光伏发电对电力系统的影响[J].科学中国人,2017(7):251.

[4]包玉刚,夏勇.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].通信电源技术,2018(4):233-234.