關於分布式光伏電站監控運維係統的簡單介紹

hth下载地址 陳聰

摘要：設計了一套更高性價(jia) 比，且容易操作的電站監控係統。該係統融合了互聯網和物聯網，並為(wei) 光伏電數據的傳(chuan) 輸構建了相應的通道，可支持雲(yun) 存儲(chu) 等功能，同時也為(wei) 用戶提供了多元化的查詢功能。

   關(guan) 鍵詞：分布式太陽能光伏電站；監控係統；設計

   當前，分布式光伏發電係統相對複雜，傳(chuan) 統的智能監控係統，很難對其進行全麵的管控，而且在準確度以及效率等層麵，都相對較低。因此，構建效率高和準確的分布式光伏電站智能監控係統就顯得極為(wei) 重要。本次開發的係統，涵蓋了感應、監控模塊，以及計算機集群等。其中監控模塊，重要完成的是數據的采集和傳(chuan) 輸。其中采集的內(nei) 容涵蓋了電源流量，電路狀況，元件的工作時間等，同時還提供了一些安全隱患處理技術。感應模塊，則涵蓋了溫度和光學兩(liang) 個(ge) 模塊。前者主要是對電路元件中的溫度進行監控，而後者，則是對當前的太陽能強度進行實時監控。這些數據可以讓相關(guan) 管理人員能夠更好的管控這種光伏電站。此外，軟件還提供了基於(yu) 計算機集群處理的遠程監控流程圖，同時還提供了基於(yu) CISC單片機傳(chuan) 輸載波的算法設計，大量實現結果顯示，本次設計的係統，可以滿足效率性和準確性需求。

1、分布式光伏電站遠程智能監控係統設計

1.1 總體(ti) 設計分析

   本次開發的智能監控係統，主要的構成就是監控、感應以及計算機集群這幾個(ge) 模塊，對於(yu) 監控模塊而言，可以實現光伏電站中的諸多數據的傳(chuan) 輸，包括元件的工作時間以及電路的運行情況等進行監控。同時還能為(wei) 提出隱患報警和處理功能。而感應模塊能夠讓本係統獲得諸多的一線數據，進而讓應用人員能夠對光伏電站的運行情況有著更加清晰的了解。這兩(liang) 個(ge) 模塊的數據都可以通過計算機進行處理和顯示，而處理不同電力模塊的相關(guan) 計算機，采用分布式方式實現集群化，進而實現整體(ti) 智能監控係統的構建。

1.2 監控模塊設計

   針對監控模塊的實現，主要使用了CISC單片機，它是該模塊的核心元件。這種單片機具有較高的靈敏度，而且可以提供豐(feng) 富的指令，在工業(ye) 應用領域使用十分廣泛。實際上，這種單片機在本次開發的監控係統中，扮演者極為(wei) 重要的角色，可以讓係統實現智能化運轉，同時還能夠顯著節約人力資源。該監控模塊提供了三個(ge) 主流電路，另外還有五個(ge) 支路電路，前者主要包括數據傳(chuan) 輸、流量以及計時電路。而支流電流則包括了：計算機接口、中斷、展示、通信以及存儲(chu) 裝置電路。它們(men) 都需要接受CISC單片機的管控，並由其將相關(guan) 數據，傳(chuan) 遞至計算機進行統一分析。

1.3感應模塊設計

   該感應模塊主要涵蓋了溫度和光學兩(liang) 個(ge) 部分，前者主要是對電路中的諸多元件的溫度值進行采集，如果其中的元件的溫度出現異常，那麽(me) 就需要啟動報警機製，或者對其進行調節。光學傳(chuan) 感裝置，主要是對電站中的太陽能的強度進行感測，並將相關(guan) 的數據傳(chuan) 遞至使用人員。這樣，他們(men) 就能結合這些數據對當前的電站運行細節有著更加全麵的了解，由此也能夠實現對未來經濟效益的預測。太陽能強度，也決(jue) 定著光伏電站的選址。所以，該傳(chuan) 感器在本次開發的智能係統中，同樣具有重要作用。該傳(chuan) 感裝置實現機製為(wei) ：當其感測到太陽光之時，就會(hui) 將其光強轉換成電信號，然後將其置入短路電路，觀測相應的電流值，接著將其傳(chuan) 遞至計算機進行處理，由此就可以算出該電站所能得到的太陽能強度。

2、遠程智能監控係統軟件設計

   本計算機群組，可支持數據收發和電路修正等諸多功能，可以借助於(yu) 係統軟件，對光伏電站進行遠程監控，其具體(ti) 流程為(wei) ：首先對係統中的硬件部分進行初始化，然後對電站中的載波進行觀測。這個(ge) 載波主要是由CISIC單片機所產(chan) 生，可以對該載波進行檢測，來分析當前該係統的運行十分正常。如果不能發現載波，那麽(me) 就需要重新初始化係統硬件，如果持續五次沒有發現，那麽(me) 係統就需要給出相應的錯誤日誌，並將給出警報信息，讓相關(guan) 人員進行處理。如果發現該載波，那麽(me) 就開展後續的工作直至整個(ge) 監控體(ti) 係的成功構建。此時，就可以實現遠程數據的收發，並結合係統的處理，來對光伏電站中所存在著的隱患進行修複和改善。

3、分布式太陽能光伏電站監控係統實驗驗證

   為(wei) 了更好地方分析本次開發的遠程監控係統的準確性和效率性能否滿足需求，就需要將傳(chuan) 統的遠程智能監控係統和本次開發的係統進行對比分析。其中選擇的實驗對象為(wei) 某市分布式光伏電站。最後通過實驗得出：傳(chuan) 統的基於(yu) SCAD分布式智能監控係統，其泰勒逼近誤差曲線具有顯著的波動性，而本次開發的係統，在這方麵的誤差表現較為(wei) 穩定，僅(jin) 為(wei) 0.21350。電壓誤差均值僅(jin) 為(wei) 0.14560。顯著的低於(yu) 國際標準，這意味著本次開發的係統，在準確性方麵相對較高。此外，本次開發的係統，其計算機接口的數據傳(chuan) 輸效率，均值也達到了84.750%，這個(ge) 數值也遠遠高於(yu) 傳(chuan) 統的SCADA遠程智能監控係統下的計算機傳(chuan) 輸效率。這從(cong) 速度層麵，也證實了本次開發的係統具有更多的優(you) 勢。

   從(cong) 功能角度來看，監控模塊可以對相關(guan) 的分布式光伏電站的相關(guan) 的傳(chuan) 輸信息、電路以及相關(guan) 部件的運行時間等信息進行全麵的監管。而其中的感應模塊，則能夠借助於(yu) 溫度和光學傳(chuan) 感裝置，一方麵能夠對光伏電站中的諸多元件的健康度進行分析，另一方麵，還能夠感測到太陽能強度，從(cong) 而幫助管理人員更好的對光伏電站進行管控。

4、hth下载地址分布式光伏運維雲(yun) 平台介紹

4.1概述

   AcrelCloud-1200分布式光伏運維雲(yun) 平台通過監測光伏站點的逆變器設備，氣象設備以及攝像頭設備、幫助用戶管理分散在各地的光伏站點。主要功能包括：站點監測，逆變器監測，發電統計，逆變器一次圖，操作日誌，告警信息，環境監測，設備檔案，運維管理，角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平台，及時掌握光伏發電效率和發電收益。

4.2應用場所

   目前我國的兩(liang) 種分布式應用場景分別是：廣大農(nong) 村屋頂的戶用光伏和工商業(ye) 企業(ye) 屋頂光伏，這兩(liang) 類分布式光伏電站今年都發展迅速。

4.3係統結構

   在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計量儀(yi) 表，通過網關(guan) 將采集的數據上傳(chuan) 至服務器，並將數據進行集中存儲(chu) 管理。用戶可以通過PC訪問平台，及時獲取分布式光伏電站的運行情況以及各逆變器運行狀況。平台整體(ti) 結構如圖所示。

4.4係統功能

   AcrelCloud-1200分布式光伏運維雲(yun) 平台軟件采用B/S架構，任何具備權限的用戶都可以通過WEB瀏覽器根據權限範圍監視分布在區域內(nei) 各建築的光伏電站的運行狀態（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態、發電功率曲線、是否並網、當前發電量、總發電量等信息）。

4.4.1光伏發電

4.4.1.1綜合看板

●顯示所有光伏電站的數量，裝機容量，實時發電功率。

●累計日、月、年發電量及發電收益。

●累計社會(hui) 效益。

●柱狀圖展示月發電量

4.4.1.2電站狀態

●電站狀態展示當前光伏電站發電功率，補貼電價(jia) ，峰值功率等基本參數。

●統計當前光伏電站的日、月、年發電量及發電收益。

●攝像頭實時監測現場環境，並且接入輻照度、溫濕度、風速等環境參數。

●顯示當前光伏電站逆變器接入數量及基本參數。

4.4.1.3逆變器狀態

●逆變器基本參數顯示。

●日、月、年發電量及發電收益顯示。

●通過曲線圖顯示逆變器功率、環境輻照度曲線。

●直流側(ce) 電壓電流查詢。

●交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數查詢。

4.4.1.4電站發電統計

●展示所選電站的時、日、月、年發電量統計報表。

4.4.1.5逆變器發電統計

●展示所選逆變器的時、日、月、年發電量統計報表

4.4.1.6配電圖

●實時展示逆變器交、直流側(ce) 的數據。

●展示當前逆變器接入組件數量。

●展示當前輻照度、溫濕度、風速等環境參數。

●展示逆變器型號及廠商。

4.4.1.7逆變器曲線分析

●展示交、直流側(ce) 電壓、功率、輻照度、溫度曲線。

4.4.2事件記錄

●操作日誌：用戶登錄情況查詢。

●短信日誌：查詢短信推送時間、內(nei) 容、發送結果、回複等。

●平台運行日誌：查看儀(yi) 表、網關(guan) 離線狀況。

●報警信息：將報警分進行分級處理，記錄報警內(nei) 容，發生時間以及確認狀態。

4.4.3運行環境

●視頻監控：通過安裝在現場的視頻攝像頭，可以實時監視光伏站運行情況。對於(yu) 有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及雲(yun) 台控製功能。

4.5係統硬件配置

4.5.1交流220V並網

   交流220V並網的光伏發電係統多用於(yu) 居民屋頂光伏發電，裝機功率在8kW左右。

   部分小型光伏電站為(wei) 自發自用，餘(yu) 電不上網模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網輸送電能。光伏電站規模較小，而且比較分散，對於(yu) 光伏電站的管理者來說，通過雲(yun) 平台來管理此類光伏電站非常有必要，hth下载地址在這類光伏電站提供的解決(jue) 方案包括以下方麵：

4.5.2交流380V並網

   根據國家電網Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網技術規定》，8kW~400kW可380V並網，超出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點380V並網，以當地電力部門的審批意見為(wei) 準。這類分布式光伏多為(wei) 工商業(ye) 企業(ye) 屋頂光伏，自發自用，餘(yu) 電上網。分布式光伏接入配電網前，應明確計量點，計量點設置除應考慮產(chan) 權分界點外，還應考慮分布式電源出口與(yu) 用戶自用電線路處。每個(ge) 計量點均應裝設雙向電能計量裝置，其設備配置和技術要求符合DL/T448的相關(guan) 規定，以及相關(guan) 標準、規程要求。電能表采用智能電能表，技術性能應滿足國家電網公司關(guan) 於(yu) 智能電能表的相關(guan) 標準。用於(yu) 結算和考核的分布式電源計量裝置，應安裝采集設備，接入用電信息采集係統，實現用電信息的遠程自動采集。

   光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過匯流箱接入逆變器，然後接入企業(ye) 380V電網，實現自發自用，餘(yu) 電上網。在380V並網點前需要安裝計量電表用於(yu) 計量光伏發電量，同時在企業(ye) 電網和公共電網連接處也需要安裝雙向計量電表，用於(yu) 計量企業(ye) 上網電量，數據均應上傳(chuan) 供電部門用電信息采集係統，用於(yu) 光伏發電補貼和上網電量結算。

   部分光伏電站並網點需要監測並網點電能質量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質量監測裝置。部分光伏電站為(wei) 自發自用，餘(yu) 電不上網模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網輸送電能，係統圖如下。

   這種並網模式單體(ti) 光伏電站規模適中，可通過雲(yun) 平台采用光伏發電數據和儲(chu) 能係統運行數據，hth下载地址在這類光伏電站提供的解決(jue) 方案包括以下方麵：

4.5.310kV或35kV並網

   根據《國家能源局關(guan) 於(yu) 2019年風電、光伏發電項目建設有關(guan) 事項通知》（國發新能〔2019〕49號），對於(yu) 需要國家補貼的新建工商業(ye) 分布式光伏發電項目，需要滿足單點並網裝機容量小於(yu) 6兆瓦且為(wei) 非戶用的要求，支持在符合電網運行安全技術要求的前提下，通過內(nei) 部多點接入配電係統。

   此類分布式光伏裝機容量一般比較大，需要通過升壓變壓器升壓後接入電網。由於(yu) 裝機容量較大，可能對公共電網造成比較大的幹擾，因此供電部門對於(yu) 此規模的分布式光伏電站穩控係統、電能質量以及和調度的通信要求都比較高。

   光伏電站並網點需要監測並網點電能質量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質量監測裝置。

   上圖為(wei) 一個(ge) 1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經過直流櫃匯流後接入集中式逆變器(直流櫃根據情況可不設置)，最後經過升壓變壓器升壓至10kV或35kV後並入中壓電網。由於(yu) 光伏電站裝機容量比較大，涉及到的保護和測控設備比較多，主要如下表：

【參考文獻】

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[3]hth下载地址企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022.05版