分布式光伏發電站集中監控系統

　　隨著新能源在國內市場的大規模開發和利用，光伏發電技術已經逐步趨于成熟和完善，如何對分布式光伏發電站實現高效的監控，滿足光伏發電入網的需求，提高電站運行的穩定性和可靠性，是擺在我們業主面前急需解決的問題。分布式光伏發電站集中監控系統應遵循安全可靠、技術先進適度超前、經濟合理、符合國情的原則，滿足電力系統自動化總體規劃要求，且充分考慮光伏發電技術的發展需求，對提高分布式光伏發電站的運行管理效率，提升生產運行管理水平，降低生產運行和設備維護成本有著重大的意義。

　　1)信息系統的建立應遵循“科學合理，適度超前，經濟實用”的指導原則，把系統的安全性、可靠性、可擴展性放在首位。

　　2)系統的建設，亦應體現“便捷、高效”的原則，界面簡潔、操作規范易行、傳輸及處理快捷。系統建設遵循“一次規劃，分步實施，集中開發，分片接入”的指導原則，達到“集約化管理，費用最省，維護升級容易，擴展性強，網絡安全性高”的基本要求。

　　3)系統采用國際標準設計和使用新的技術，系統安全可靠、功能實用完整、經濟合理適中、技術先進；系統具有針對性、實用性，具有先進的支撐平臺，系統安全穩定。

　　4)系統應滿足發展需要，系統配置按設計水平年的要求考慮，具備遠景年發展所要求的擴充能力；系統在設計上符合國標標準，真正做到開放性，同時便于系統擴展，具備應用的即插即用。

　　5)系統軟件采用功能化和模塊化設計，功能模塊之間的接口標準統一；提供應用編程接口，支持用戶應用軟件程序的開發，保證能和其他系統互聯和無縫集成；采用現代先進的計算機技術、通信技術、圖形圖像及多媒體技術、分布式對象技術、面向對象的軟件工程技術、數據庫技術；防火墻、物理隔離等安全防護技術，總體技術達到國內先進水平；本系統設計兼容linux/UNIX/WINDOWS操作平臺和各類關系型數據庫。

　　6)系統軟硬件應嚴格遵循可靠性、先進性、通用性和實用性、開放性原則，并完全符合國際工業標準和國家電力工業標準。

　　7)系統采用開放性分層分布式網絡結構，分為站控層、網絡層、間隔層，各層功能專一又相互融合，滿足系統部署、配置上的靈活的要求。

　　8)網絡的抗干擾能力、傳送速率及傳送距離應滿足系統監控和調度要求。網絡上各個節點設備相互獨立。

　　9)為保證系統信息接入的安全性，滿足《電力二次系統安全防護規定》（電監會5號令）的規定，此系統采用了信息集中處理，系統內信息分發的機制，從而保證了系統信息安全。

　　3 系統設計層次

　　分布式光伏發電站集中監控系統采用開放式分層分布系統結構，由站控層、網絡層和間隔層三部分組成，圖如下：

　　l 站控層

　　分布式光伏發電站集中監控系統的監控主站層設備采用分布式、開放式的設計和高性能的計算機硬件平臺，運行人員通過站控層實現對接入各個光伏發電單元的集中狀態監視和控制、保護信息記錄與分析等功能，并對異常情況及時進行報警，保證系統安全運行。

　　站控層由系統服務器、后臺應用軟件系統、打印機、對時設備等組成。

　　l 網絡層

　　分分布式光伏發電站集中監控系統的網絡層主要采用通信管理機來完成采用多種通信規約的智能裝置的數據接入服務，用于多種繼電保護裝置及其它智能設備與當地監控、保護信息管理裝置等通信，并采集開關設備位置、工作狀態等信息，對開關實施分合控制。

　　主要設備有光纖、屏蔽雙絞線、通信管理機、以太網交換機等。

　　l 間隔層

　　間隔層的測控裝置具有良好的電磁兼容性能，較強的抗電磁干擾能力，低功耗，較寬的工作溫度范圍。各保護測控單元通過現場總線送入通信管理機，再通過以太網與站控層互聯，把數據上傳給站控層。保護測控單元在站控層及網絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。

　　注意：間隔層測控單元可以沒有，則設備層既為間隔層

　　系統結構配置靈活，可以滿足各種條件的需求。提供豐富的通信接口，實現與地調的通信，上傳數據給調度中心，并接受地調的管理及功率控制和電壓調節。監控系統通過用外網把將數據上傳至集團/企業數據中心，在滿足《可再生能源建筑應用示范項目數據監測系統技術導則》的具體協議格式和發送數據格式的情況下，將本光伏發電系統的相關運行數據上傳至國家可再生能源數據中心。

　　圖4-1集中監控系統網絡結構

　　圖5-1系統功能模塊

　　5.1.1數據采集

　　智能通訊終端負責采集設備實時信息，信息類型分為環境參數、模擬量、狀態量。環境參數包括主要包括日照強度（平面和垂直）、風速、風向、室外溫度、室內溫度和電池板溫度等參量；模擬量包括電壓、電流及功率等電氣模擬量；狀態量包括開關狀態、事故跳閘信號、保護動作信號、異常信號。

　　5.1.2實時監視

　　監控系統對管轄的各個發電單元的生產狀況進行實時監視，通過生產模擬圖、趨勢圖、棒狀圖和參數分類表等多種監視方式各個發電單元的主要運行參數和設備狀態。系統可以按招標方要求進行實時畫面組態。

　　5.1.3控制操作

　　控制各電氣間隔的斷路器、電動隔離刀閘的分閘/合閘操作。控制操作可由站級工作站實現，也可在各間隔層測控裝置通過手動操作完成。

　　5.1.4報警處理

　　提供完善的報警功能保證各種故障的及時發現、定位、報警和恢復。報警處理分兩種方式，第一類為事故信號（緊急報警）即由非手動操作引起的斷路器跳閘信號。第二類為預告信號，即報警接點的狀態改變、模擬量的越限、測控單元不正常狀態的出現。監控的故障信息至少因包括以下內容：電網電壓過高、電網電壓過低、電網頻率過高、電網頻率過低、直流電壓過高、直流電壓過低、逆變器過載、逆變器過熱、逆變器短路、散熱器過熱、逆變器孤島、DSP故障、通訊失敗，匯流箱數據異常等。對隨時出現的故障可進行報警提示。報警內容顯示在最前端，便于運行人員查看報警內容。

　　5.1.5報表功能

　　系統有專門的報表管理功能，定制靈活，功能豐富。具有全圖形的人機界面、所見即所得的功能、電子制表功能，能方便生成各種表格。

　　5.1.6時鐘同步

　　系統配置一臺GPS時鐘，支持北斗/GPS雙對時，保證各工作站的時間同步達到1ms精度要求。監控系統的對時接口采用網絡對時方式。

　　5.1.7功率預測

　　以實時功率、測光數據和云況圖等數據為基礎，滾動預測光伏電站功率、功率變化率運行趨勢。對每個光伏陣列的實際功率曲線進行自動繪制，并與光伏組件廠家提供的標準曲線作對比，充分挖掘光伏電站潛力，提高滿負荷率。把預測光伏電站功率以曲線的形式在曲線管理里面進行展示。

　　5.1.8系統管理

　　5.1.8.1系統設置

　　提供專用畫面，對系統進行統一的設置和配置維護，保證系統的運行穩定。

　　5.1.8.2用戶管理功能

　　提供用戶管理功能，可分別設置用戶名稱、密碼及權限。用戶共分為系統管理員、操作員和一般用戶三種權限。

　　5.1.8.3操作指導

　　提供系統操作的操作向導，便于用戶熟悉本系統的各項功能，并針對一些典型和日常基本操作提供操作指導及操作票，對目前電站普遍存在的典型事故提供簡潔明了的處理指導及典型事故處理操作畫面等。