1.概述
隨著規(guī)模性太陽(yáng)能電站在中國(guó)開(kāi)始陸續(xù)建設(shè)和投入運(yùn)行,，如何實(shí)時(shí)了解電站的運(yùn)行狀況,，如何滿足上一級(jí)系統(tǒng)或電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)控需求,，是電站業(yè)主和電網(wǎng)公司共同關(guān)心的問(wèn)題。而現(xiàn)有光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)主要從本廠逆變器出發(fā),，對(duì)電站運(yùn)行的一些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),，同時(shí)獲取電站中其它設(shè)備的信息及控制這些設(shè)備，滿足電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)對(duì)電站實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求,。
2.總體設(shè)計(jì)目標(biāo)
◆建設(shè)光伏電站監(jiān)控設(shè)備的統(tǒng)一管理平臺(tái)
實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一運(yùn)行監(jiān)控電站設(shè)備,，集中管理數(shù)據(jù)，為運(yùn)行人員、檢修人員,、管理人員提供全面,、便捷、差異化的數(shù)據(jù)和服務(wù),。
成為電站設(shè)備的承載系統(tǒng),，為電站設(shè)備的規(guī)劃、新設(shè)備的接入提供載體,。
建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù),，為監(jiān)控平臺(tái)和其他各種專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。
◆整合各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同人員的差異化服務(wù)
對(duì)運(yùn)行人員,、管理人員、檢修人員,、領(lǐng)導(dǎo)等不同人員提供不同的用戶界面,、展現(xiàn)方式、數(shù)據(jù)信息等,。在各類人員登錄后,，即可看到各自關(guān)心的內(nèi)容，提供差異化服務(wù),。
為運(yùn)行人員提供設(shè)備的狀態(tài)信息,、告警信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù),。
為管理人員提供各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),、變化趨勢(shì)、狀態(tài)信息等應(yīng)用服務(wù),。
為檢修人員提供告警信息,、變化趨勢(shì)等應(yīng)用服務(wù)。
◆數(shù)據(jù)上傳
對(duì)國(guó)網(wǎng)公司地方調(diào)度,，或者鑒衡認(rèn)證中心,、北京市節(jié)能環(huán)保中心等職能機(jī)構(gòu)按照規(guī)定的協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站完整統(tǒng)一的本地及遠(yuǎn)程運(yùn)行監(jiān)控,，集中管理數(shù)據(jù),，方便電站業(yè)主和電網(wǎng)公司管理。
3. 設(shè)計(jì)原則
本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上遵循以下原則：
1) 完整性
業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)完整性：系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同廠商,、不同種類,、不同型號(hào)設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一完整采集。
業(yè)務(wù)流程完整性：系統(tǒng)能夠提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),、周期采樣數(shù)據(jù),、事件數(shù)據(jù)的應(yīng)用服務(wù),。
2) 規(guī)范性
系統(tǒng)建設(shè)遵循有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),、電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),。
制定或完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保監(jiān)測(cè)設(shè)備,、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通訊的規(guī)范性,。
界面設(shè)計(jì)遵循有關(guān)界面設(shè)計(jì)規(guī)范。
3) 擴(kuò)展性
硬件擴(kuò)展性：系統(tǒng)能夠廣泛適配新接入監(jiān)測(cè)設(shè)備的通信接口,。
軟件擴(kuò)展性：軟件功能模塊應(yīng)可重用,、可配置、可卸載,。
4) 開(kāi)放性
系統(tǒng)能夠同各類專家系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換,。
系統(tǒng)能夠與電網(wǎng)調(diào)度等系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換。
5) 集成性
能夠集成環(huán)境,、安防、電能量,、電能質(zhì)量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),，分類處理，分類存儲(chǔ),，統(tǒng)一界面顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),。
6) 可操作性
界面友好，操作方便,，注重用戶體驗(yàn),。
4. 系統(tǒng)架構(gòu)
為了解決監(jiān)測(cè)設(shè)備分散獨(dú)立、無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控和診斷的問(wèn)題,，本系統(tǒng)接入所有的光伏電站在線監(jiān)測(cè)設(shè)備,，進(jìn)行設(shè)備統(tǒng)一管理，設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集,、查看和分析,，提供綜合全面的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行告警發(fā)現(xiàn)與通知,、數(shù)據(jù)查詢分析,、設(shè)備運(yùn)行管理。
為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展接入,，系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)在不進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的情況下,，即可完成接入新增監(jiān)控設(shè)備。設(shè)備數(shù)據(jù)接入后進(jìn)行分級(jí)存儲(chǔ),，分類匯總統(tǒng)計(jì),，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和事件信息,，可以實(shí)現(xiàn)集中遠(yuǎn)程監(jiān)控電站設(shè)備，也可以為故障診斷提供技術(shù)手段和數(shù)據(jù)支持,，亦為電站管理提供全面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和各類報(bào)表,。
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)類型和應(yīng)用特性分類存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)不同層面,、人員關(guān)注不同的信息,。同時(shí)各級(jí)數(shù)據(jù)可自上而下進(jìn)行追溯。
系統(tǒng)分為4 個(gè)層次：站控層,、網(wǎng)絡(luò)層,、調(diào)度層、信息層,。
1) 站控層
設(shè)備：由監(jiān)控主機(jī)（配有力控監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl）,、力控華康工業(yè)通信采集網(wǎng)關(guān)pFieldComm等組成。
功能：提供子站所有設(shè)備的接入,、監(jiān)控和管理,、視頻監(jiān)控，以及將數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度層,。
2) 網(wǎng)絡(luò)層
設(shè)備：網(wǎng)絡(luò)層由現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備,、網(wǎng)絡(luò)線路等構(gòu)成。
功能：提供全站運(yùn)行和監(jiān)控設(shè)備的互聯(lián)與通信,。
3) 調(diào)度層
設(shè)備：實(shí)時(shí)歷史服務(wù)器（配有力控企業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)pSpace）,、Web服務(wù)器、打印機(jī)等組成,。
功能：實(shí)現(xiàn)采集分散的光伏電站子系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù),、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、WEB發(fā)布等,。
4) 信息層
設(shè)備：由WEB客戶端,、手機(jī)客戶端、遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)器,、安全網(wǎng)關(guān)（pSafetyLink）等組成,。
功能：使用者可以對(duì)自己關(guān)心的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)和管理,并且能保證調(diào)度層系統(tǒng)的安全性。
5,、 系統(tǒng)功能
5.1 數(shù)據(jù)采集和控制
1) 逆變器監(jiān)控
采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：當(dāng)前總功率,、發(fā)電量、二氧化碳減排量,、直流電壓,、直流電流、直流功率,、交流電壓,、電流,、逆變器機(jī)內(nèi)溫度等。
2) 匯流箱監(jiān)控
采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)： 光伏陣列每路電流或每個(gè)光伏陣列電流,。
報(bào)警數(shù)據(jù)：設(shè)備可提供的所有報(bào)警數(shù)據(jù),。
3) 光伏陣列監(jiān)控
采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：高度角、方位角,、運(yùn)行狀態(tài),、報(bào)警數(shù)據(jù)。
4) 氣象監(jiān)測(cè)儀監(jiān)控
采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：環(huán)境溫度 ,、光照強(qiáng)度,、風(fēng)速、風(fēng)向等,。
5.2 統(tǒng)一的設(shè)備維護(hù)管理
力控軟件平臺(tái)提供監(jiān)控設(shè)備使用狀況功能,，顯示逆變器等設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況、電流和電壓,、設(shè)備的故障信息,，提供自動(dòng)報(bào)警顯示并存儲(chǔ)，并且對(duì)重要儀表統(tǒng)一管理,，提示維修人員及時(shí)更換備件,、及時(shí)維護(hù)，延長(zhǎng)儀表的使用壽命,。
5.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示
調(diào)度中心負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集重要參量并進(jìn)行定期存儲(chǔ)，操作員可查詢歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù),，并且以報(bào)表,、曲線、棒圖等形式展示,，同時(shí)可以打印數(shù)據(jù),，為技術(shù)員分析系統(tǒng)運(yùn)行狀況提供科學(xué)的依據(jù)。
5.4 系統(tǒng)報(bào)警與告警通知
當(dāng)系統(tǒng)任何節(jié)點(diǎn),、任務(wù)模塊出現(xiàn)故障或異常,，在處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)異常、故障時(shí),，系統(tǒng)自動(dòng)給出各種報(bào)警提示,，包含預(yù)設(shè)的語(yǔ)音報(bào)警、報(bào)警簡(jiǎn)報(bào)窗口顯示,、報(bào)警總表顯示,、報(bào)警即時(shí)打印、報(bào)警畫(huà)面,、圖元變色等,。
系統(tǒng)產(chǎn)生的報(bào)警信息保存,，包括告警時(shí)間、站點(diǎn)信息,、告警類別,、告警描述等。同時(shí)可以按時(shí)間,、地域信息,、報(bào)警類別、描述等做復(fù)雜的關(guān)鍵字組合查詢和統(tǒng)計(jì),。
告警通知向使用者提供故障設(shè)備的告警以及設(shè)備在故障前的預(yù)警功能,。告警方式包括：
1) 監(jiān)控界面集中告警
2) 手機(jī)短信告警
3) E-mail電子郵件報(bào)警
5.5 視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控功能能夠展示實(shí)時(shí)的視頻內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)“遙視”,。視頻監(jiān)控可以單獨(dú)使用,，即選擇某個(gè)視頻設(shè)備后，展示選定視頻設(shè)備傳輸過(guò)來(lái)的視頻影像,；同時(shí),，視頻監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn)視頻拍攝方向調(diào)整和縮放。
5.6 分析診斷
分析診斷功能向使用者提供設(shè)備的故障分析功能,，具體包括比對(duì)分析,、專家分析。 比對(duì)分析是指通過(guò)比較多個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,，比如將兩臺(tái)逆變器的日發(fā)電量進(jìn)行對(duì)比,，如果有一臺(tái)逆變器的發(fā)電量總是比另外一臺(tái)低，那么我們就可以認(rèn)為發(fā)電量低的這一臺(tái)逆變器效率低下或疑似故障,，借此也可以用來(lái)判斷逆變器的好壞,。
5.7 統(tǒng)計(jì)報(bào)表
統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能可為管理人員提供必要的報(bào)表，根據(jù)不同的報(bào)表,，系統(tǒng)自動(dòng)按照?qǐng)?bào)表的功能及需要,，按照日、月,、季,、年等方式提供不同顆粒度的報(bào)表，所有的報(bào)表均可導(dǎo)出EXCEL 表格并打印,，打印出的格式和內(nèi)容與看到的格式和內(nèi)容完全一致,。
5.8 數(shù)據(jù)的在線統(tǒng)計(jì)
系統(tǒng)能夠?qū)Πl(fā)電站運(yùn)行的各種常規(guī)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，包括日,、月,、年時(shí)段的最大/最小值、其出現(xiàn)時(shí)間,、平均值,、越限次數(shù),、越限時(shí)間、越限率,、合格率等,。
5.9 Web發(fā)布
通過(guò)力控軟件提供的Web功能，可以使用戶在IE瀏覽器上訪問(wèn)工程畫(huà)面,，瀏覽的效果與在力控軟件運(yùn)行系統(tǒng)中看到的工程畫(huà)面完全相同,，包含全部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)畫(huà),方便遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。
5.10 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)
力控軟件提供了用戶側(cè)光伏電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)認(rèn)證技術(shù)規(guī)范V7.0,、《可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》等轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議,，可以將數(shù)據(jù)傳到住建部以及金太陽(yáng)中心。
6,、結(jié)論
基于力控軟件平臺(tái)搭建的光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng),，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息共享、交換,、傳輸?shù)裙δ?，滿足用戶中心數(shù)據(jù)庫(kù)的要求。
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