微电网光伏发电监控系统应用案例

一、系统概述

随着规模性的太阳能电站在中国开始陆续建设并投入运行，如何实时了解电站的运行状况，如何满足上一级系统或电网调度系统的监控需求，是电站业主和电网公司所共同关心的问题。而现有光伏电站监控系统主要从本厂逆变器出发，对电站运行的一些参数进行监测，同时获取电站中其它设备的信息并对其进行控制，来满足电网调度系统对电站的实时监控要求。

为了解决监测设备分散独立、无法进行远程集中监控和诊断的问题，本系统在不进行二次开发的情况下，实现所有光伏电站在线监测设备的动态扩展接入，进行设备的统一管理，实现设备运行数据统一采集、查看和分析，提供综合全面的运行状态监测、运行故障分析与告警通知、数据查询统计与分析、设备运行管理。

设备数据接入后进行分级存储，分类汇总统计，利用监测数据和事件信息，可以实现电站设备的集中远程监控，也可以为故障诊断提供技术手段和数据支持，同时为电站管理提供各类报表和全面的统计数据。监测数据按数据类型和应用特性分类存储，实现不同层面和不同人员关注不同的信息，同时各级数据可自上而下进行追溯。

二、项目目标

• 建设光伏电站监控设备的统一管理平台。实现电站设备的统一运行监控，数据的集中管理，为运行人员、检修人员、管理人员提供全面、便捷、差异化的数据和服务；建立电站设备的承载平台，为电站设备的规划、新设备的接入提供载体；建立统一的数据库，为监控平台和其它各种专业监控系统提供数据服务。
• 整合各类监测数据，实现对不同人员的差异化服务。对运行人员、检修人员、管理人员、领导等不同级别的用户提供不同的用户界面、展现方式、数据信息等。在不同用户登录系统后，即可看到各自关注的内容，提供差异化服务，为运行人员提供设备状态信息、告警信息、实时数据等数据应用服务，为管理人员提供各类监测数据的统计分析、变化趋势、状态信息等应用服务，为检修人员提供设备告警及故障信息等应用服务。
• 数据上传。针对国网公司地方调度，以及鉴衡认证中心、北京市节能环保中心等职能机构，按照规定的协议进行数据传输，从而实现光伏电站完整、统一的本地和远程运行监控和数据的集中管理，方便电站业主和电网公司的管理。

三、系统架构

系统网络架构如下图所示：

系统划分为四个层次，包括：站控层、网络层、调度层、信息层。

• 站控层，设备是由监控主机（配监控组态软件ForceControl）、采集网关pFieldComm等组成；功能包括：提供子站所有设备的接入、监控和管理、视频监控，以及将数据上传到调度层。
• 网络层，网络层设备由现场网络交换设备、网络线路等构成；功能包括：提供全站运行和监控设备的互联与通信。
• 调度层，设备包括：实时历史服务器（配实时历史数据库pSpace）、Web服务器、打印机等组成；功能包括：实现对分散的光伏电站子系统的海量数据的采集、历史数据存储、WEB发布等。
• 信息层，设备是由WEB客户端、手机客户端、远程访问服务器、安全网关（pSafetyLink）等组成；功能包括：使用者可以对自己关心的数据进行远程访问和管理,并且能保证调度层系统的安全性。

四、应用功能

1、 数据采集与控制

1）逆变器监控，采集的基础数据包括：当前总功率、发电量、二氧化碳减排量、直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、电流、逆变器机内温度等。

2）汇流箱监控，采集的基础数据包括：光伏阵列每路电流或每个光伏阵列电流。报警数据涵盖设备可提供的所有报警数据。

3）光伏阵列监控，采集的基础数据包括：高度角、方位角、运行状态、报警数据。

4）气象监测仪监控，采集的基础数据包括：环境温度 、光照强度、风速、风向等。

2、 统一的设备维护管理

力控软件平台提供设备使用状况监控功能，显示逆变器等设备的运转情况、电流和电压、设备的故障信息，提供自动报警功能，并对重要仪表进行统一管理，提示维修人员及时更换备件、及时维护，延长仪表的使用寿命。

3、 数据存储与展现

调度中心负责实时采集重要参量并进行定期存储，操作人员可以查询历史数据，并且以报表和曲线、棒图等形式进行展示并打印输出，为技术人员分析系统运行状况提供科学的数据依据。

4、 系统报警与告警通知

当系统任何节点、任何模块出现故障或异常，在处理系统实时或历史数据过程中发现异常、故障时，系统自动进行提示报警，包含预设的语音报警、报警简报窗口显示、报警总表显示、报警即时打印、报警画面、图元变色等。

系统产生的报警信息，包括：告警时间、站点信息、告警类别、告警描述等。同时可以按时间、地域信息、报警类别、描述等做复杂的关键字组合查询和复杂的统计分析。

告警通知向使用者提供故障设备的告警以及设备在故障前的预警功能，告警方式包括：

A、监控界面集中告警

B、手机短信告警

C、E-mail电子邮件报警

5、 视频监控

视频监控功能能够展示实时的视频内容，从而实现“遥视”。视频监控可以单独使用，即选择某个视频设备后，展示选定视频设备传输过来的视频影像；同时，视频监控可以实现视频拍摄方向的调整、视频的放大、缩小。

6、 分析诊断

分析诊断功能向使用者提供设备的故障分析功能，具体包括比对分析、专家分析。比对分析是通过多个设备运行数据的比较来发现问题，比如将两台逆变器的日发电量进行对比发现，如果有一台逆变器的发电量总是比另外一台低，那么我们就可以认为发电量低的这一台逆变器效率低下或疑似故障，借此也可以用来判断逆变器的好坏。

7、 统计报表

系统可以为管理人员提供丰富的统计报表，并根据业务需要，系统可以自动按照日、月、季、年等方式提供不同粒度的数据分析；所有报表均可以导出为使用者非常习惯使用的EXCEL 或是通过连接的打印机进行打印输出。

8、 数据的在线统计

能够对发电站运行的各种常规参数进行统计计算，包括按照日、月、年或任意时段，计算最大、最小值及其出现时间、平均值、越限次数、越限时间、越限率、合格率等。

9、 Web发布

通过力控软件提供的Web功能，可以使用户从IE浏览器上访问工程画面，浏览的效果与在力控软件运行系统中看到的工程画面完全相同，包含全部动态数据和动画,方便系统的远程管理。

10、 数据的转发

力控软件提供了用户侧光伏电站在线监测系统认证技术规范V7.0、《可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则》等转发协议，可以将数据传到住建部以及金太阳中心。

五、项目总结

基于力控软件平台搭建的光伏发电监控系统，可实现监测数据，实现信息共享、交换、传输等功能，满足用户中心对数据的要求。