分布式光伏发电站集中监控系统

　　随着新能源在国内市场的大规模开发和利用，光伏发电技术已经逐步趋于成熟和完善，如何对分布式光伏发电站实现高效的监控，满足光伏发电入网的需求，提高电站运行的稳定性和可靠性，是摆在我们业主面前急需解决的问题。分布式光伏发电站集中监控系统应遵循安全可靠、技术先进适度超前、经济合理、符合国情的原则，满足电力系统自动化总体规划要求，且充分考虑光伏发电技术的发展需求，对提高分布式光伏发电站的运行管理效率，提升生产运行管理水平，降低生产运行和设备维护成本有着重大的意义。

　　1)信息系统的建立应遵循“科学合理，适度超前，经济实用”的指导原则，把系统的安全性、可靠性、可扩展性放在首位。

　　2)系统的建设，亦应体现“便捷、高效”的原则，界面简洁、操作规范易行、传输及处理快捷。系统建设遵循“一次规划，分步实施，集中开发，分片接入”的指导原则，达到“集约化管理，费用最省，维护升级容易，扩展性强，网络安全性高”的基本要求。

　　3)系统采用国际标准设计和使用新的技术，系统安全可靠、功能实用完整、经济合理适中、技术先进；系统具有针对性、实用性，具有先进的支撑平台，系统安全稳定。

　　4)系统应满足发展需要，系统配置按设计水平年的要求考虑，具备远景年发展所要求的扩充能力；系统在设计上符合国标标准，真正做到开放性，同时便于系统扩展，具备应用的即插即用。

　　5)系统软件采用功能化和模块化设计，功能模块之间的接口标准统一；提供应用编程接口，支持用户应用软件程序的开发，保证能和其他系统互联和无缝集成；采用现代先进的计算机技术、通信技术、图形图像及多媒体技术、分布式对象技术、面向对象的软件工程技术、数据库技术；防火墙、物理隔离等安全防护技术，总体技术达到国内先进水平；本系统设计兼容linux/UNIX/WINDOWS操作平台和各类关系型数据库。

　　6)系统软硬件应严格遵循可靠性、先进性、通用性和实用性、开放性原则，并完全符合国际工业标准和国家电力工业标准。

　　7)系统采用开放性分层分布式网络结构，分为站控层、网络层、间隔层，各层功能专一又相互融合，满足系统部署、配置上的灵活的要求。

　　8)网络的抗干扰能力、传送速率及传送距离应满足系统监控和调度要求。网络上各个节点设备相互独立。

　　9)为保证系统信息接入的安全性，满足《电力二次系统安全防护规定》（电监会5号令）的规定，此系统采用了信息集中处理，系统内信息分发的机制，从而保证了系统信息安全。

　　3 系统设计层次

　　分布式光伏发电站集中监控系统采用开放式分层分布系统结构，由站控层、网络层和间隔层三部分组成，图如下：

　　l 站控层

　　分布式光伏发电站集中监控系统的监控主站层设备采用分布式、开放式的设计和高性能的计算机硬件平台，运行人员通过站控层实现对接入各个光伏发电单元的集中状态监视和控制、保护信息记录与分析等功能，并对异常情况及时进行报警，保证系统安全运行。

　　站控层由系统服务器、后台应用软件系统、打印机、对时设备等组成。

　　l 网络层

　　分分布式光伏发电站集中监控系统的网络层主要采用通信管理机来完成采用多种通信规约的智能装置的数据接入服务，用于多种继电保护装置及其它智能设备与当地监控、保护信息管理装置等通信，并采集开关设备位置、工作状态等信息，对开关实施分合控制。

　　主要设备有光纤、屏蔽双绞线、通信管理机、以太网交换机等。

　　l 间隔层

　　间隔层的测控装置具有良好的电磁兼容性能，较强的抗电磁干扰能力，低功耗，较宽的工作温度范围。各保护测控单元通过现场总线送入通信管理机，再通过以太网与站控层互联，把数据上传给站控层。保护测控单元在站控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能。

　　注意：间隔层测控单元可以没有，则设备层既为间隔层

　　系统结构配置灵活，可以满足各种条件的需求。提供丰富的通信接口，实现与地调的通信，上传数据给调度中心，并接受地调的管理及功率控制和电压调节。监控系统通过用外网把将数据上传至集团/企业数据中心，在满足《可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则》的具体协议格式和发送数据格式的情况下，将本光伏发电系统的相关运行数据上传至国家可再生能源数据中心。

　　图4-1集中监控系统网络结构

　　图5-1系统功能模块

　　5.1.1数据采集

　　智能通讯终端负责采集设备实时信息，信息类型分为环境参数、模拟量、状态量。环境参数包括主要包括日照强度（平面和垂直）、风速、风向、室外温度、室内温度和电池板温度等参量；模拟量包括电压、电流及功率等电气模拟量；状态量包括开关状态、事故跳闸信号、保护动作信号、异常信号。

　　5.1.2实时监视

　　监控系统对管辖的各个发电单元的生产状况进行实时监视，通过生产模拟图、趋势图、棒状图和参数分类表等多种监视方式各个发电单元的主要运行参数和设备状态。系统可以按招标方要求进行实时画面组态。

　　5.1.3控制操作

　　控制各电气间隔的断路器、电动隔离刀闸的分闸/合闸操作。控制操作可由站级工作站实现，也可在各间隔层测控装置通过手动操作完成。

　　5.1.4报警处理

　　提供完善的报警功能保证各种故障的及时发现、定位、报警和恢复。报警处理分两种方式，第一类为事故信号（紧急报警）即由非手动操作引起的断路器跳闸信号。第二类为预告信号，即报警接点的状态改变、模拟量的越限、测控单元不正常状态的出现。监控的故障信息至少因包括以下内容：电网电压过高、电网电压过低、电网频率过高、电网频率过低、直流电压过高、直流电压过低、逆变器过载、逆变器过热、逆变器短路、散热器过热、逆变器孤岛、DSP故障、通讯失败，汇流箱数据异常等。对随时出现的故障可进行报警提示。报警内容显示在最前端，便于运行人员查看报警内容。

　　5.1.5报表功能

　　系统有专门的报表管理功能，定制灵活，功能丰富。具有全图形的人机界面、所见即所得的功能、电子制表功能，能方便生成各种表格。

　　5.1.6时钟同步

　　系统配置一台GPS时钟，支持北斗/GPS双对时，保证各工作站的时间同步达到1ms精度要求。监控系统的对时接口采用网络对时方式。

　　5.1.7功率预测

　　以实时功率、测光数据和云况图等数据为基础，滚动预测光伏电站功率、功率变化率运行趋势。对每个光伏阵列的实际功率曲线进行自动绘制，并与光伏组件厂家提供的标准曲线作对比，充分挖掘光伏电站潜力，提高满负荷率。把预测光伏电站功率以曲线的形式在曲线管理里面进行展示。

　　5.1.8系统管理

　　5.1.8.1系统设置

　　提供专用画面，对系统进行统一的设置和配置维护，保证系统的运行稳定。

　　5.1.8.2用户管理功能

　　提供用户管理功能，可分别设置用户名称、密码及权限。用户共分为系统管理员、操作员和一般用户三种权限。

　　5.1.8.3操作指导

　　提供系统操作的操作向导，便于用户熟悉本系统的各项功能，并针对一些典型和日常基本操作提供操作指导及操作票，对目前电站普遍存在的典型事故提供简洁明了的处理指导及典型事故处理操作画面等。