光伏電站中遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討

摘 要:本文主要針對目前光伏電站在結(jié)構(gòu)方面的特征進(jìn)行分析，在這個前提下針對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心設(shè)計其數(shù)據(jù)模型，系統(tǒng)架構(gòu)以及使用功能等，此外還進(jìn)行系統(tǒng)軟件的研發(fā)。

關(guān)鍵詞:光伏電站;遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心系統(tǒng);結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號:TP274.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0083-01

現(xiàn)今我國已有的光伏電站本地區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)，其關(guān)鍵是在電站中收集一切設(shè)備信息，少數(shù)逆變器生產(chǎn)商針對本企業(yè)逆變器產(chǎn)品的具體特點建立了遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)，其基本功能是采集電量等數(shù)據(jù)信息。目前規(guī)模化是光伏產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展趨勢，結(jié)合光伏電站實際分布特點進(jìn)行綜合考慮，要求進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心的建立，這樣的話有利于對光伏電站的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行全面評估、統(tǒng)計，更重要的是利用數(shù)據(jù)。

一、系統(tǒng)架構(gòu)問題

(一)電站層方面

太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)相當(dāng)于光伏電站，其主要有逐日系統(tǒng)以及氣象數(shù)據(jù)，站內(nèi)要做到工作就是針對全部數(shù)據(jù)實現(xiàn)采集轉(zhuǎn)發(fā)功能。此外還包括這些設(shè)備即蓄電池，電能表，電池陣列，逆變器，環(huán)境檢測設(shè)備，升壓站以及匯流箱，這些都是關(guān)鍵設(shè)備。

(二)主站層方面

(1)主站層軟件的主要由四個方面構(gòu)成，首先是操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)采取了Unix/Linux結(jié)構(gòu)，是一種混合結(jié)構(gòu)。其次是數(shù)據(jù)收集模塊，采集數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)模塊的主要功能。再次是應(yīng)用功能，主要負(fù)責(zé)監(jiān)管數(shù)據(jù)、統(tǒng)計全部數(shù)據(jù)等。最后是支持平臺，支撐平臺的任務(wù)是為系統(tǒng)提供支撐環(huán)境，其主要服務(wù)有報表，歷史庫，網(wǎng)絡(luò)，圖形，實時庫等內(nèi)容。(2)主站系統(tǒng)選擇了雙網(wǎng)模式，并為其配置了Web服務(wù)器一臺，應(yīng)用分析工作站三臺，此外還包括主備前置以及主備歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器。關(guān)鍵設(shè)備都選擇了冗余配置，以使系統(tǒng)順利運轉(zhuǎn)。

(三)通信層方面

1.電站所在地通信環(huán)境以及條件:現(xiàn)今本地區(qū)的對外通信情況主要包括三種:(1)有該地區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)。該種電站具有很大的容量，監(jiān)控中心是獨立設(shè)置的，僅僅于監(jiān)控中心側(cè)面實施擴(kuò)展就能與外界相互通信。(2)本地區(qū)未配置監(jiān)控系統(tǒng)，可是逆變器設(shè)置了轉(zhuǎn)發(fā)接口。該種電站具有較小的容量，可以將所有逆變器信息進(jìn)行綜合后將其轉(zhuǎn)發(fā)。(3)本地區(qū)未配置監(jiān)控系統(tǒng)，與此同時逆變器也沒有設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)接口。該種電站具有極小的容量，必須對外界傳輸數(shù)據(jù)時，要進(jìn)一步增加通信模塊數(shù)量。關(guān)于金太陽示范項目，其光伏電站建議選擇前面2種模式，針對對外通信設(shè)計了端口。

2.選取通信協(xié)議:現(xiàn)今建議選擇目前較為成熟的在電力系統(tǒng)中使用比較廣泛的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議IEC 104，可是要進(jìn)行一定程度的擴(kuò)充:(1)添設(shè)直接控制模式。首先是選點，接著是返校，最后是遙控，這個過程是電力系統(tǒng)實施控制的基本程序，光伏電站中的大部分設(shè)備選擇的遙控方式都是直接的。如需控制電站，就務(wù)必要對直接控制方式進(jìn)行描述。(2)關(guān)于數(shù)字量的描述由專門的功能碼負(fù)責(zé)。數(shù)字量其實是一個整型值，數(shù)值有自己特殊的意義，該數(shù)據(jù)一般在設(shè)備狀態(tài)方面較為常見。它和IEC 104所說的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型是不一樣的，所以有必要進(jìn)行擴(kuò)充。

3.選擇通信方式:金太陽遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心關(guān)于通信通道的確定，選擇了VPDN，也就是電信無線虛擬專用撥號網(wǎng)。VPDN屬于無線業(yè)務(wù)，由中國電信負(fù)責(zé)提供，其基礎(chǔ)是2G/3G網(wǎng)絡(luò)，它通過規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)L2TP技術(shù)幫助單位客戶以及政府部門的無線移動用戶設(shè)計的和公眾互聯(lián)網(wǎng)相互獨立的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，可以符合以上全部要求。在建設(shè)過程中其處于主站層負(fù)責(zé)防火墻以及路由器的配置，并于所在地電信設(shè)有特定的域名，使用專線將其與所在地電信VPDN平臺連接。

二、數(shù)據(jù)模型問題

可以參考CIM標(biāo)準(zhǔn)處理電站中的升壓站模型問題，此外，匯流箱以及逆變器等設(shè)備也可以針對不同的安裝方式將其分布在各個單元中。氣象數(shù)據(jù)要獨立于逐日系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，將其劃分給光伏電站。關(guān)于升壓站，可把低壓側(cè)進(jìn)線的全部設(shè)備歸為相同單元，作為間隔。

一個單元內(nèi)的主要設(shè)備通常有這些情況:(1)逆變器一臺，不存在箱變，直流側(cè)設(shè)備有很多電池陣列以及匯流箱。(2)逆變器和箱變各一臺，將二者連接在一起，直流側(cè)設(shè)備有很多電池陣列以及匯流箱。(3)箱變一臺，很多逆變器在這個位置匯集后開始首次升壓;直流側(cè)設(shè)備有很多電池陣列以及匯流箱。

由上面分析可以得出，相同間隔中的設(shè)備能根據(jù)直流側(cè)與交流側(cè)劃分，與此同時還必須于設(shè)備模型內(nèi)進(jìn)行“父節(jié)點”描述，來說明上下級相互連接。此外，為了在后期階段更好的統(tǒng)計以及分析，還必須對關(guān)鍵設(shè)備的所有屬性進(jìn)行描述，主要有型號參數(shù)以及廠商等內(nèi)容，與此同時根據(jù)動態(tài)以及靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計模型的建立。

三、應(yīng)用功能問題

(1)數(shù)據(jù)對比。根據(jù)方式的不同轉(zhuǎn)換為相同單位面積實施數(shù)據(jù)對比。主要有發(fā)電變化趨勢以及效率和發(fā)電量等，并按照優(yōu)劣有否給出排序。(2)分析環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)環(huán)境條件的區(qū)別，針對光伏電站比較相關(guān)數(shù)據(jù)，按照優(yōu)劣次序給出各種環(huán)境條件中的發(fā)電效率。(3)數(shù)據(jù)統(tǒng)計。根據(jù)統(tǒng)計地區(qū)來開展數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作，統(tǒng)計量主要有電量、元件數(shù)以及功率等。(4)數(shù)據(jù)監(jiān)視。主要有升壓站數(shù)據(jù)，箱變數(shù)據(jù)以及通信結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)等。

四、結(jié)語

關(guān)于太陽示范工程，其遠(yuǎn)程監(jiān)視中心是金太陽遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，使用這個數(shù)據(jù)中心，能對示范工程內(nèi)一切與光伏電站有關(guān)的信息實施有效監(jiān)控并對有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以及對比。現(xiàn)今在國家電網(wǎng)企業(yè)試驗機構(gòu)中，金太陽遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心已開始運行，這對光伏電站來說，對其標(biāo)準(zhǔn)化研究具有重要的借鑒意義。

參考文獻(xiàn):

[1]李晶，許洪華，趙海翔.并網(wǎng)光伏電站動態(tài)建模及仿真分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2008，32(24):83-87

[2]丁明，張征凱，畢銳.面向分布式發(fā)電系統(tǒng)的CIM擴(kuò)展[J].電力系統(tǒng)自動化，2008，32(20):83-87

[基金項目]本文得到江蘇省科技支撐計劃(工業(yè)部分)資助，項目編號:BE2010166

[作者簡介]徐亮(1983-)，男，中盛光電研發(fā)中心研發(fā)工程師;陳啟亮(1986-)，男，中盛光電研發(fā)中心項目經(jīng)理;孫杰(1987-)，男，中盛光電研發(fā)中心研發(fā)工程師。