光伏電站中遠程數據中心系統的結構設計的探討

摘 要:本文主要針對目前光伏電站在結構方面的特征進行分析，在這個前提下針對遠程數據中心設計其數據模型，系統架構以及使用功能等，此外還進行系統軟件的研發。

關鍵詞:光伏電站;遠程數據中心系統;結構設計

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

現今我國已有的光伏電站本地區監控系統，其關鍵是在電站中收集一切設備信息，少數逆變器生產商針對本企業逆變器產品的具體特點建立了遠程監視系統，其基本功能是采集電量等數據信息。目前規模化是光伏產業的主要發展趨勢，結合光伏電站實際分布特點進行綜合考慮，要求進行遠程數據中心的建立，這樣的話有利于對光伏電站的全部數據進行全面評估、統計，更重要的是利用數據。

一、系統架構問題

(一)電站層方面

太陽能光伏并網發電系統相當于光伏電站，其主要有逐日系統以及氣象數據，站內要做到工作就是針對全部數據實現采集轉發功能。此外還包括這些設備即蓄電池，電能表，電池陣列，逆變器，環境檢測設備，升壓站以及匯流箱，這些都是關鍵設備。

(二)主站層方面

(1)主站層軟件的主要由四個方面構成，首先是操作系統，該操作系統采取了Unix/Linux結構，是一種混合結構。其次是數據收集模塊，采集數據是數據模塊的主要功能。再次是應用功能，主要負責監管數據、統計全部數據等。最后是支持平臺，支撐平臺的任務是為系統提供支撐環境，其主要服務有報表，歷史庫，網絡，圖形，實時庫等內容。(2)主站系統選擇了雙網模式，并為其配置了Web服務器一臺，應用分析工作站三臺，此外還包括主備前置以及主備歷史數據服務器。關鍵設備都選擇了冗余配置，以使系統順利運轉。

(三)通信層方面

1.電站所在地通信環境以及條件:現今本地區的對外通信情況主要包括三種:(1)有該地區的監控系統。該種電站具有很大的容量，監控中心是獨立設置的，僅僅于監控中心側面實施擴展就能與外界相互通信。(2)本地區未配置監控系統，可是逆變器設置了轉發接口。該種電站具有較小的容量，可以將所有逆變器信息進行綜合后將其轉發。(3)本地區未配置監控系統，與此同時逆變器也沒有設置轉發接口。該種電站具有極小的容量，必須對外界傳輸數據時，要進一步增加通信模塊數量。關于金太陽示范項目，其光伏電站建議選擇前面2種模式，針對對外通信設計了端口。

2.選取通信協議:現今建議選擇目前較為成熟的在電力系統中使用比較廣泛的網絡傳輸協議IEC 104，可是要進行一定程度的擴充:(1)添設直接控制模式。首先是選點，接著是返校，最后是遙控，這個過程是電力系統實施控制的基本程序，光伏電站中的大部分設備選擇的遙控方式都是直接的。如需控制電站，就務必要對直接控制方式進行描述。(2)關于數字量的描述由專門的功能碼負責。數字量其實是一個整型值，數值有自己特殊的意義，該數據一般在設備狀態方面較為常見。它和IEC 104所說的標準數據類型是不一樣的，所以有必要進行擴充。

3.選擇通信方式:金太陽遠程數據中心關于通信通道的確定，選擇了VPDN，也就是電信無線虛擬專用撥號網。VPDN屬于無線業務，由中國電信負責提供，其基礎是2G/3G網絡，它通過規范的網絡L2TP技術幫助單位客戶以及政府部門的無線移動用戶設計的和公眾互聯網相互獨立的虛擬專用網絡，可以符合以上全部要求。在建設過程中其處于主站層負責防火墻以及路由器的配置，并于所在地電信設有特定的域名，使用專線將其與所在地電信VPDN平臺連接。

二、數據模型問題

可以參考CIM標準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。氣象數據要獨立于逐日系統的數據，將其劃分給光伏電站。關于升壓站，可把低壓側進線的全部設備歸為相同單元，作為間隔。

一個單元內的主要設備通常有這些情況:(1)逆變器一臺，不存在箱變，直流側設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，直流側設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;直流側設備有很多電池陣列以及匯流箱。

由上面分析可以得出，相同間隔中的設備能根據直流側與交流側劃分，與此同時還必須于設備模型內進行“父節點”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計以及分析，還必須對關鍵設備的所有屬性進行描述，主要有型號參數以及廠商等內容，與此同時根據動態以及靜態數據進行統計模型的建立。

三、應用功能問題

(1)數據對比。根據方式的不同轉換為相同單位面積實施數據對比。主要有發電變化趨勢以及效率和發電量等，并按照優劣有否給出排序。(2)分析環境數據，根據環境條件的區別，針對光伏電站比較相關數據，按照優劣次序給出各種環境條件中的發電效率。(3)數據統計。根據統計地區來開展數據統計工作，統計量主要有電量、元件數以及功率等。(4)數據監視。主要有升壓站數據，箱變數據以及通信結構數據等。

四、結語

關于太陽示范工程，其遠程監視中心是金太陽遠程數據中心，使用這個數據中心，能對示范工程內一切與光伏電站有關的信息實施有效監控并對有關數據進行分析以及對比。現今在國家電網企業試驗機構中，金太陽遠程數據中心已開始運行，這對光伏電站來說，對其標準化研究具有重要的借鑒意義。

參考文獻:

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

[2]丁明，張征凱，畢銳.面向分布式發電系統的CIM擴展[J].電力系統自動化，2008，32(20):83-87

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

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