大型并網光伏電站計算機監控系統探討

蘭洋+潘甲龍+劉細亮

摘 要：文章探討了大型并網光伏電站的計算機監控系統，詳細介紹了其網絡結構和系統配置，討論了環形網絡和星形網絡的不同設備配置，同時給出了計算機監控系統的基本功能和監控系統各層設備的基本技術要求，可以作為光伏電站計算機監控系統設計的參考。

關鍵詞：并網光伏電站；計算機監控系統；設備配置

引言

隨著光伏發電技術的日益成熟，大型兆瓦級并網光伏電站在國內大量的建設。大型并網光伏電站一般采用分塊發電、多支路并網的技術方案，系統分成若干個光伏并網發電單元，每一個光伏發電單元分別經過逆變升壓后經高壓配電裝置匯集，然后并入電網。光伏電站占地面積大，發電設備分散布置，多級并聯等特點，使光伏電站的計算機監控系統與常規電站具有較大的區別。本文以一個常見的20MW容量35kV高壓并網的光伏電站為例，對光伏電站的計算機監控系統配置做以探討。

1 計算機監控系統網絡結構

根據光伏發電的特點，計算機監控系統采用開放式分層分布系統，系統按照三層結構設計，由三層控制設備和兩層網絡設備組成，三層控制設備包括：現地層設備、控制層設備和場站層設備，網絡層包括場站層網絡和現地層網絡。站控層設備需按變電站遠景規模配置，控制層和現地層設備按本期實際建設規模配置。場站層和控制層設備布置在電站主控制樓內的計算機室及主控制室內，現地層設備分散布置在光伏電站各發電子方陣中[1]。

計算機監控系統網路包括場站層網絡和現地層

網絡，場站層網絡為星形網絡結構，而現地層網絡可采用環形和星形兩種網絡結構。

20MW光伏電站光伏區一般設置20個1MW光伏發電子方陣，每個發電子方陣配置現地數據采集裝置1臺，環形網絡結構為每10個發電子方針組成1個光纖以太環網，共形成2個光纖以太環網，光纖環網接入環網交換機，如圖1所示環形網絡的安全性較高。星形網絡結構為20個1MW光伏發電子方陣的數據采集柜采用星形結構接入光纖交換機，如圖2所示。星形網絡結構的優點是結構簡單，但安全性較低。

現地層每個光伏發電方陣內配置數據采集裝置1臺，采集一個方陣內所有匯流箱、逆變器和升壓變壓器測控裝置的數據，其網絡結構如3所示，數據采集裝置通過RS485總線通訊方式，每一路RS485輸入可接入多個同類設備。

2 計算機監控系統配置

2.1 場站層設備配置

計算機監控系統場站層設備的配置與常規變電站配置基本相同，其主要功能是接收控制層設備的所有上送數據，供運行人員監視，并與調度系統通訊。但并網光伏電站需配置光功率預測系統和功率控制系統。

場站層設備主要包括主機、操作員工作站、遠動工作站等。主機雙機冗余配置，監控主機用作站控層數據收集、處理。操作員站是站內監控系統的主要人機界面，用于圖形及報表顯示、事件記錄及報警狀態顯示和查詢，設備狀態和參數的查詢，操作指導，操作控制命令的解釋和下達。

2.2 控制層設備配置

控制層設備的主要功能是：接收現地層設備的采集數據，整理后根據需要上送至場站層；同時接收場站層的控制指令，并下發指令至現地層設備。實現發電單元的實時數據庫功能。

控制層設備主要包括：控制層接入交換機、通訊管理機，繼電保護和安全自動裝置及其他智能裝置。環形網絡和星形網絡配置的區別在于控制層接入交換機，環形網絡每個環網需配置1臺光口環網交換機，星形網絡配置1臺滿足要求的光口交換機。

2.3 現地層設備配置

現地層每個光伏發電方陣中設置通訊柜1面，可布置在逆變器室內，柜內配置數據采集裝置1臺，交換機、光電轉換裝置等。

匯流箱內設置監控裝置采集直流斷路器及熔斷器狀態、各路電流、電壓等信號，對太陽電池組串工作狀態及直流線路狀態及線損進行監控和管理。

逆變器就地監控裝置可監控逆變器直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、交流電流、逆變器機內溫度、頻率、功率因數、當前發電功率、日發電量、累計發電量、累計CO2減排量、每天發電功率曲線圖、逆變器的運行狀態和故障信息等。其故障信息至少應包括電網電壓過高、電網電壓過低、電網頻率過高、電網頻率過低、直流電壓過高、直流電壓過低、逆變器過載、逆變器過熱、逆變器短路、散熱器過熱、逆變器孤島、DSP故障、通訊失敗[2]。

箱式變電站內設測控裝置，可測量箱變高低壓側電流、電壓、箱變溫度，監控箱變內高壓側熔斷器動作信號、低壓側自動開關動作信號、變壓器瓦斯等非電量信號。

3 結束語

本文討論了大型并網光伏電站計算機監控系統的網絡結構和系統配置，可為光伏電站計算機監控系統的設計和設備配置作參考。在計算機和通訊技術快速發展的今天，集成化水平越來越高，光伏電站計算機監控系統的裝置也在不斷更新換代，但因光伏發電的特點，其網絡結構不會有大的變化。

參考文獻

[1]黃海宏，朱晶晶，梁平.通用型光伏電站監控系統的研制[J].電氣自動化，2010（5）：30-33.

[2]張筱文，鄭建勇.光伏電站監控系統的設計[J].電工電氣，2010（9）：12-20.

作者簡介：蘭洋（1982-），男，陜西宜川人，畢業于西安交通大學電氣工程與自動化畢業，現就職于特變電工新疆新能源股份有限公司，主要從事光伏電站設計工作。endprint

摘 要：文章探討了大型并網光伏電站的計算機監控系統，詳細介紹了其網絡結構和系統配置，討論了環形網絡和星形網絡的不同設備配置，同時給出了計算機監控系統的基本功能和監控系統各層設備的基本技術要求，可以作為光伏電站計算機監控系統設計的參考。

關鍵詞：并網光伏電站；計算機監控系統；設備配置

引言

隨著光伏發電技術的日益成熟，大型兆瓦級并網光伏電站在國內大量的建設。大型并網光伏電站一般采用分塊發電、多支路并網的技術方案，系統分成若干個光伏并網發電單元，每一個光伏發電單元分別經過逆變升壓后經高壓配電裝置匯集，然后并入電網。光伏電站占地面積大，發電設備分散布置，多級并聯等特點，使光伏電站的計算機監控系統與常規電站具有較大的區別。本文以一個常見的20MW容量35kV高壓并網的光伏電站為例，對光伏電站的計算機監控系統配置做以探討。

1 計算機監控系統網絡結構

根據光伏發電的特點，計算機監控系統采用開放式分層分布系統，系統按照三層結構設計，由三層控制設備和兩層網絡設備組成，三層控制設備包括：現地層設備、控制層設備和場站層設備，網絡層包括場站層網絡和現地層網絡。站控層設備需按變電站遠景規模配置，控制層和現地層設備按本期實際建設規模配置。場站層和控制層設備布置在電站主控制樓內的計算機室及主控制室內，現地層設備分散布置在光伏電站各發電子方陣中[1]。

計算機監控系統網路包括場站層網絡和現地層

網絡，場站層網絡為星形網絡結構，而現地層網絡可采用環形和星形兩種網絡結構。

20MW光伏電站光伏區一般設置20個1MW光伏發電子方陣，每個發電子方陣配置現地數據采集裝置1臺，環形網絡結構為每10個發電子方針組成1個光纖以太環網，共形成2個光纖以太環網，光纖環網接入環網交換機，如圖1所示環形網絡的安全性較高。星形網絡結構為20個1MW光伏發電子方陣的數據采集柜采用星形結構接入光纖交換機，如圖2所示。星形網絡結構的優點是結構簡單，但安全性較低。

現地層每個光伏發電方陣內配置數據采集裝置1臺，采集一個方陣內所有匯流箱、逆變器和升壓變壓器測控裝置的數據，其網絡結構如3所示，數據采集裝置通過RS485總線通訊方式，每一路RS485輸入可接入多個同類設備。

2 計算機監控系統配置

2.1 場站層設備配置

計算機監控系統場站層設備的配置與常規變電站配置基本相同，其主要功能是接收控制層設備的所有上送數據，供運行人員監視，并與調度系統通訊。但并網光伏電站需配置光功率預測系統和功率控制系統。

場站層設備主要包括主機、操作員工作站、遠動工作站等。主機雙機冗余配置，監控主機用作站控層數據收集、處理。操作員站是站內監控系統的主要人機界面，用于圖形及報表顯示、事件記錄及報警狀態顯示和查詢，設備狀態和參數的查詢，操作指導，操作控制命令的解釋和下達。

2.2 控制層設備配置

控制層設備的主要功能是：接收現地層設備的采集數據，整理后根據需要上送至場站層；同時接收場站層的控制指令，并下發指令至現地層設備。實現發電單元的實時數據庫功能。

控制層設備主要包括：控制層接入交換機、通訊管理機，繼電保護和安全自動裝置及其他智能裝置。環形網絡和星形網絡配置的區別在于控制層接入交換機，環形網絡每個環網需配置1臺光口環網交換機，星形網絡配置1臺滿足要求的光口交換機。

2.3 現地層設備配置

現地層每個光伏發電方陣中設置通訊柜1面，可布置在逆變器室內，柜內配置數據采集裝置1臺，交換機、光電轉換裝置等。

匯流箱內設置監控裝置采集直流斷路器及熔斷器狀態、各路電流、電壓等信號，對太陽電池組串工作狀態及直流線路狀態及線損進行監控和管理。

逆變器就地監控裝置可監控逆變器直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、交流電流、逆變器機內溫度、頻率、功率因數、當前發電功率、日發電量、累計發電量、累計CO2減排量、每天發電功率曲線圖、逆變器的運行狀態和故障信息等。其故障信息至少應包括電網電壓過高、電網電壓過低、電網頻率過高、電網頻率過低、直流電壓過高、直流電壓過低、逆變器過載、逆變器過熱、逆變器短路、散熱器過熱、逆變器孤島、DSP故障、通訊失敗[2]。

箱式變電站內設測控裝置，可測量箱變高低壓側電流、電壓、箱變溫度，監控箱變內高壓側熔斷器動作信號、低壓側自動開關動作信號、變壓器瓦斯等非電量信號。

3 結束語

本文討論了大型并網光伏電站計算機監控系統的網絡結構和系統配置，可為光伏電站計算機監控系統的設計和設備配置作參考。在計算機和通訊技術快速發展的今天，集成化水平越來越高，光伏電站計算機監控系統的裝置也在不斷更新換代，但因光伏發電的特點，其網絡結構不會有大的變化。

參考文獻

[1]黃海宏，朱晶晶，梁平.通用型光伏電站監控系統的研制[J].電氣自動化，2010（5）：30-33.

[2]張筱文，鄭建勇.光伏電站監控系統的設計[J].電工電氣，2010（9）：12-20.

作者簡介：蘭洋（1982-），男，陜西宜川人，畢業于西安交通大學電氣工程與自動化畢業，現就職于特變電工新疆新能源股份有限公司，主要從事光伏電站設計工作。endprint

摘 要：文章探討了大型并網光伏電站的計算機監控系統，詳細介紹了其網絡結構和系統配置，討論了環形網絡和星形網絡的不同設備配置，同時給出了計算機監控系統的基本功能和監控系統各層設備的基本技術要求，可以作為光伏電站計算機監控系統設計的參考。

關鍵詞：并網光伏電站；計算機監控系統；設備配置

引言

隨著光伏發電技術的日益成熟，大型兆瓦級并網光伏電站在國內大量的建設。大型并網光伏電站一般采用分塊發電、多支路并網的技術方案，系統分成若干個光伏并網發電單元，每一個光伏發電單元分別經過逆變升壓后經高壓配電裝置匯集，然后并入電網。光伏電站占地面積大，發電設備分散布置，多級并聯等特點，使光伏電站的計算機監控系統與常規電站具有較大的區別。本文以一個常見的20MW容量35kV高壓并網的光伏電站為例，對光伏電站的計算機監控系統配置做以探討。

1 計算機監控系統網絡結構

根據光伏發電的特點，計算機監控系統采用開放式分層分布系統，系統按照三層結構設計，由三層控制設備和兩層網絡設備組成，三層控制設備包括：現地層設備、控制層設備和場站層設備，網絡層包括場站層網絡和現地層網絡。站控層設備需按變電站遠景規模配置，控制層和現地層設備按本期實際建設規模配置。場站層和控制層設備布置在電站主控制樓內的計算機室及主控制室內，現地層設備分散布置在光伏電站各發電子方陣中[1]。

計算機監控系統網路包括場站層網絡和現地層

網絡，場站層網絡為星形網絡結構，而現地層網絡可采用環形和星形兩種網絡結構。

20MW光伏電站光伏區一般設置20個1MW光伏發電子方陣，每個發電子方陣配置現地數據采集裝置1臺，環形網絡結構為每10個發電子方針組成1個光纖以太環網，共形成2個光纖以太環網，光纖環網接入環網交換機，如圖1所示環形網絡的安全性較高。星形網絡結構為20個1MW光伏發電子方陣的數據采集柜采用星形結構接入光纖交換機，如圖2所示。星形網絡結構的優點是結構簡單，但安全性較低。

現地層每個光伏發電方陣內配置數據采集裝置1臺，采集一個方陣內所有匯流箱、逆變器和升壓變壓器測控裝置的數據，其網絡結構如3所示，數據采集裝置通過RS485總線通訊方式，每一路RS485輸入可接入多個同類設備。

2 計算機監控系統配置

2.1 場站層設備配置

計算機監控系統場站層設備的配置與常規變電站配置基本相同，其主要功能是接收控制層設備的所有上送數據，供運行人員監視，并與調度系統通訊。但并網光伏電站需配置光功率預測系統和功率控制系統。

場站層設備主要包括主機、操作員工作站、遠動工作站等。主機雙機冗余配置，監控主機用作站控層數據收集、處理。操作員站是站內監控系統的主要人機界面，用于圖形及報表顯示、事件記錄及報警狀態顯示和查詢，設備狀態和參數的查詢，操作指導，操作控制命令的解釋和下達。

2.2 控制層設備配置

控制層設備的主要功能是：接收現地層設備的采集數據，整理后根據需要上送至場站層；同時接收場站層的控制指令，并下發指令至現地層設備。實現發電單元的實時數據庫功能。

控制層設備主要包括：控制層接入交換機、通訊管理機，繼電保護和安全自動裝置及其他智能裝置。環形網絡和星形網絡配置的區別在于控制層接入交換機，環形網絡每個環網需配置1臺光口環網交換機，星形網絡配置1臺滿足要求的光口交換機。

2.3 現地層設備配置

現地層每個光伏發電方陣中設置通訊柜1面，可布置在逆變器室內，柜內配置數據采集裝置1臺，交換機、光電轉換裝置等。

匯流箱內設置監控裝置采集直流斷路器及熔斷器狀態、各路電流、電壓等信號，對太陽電池組串工作狀態及直流線路狀態及線損進行監控和管理。

逆變器就地監控裝置可監控逆變器直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、交流電流、逆變器機內溫度、頻率、功率因數、當前發電功率、日發電量、累計發電量、累計CO2減排量、每天發電功率曲線圖、逆變器的運行狀態和故障信息等。其故障信息至少應包括電網電壓過高、電網電壓過低、電網頻率過高、電網頻率過低、直流電壓過高、直流電壓過低、逆變器過載、逆變器過熱、逆變器短路、散熱器過熱、逆變器孤島、DSP故障、通訊失敗[2]。

箱式變電站內設測控裝置，可測量箱變高低壓側電流、電壓、箱變溫度，監控箱變內高壓側熔斷器動作信號、低壓側自動開關動作信號、變壓器瓦斯等非電量信號。

3 結束語

本文討論了大型并網光伏電站計算機監控系統的網絡結構和系統配置，可為光伏電站計算機監控系統的設計和設備配置作參考。在計算機和通訊技術快速發展的今天，集成化水平越來越高，光伏電站計算機監控系統的裝置也在不斷更新換代，但因光伏發電的特點，其網絡結構不會有大的變化。

參考文獻

[1]黃海宏，朱晶晶，梁平.通用型光伏電站監控系統的研制[J].電氣自動化，2010（5）：30-33.

[2]張筱文，鄭建勇.光伏電站監控系統的設計[J].電工電氣，2010（9）：12-20.

作者簡介：蘭洋（1982-），男，陜西宜川人，畢業于西安交通大學電氣工程與自動化畢業，現就職于特變電工新疆新能源股份有限公司，主要從事光伏電站設計工作。endprint