離網光伏電站集中監(jiān)控系統(tǒng)設計

呂 元

（ 中興能源（天津）節(jié)能服務有限公司，天津 300162）

1 概述

為解決偏遠地區(qū)電力工業(yè)薄弱，無法滿足生活用電需求的問題，我國建設了大量無電地區(qū)離網光伏電站。電站建設地區(qū)不僅地理位置偏遠，人員的區(qū)域分布也極不集中，除了相對較為集中的用戶外，還分散著游牧農戶和人數(shù)較少的寺廟，為改善這一現(xiàn)象，利用這些區(qū)域內得天獨厚的日照資源，采用離網型光伏發(fā)電系統(tǒng)，使當?shù)財[脫無電或少電狀況，保障居民的生活基礎用電。

隨著無電地區(qū)離網電站數(shù)量的快速增加，并且分布散、環(huán)境差異大、業(yè)主需要將為分散在不同地區(qū)的多座光伏電站作納入一套遠程集中監(jiān)測管理系統(tǒng)，對不同品牌、不同容量、不同型號的逆變器設備進行集中監(jiān)測和統(tǒng)一管理，以實現(xiàn)不同區(qū)域范圍內多座電站的遠程集中監(jiān)測，在電站壽命周期內，安全、平穩(wěn)、高效運行，實現(xiàn)電站收益最大化。

2 系統(tǒng)方案設計

2.1 硬件系統(tǒng)

遠程集中監(jiān)控的本地數(shù)據(jù)采集通訊以智能數(shù)據(jù)采集通訊集成箱為核心。以單個電站為單元，在單元內通過485屏蔽雙絞線將逆變器的通訊端接入智能數(shù)據(jù)采集通訊集成箱，使逆變器數(shù)據(jù)獲得采集，再通過智能數(shù)據(jù)采集通訊集成箱設備自帶的無線通訊模塊，使逆變器數(shù)據(jù)通過冗余的專網GPRS無線網絡傳輸至遠程集中監(jiān)測管理中心。

智能數(shù)據(jù)采集通訊集成箱的采集設備除滿足數(shù)據(jù)采集、處理、發(fā)送和命令接收的要求外，還具有緩存功能，在外部環(huán)境不穩(wěn)定或現(xiàn)場情況異常情況下，可實現(xiàn)斷點續(xù)傳功能。同時具備逆變器的通信功能，并且容量可擴，組態(tài)靈活，并內嵌電站現(xiàn)場設備通訊規(guī)約，可實現(xiàn)接口的轉換，規(guī)約轉換（支持Modbus-TCP，ASIIC， RTU標準規(guī)約，并支持將非標準Modbus規(guī)約轉換成標準的Modbus通訊規(guī)約）。

硬件設備均為工業(yè)級設備，同時具有高精度（關鍵監(jiān)測設備偏差＜0.1%）、寬溫寬（溫寬范圍-40℃-80℃）、超高穩(wěn)定性等顯著優(yōu)勢。

2.2 軟件系統(tǒng)

在該項目中，軟件系統(tǒng)可描述為，數(shù)字化光伏電站監(jiān)控管理系統(tǒng)是完整的操作系統(tǒng)軟件，它包括操作系統(tǒng)生成包、編譯系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)和各種軟件維護、開發(fā)工具。操作系統(tǒng)能防止數(shù)據(jù)文件丟失或損壞，支持系統(tǒng)生成及用戶程序裝入，支持虛擬存儲，能有效管理多種外部設備。

數(shù)字化光伏電站監(jiān)控管理系統(tǒng)為用戶提供交互式的、面向對象的、方便靈活的、易于掌握的、多樣化的工具，用戶能很方便的對圖形、曲線、報表、報文進行在線生成、修改。

數(shù)字化光伏電站監(jiān)控管理系統(tǒng)采用模塊化結構，具有良好的實時響應速度和可擴充性。

數(shù)字化光伏電站監(jiān)控管理系統(tǒng)采用帶隔離的、可靠的、抗干擾能力強的網絡結構。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)服務器管理各個逆變器站和就地監(jiān)測單元相互之間的數(shù)據(jù)通信，保證它們的有效傳送、不丟失。系統(tǒng)7x24小時自動監(jiān)測網絡總線和各個接點的工作狀態(tài)，自動選擇、協(xié)調各接點的工作和網絡通信。監(jiān)控系統(tǒng)提供通信接口驅動軟件，包括與站內各智能設備的通信接口軟件及與鑒衡數(shù)據(jù)中心的通信接口軟件等。數(shù)字化光伏電站遠程管理系統(tǒng)保證重要的數(shù)據(jù)和文件不被更改、刪除、非法拷貝；關鍵業(yè)務、進程不被非法停止，系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)處理與存儲服務器，數(shù)據(jù)采集器均配置高可靠的防火墻和自修補架構，防止外界入侵。 用戶可通過數(shù)字化光伏電站的本地監(jiān)控平臺友好的用戶界面配合硬件產品實現(xiàn)：顯示電站裝機容量、業(yè)主信息、項目信息、日、月、年發(fā)電量、累計總發(fā)電量、有功功率、無功功率、功率因素、電流值、電壓值、故障報警、CO2減排量等。此外，我司已取得和通過相關信息安全資質和認證，可通過一流的技術手段和完善管理機制有效保障業(yè)主的信息安全。管理平臺的用戶權限可按照業(yè)主需求設置成管理員級別和一般用戶級別，其中管理員級別可同時開通訪問和控制權限，一般用戶級別可僅開通訪問權限。至于用戶名數(shù)量和外網訪問權限可依照業(yè)主需求設置。

3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)的主要功能和技術特點如下：

（1）該集中監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)現(xiàn)有的離網電站的遠程集中監(jiān)測（首批示范擬包含公司現(xiàn)有的213座已建成的離網電站）；

（2）系統(tǒng)支持后續(xù)持續(xù)建造的更多電站的系統(tǒng)加入；

（3）系統(tǒng)支持包括手機、電腦、平板電腦在內的多種移動終端顯示。

（4）可通過采用靈活高效的無線通訊方式，突破網絡環(huán)境制約；

（5）通過高集成采集通訊一體化設備，確保本地端設備插拔式使用；

（6）設備支持遠程調試，確保項目實施后的調試及維護時效性；

（7）實現(xiàn)遠程集控托管式服務，保證數(shù)據(jù)安全，集約業(yè)主投資成本。

結語

本文論述了應用于無電地區(qū)離網電站群的遠程集中監(jiān)測管理系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)的構建及功能特點。本系統(tǒng)的構建，將實現(xiàn)不同區(qū)域范圍內多座電站的遠程集中監(jiān)測，為現(xiàn)有離網電站的管理和后續(xù)電站的建設提供了有力支撐。

[1]趙春江，楊金煥，陳中華，鄒乾林.太陽能光伏發(fā)電應用的現(xiàn)狀及發(fā)展[ J].節(jié)能技術. 2007. 461-465.

[2]朱偉鋼，林燕梅，周蕾.太陽能光伏發(fā)電在中國的應用[ J].現(xiàn)代電力.2007.19-23.