基于UDP的分布式光伏電站遙監控系統設計

2018-06-07 08:57:22王金玉胡長冬孫麗兵

電器工業 2018年4期

王金玉胡長冬孫麗兵

（上海太陽能科技有限公司）

0 引言

近年來，國內外光伏市場持續擴大，多元化市場發展的步伐不斷加快。隨著一系列光伏產業發展新政策的出臺，光伏地面電站的大規模擴建，優質的電站建設土地資源出現稀缺，分布式光伏電站的建設迎來高潮期。由于分布式應用的特點是規模較小、不便管理，光伏電站相對分散和獨立。為保證每一個電站能夠正常、高效運行，就必須在每個電站系統點配備一定的維護工作人員。然而，電站的數量越來越多，分布區域越來越廣，由此所帶來的維護成本、管理成本、人力、財力、物力將顯著地增加。因此，光伏電站遙監控與設備管理的研究具有越來越重要的意義，如何保障大量資源分散、規模多樣、裝機規模相對較小的分布式電站高性能、高效率、低成本運營已成為亟待解決的問題。

1 分布式光伏電站智能遙監控系統總體設計

在分布式光伏電站智能遙監控系統中，系統所監控的現場參數與底層設備之間是相對分散的。為了解決這一問題，采用了智能遙監控的設計思想，此監控方式能夠在線訪問并且監測分布式電站系統中的全部設備，對設備的運行情況做出細致而全面的分析和控制，實時記錄電站中各個設備數據信息，從而實現光伏電站的一體化管理。總體設計架構如圖1所示。

圖1 分布式光伏電站遙監控平臺總體架構

2 遙監控平臺的組成

分布式光伏電站遙監控平臺主要包括遠程實時監測、電站運行分析、信息配置管理、決策平臺等內容。由電站現場設備層、數據傳輸層和遠程監控層三層實現。

2.1 光伏電站現場設備層

作為光伏電站最基本的設備層次，現場設備層主要由光伏陣列、逆變器、匯流箱、變壓器、各種設備傳感器和柜體等組成，是光伏電站的主要發電設備及其監控采集設備所在區域。現場設備層通過各類傳感器、變送器等采集光伏電站所有運行狀態信息，包括光伏系統相關的光伏組串、匯流裝置、逆變器、環境監測儀、保護裝置、計量裝置（電量/電壓/電能質量相關計量儀器）等電力監控信息以及攝像器采集的安防監控信息。通信傳輸層通過有線或無線的傳輸方式將采集到的信息量傳輸至本地控制中心。

2.2 數據采集及數據傳輸層

數據采集及數據傳輸層是連接遠程監控層與現場設備層的紐帶。數據采集層主要將底層設備采集的現場數據，上傳到數據處理層。本層主要由采集網關、數據傳輸接口和數據傳輸網絡構成。

2.3 遠程監控層

遠程監控層是面向大型光伏電站群的智能物聯網系統的中心環節。其功能為顯示光伏電站實時運行狀態和關鍵設備參數，還需要將這些數據友好地進行人機互動展示。將分散的數據信息進行收集、歸納、分類、整理，然后利用數據庫和數據結構等技術匯總集合到數據庫當中，為數據分析人員和管理決策人員提供了更加合理的分析、統計數據。

3 云平臺模塊實現

完成光伏電站云平臺搭建，實現了在示范基地分布式電站的實時監測、電站運行分析、遠程信息配置管理和遙決策，總體模塊框架如圖2所示。

3.1 實時監測

圖2 云管理平臺模塊設計圖

包括地圖導航、光電實時監測，如圖3和圖4所示。在地圖導航模塊中，各電站根據其經緯度以標記形式展現在地圖上，并且可以靈活地向地圖上添加新加入的電站。同時如果訪問具體的電站信息可直接從地圖上點擊進入訪問。在光電實時監測模塊中，有四個分支模塊，分別為：逆變器狀態監測、匯流箱狀態監測、太陽能板狀態監測、氣象站監測。這四個部分分別監測四個核心硬件設備的狀態，并把接收解析到的傳感器數據以可視化的形式顯示出來。

3.2 電站運行分析

電站運行過程中需要進行光電運行分析、光電指標統計。這兩個模塊包括了電量輻射量對比，電量和輻射量的日數據、月數據、年數據，如圖5所示。

3.3 信息配置管理

信息配置管理包括電站信息、逆變器信息、匯流箱信息、太陽能板信息、氣象站信息五個部分模塊。可對電站及電站中的設備進行“增刪改查”的操作。管理員可以把新增的設備添加到云平臺上進行監控，也可以根據設備情況，靈活修改設備信息。如圖6所示。

3.4 智能決策平臺設計

電站運行決策平臺主要用于了解當前電站運行的整體情況，是一個對歷史數據和實時數據分析的模塊，通過與歷史數據比對，分析電站運行狀態，實現智能運行管理。如圖7所示，智能決策平臺數據分析包括當前電站和其他電站的日月年發電量的對比、電站累計發電量的對比、本年度的年發電量和當月發電量對比、電站發電數據排行等部分，并智能繪制成數據餅圖、折線圖及數據匯總表，方便電站運行維護人員清晰地掌握電站運行狀態。