基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

姚忠毅 任利峰 駱子淇

基金項(xiàng)目：吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目；項(xiàng)目名稱(chēng)：光伏監(jiān)控運(yùn)維管理平臺(tái)的開(kāi)發(fā)；項(xiàng)目編號(hào)：SJ2022005。

作者簡(jiǎn)介：姚忠毅（2003— ），男，吉林通化人，本科生；研究方向：JAVA技術(shù)。

*通信作者：任利峰（1980— ），男，吉林吉林人，講師，碩士；研究方向：大數(shù)據(jù)處理。

摘要：隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，光伏能源作為自然界取之不盡、用之不竭的純綠色無(wú)污染的清潔環(huán)保型能源，在未來(lái)將受到廣泛重視。為確保達(dá)到雙高效節(jié)能的光伏電站運(yùn)營(yíng)管理目標(biāo)，文章提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏監(jiān)控平臺(tái)，通過(guò)在平臺(tái)部署過(guò)程中合理建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并結(jié)合本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和云端數(shù)據(jù)庫(kù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的云端存儲(chǔ)、計(jì)算和調(diào)用。該平臺(tái)不僅場(chǎng)景適應(yīng)性功能更強(qiáng)，而且還提供了融合了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信息技術(shù)、通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的多種新型智能光伏電站的運(yùn)維解決方案。

關(guān)鍵詞：光伏監(jiān)控；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；新型電站運(yùn)維；大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)與運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)中大型分布式地面電站的行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控。從市場(chǎng)實(shí)際開(kāi)發(fā)情況而言，目前國(guó)內(nèi)各地已經(jīng)有很多第三方監(jiān)控商進(jìn)入了分布式光伏的監(jiān)控管理領(lǐng)域［1-3］。光伏監(jiān)控平臺(tái)除了需要具備光伏電網(wǎng)要求的海量信息快速采集傳輸和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控能力外，還應(yīng)具有對(duì)電源管理進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度的功能。作為新一代光伏電站項(xiàng)目的整體運(yùn)維及管理信息化解決方案，光伏監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)的建設(shè)將主要圍繞以下兩大方面核心目標(biāo)全面展開(kāi)：（1）保障合理發(fā)電量分配以快速提升電站收益。（2）實(shí)施高效運(yùn)維控制以顯著降低工程運(yùn)維控制成本。未來(lái)的光伏運(yùn)維服務(wù)系統(tǒng)將采用物聯(lián)網(wǎng)+智能技術(shù)，利用高性能計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)資源挖掘處理等高新技術(shù)，達(dá)到高效智能系統(tǒng)運(yùn)維管理的目標(biāo)［4-6］。專(zhuān)業(yè)的光伏智能化技術(shù)運(yùn)維服務(wù)商提供的智能運(yùn)維系統(tǒng)服務(wù)，不僅使系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)更為靈活、快捷及高效，而且讓軟件產(chǎn)品的系統(tǒng)安全性、可遷伸展性、可再移植性、可用性、易維護(hù)性也得到最強(qiáng)有力的保障。

1 研究背景

太陽(yáng)能光伏組件陣列技術(shù)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外的分布式太陽(yáng)能光伏組件和小型并網(wǎng)光伏分布式薄膜電站裝置。太陽(yáng)能光伏組件陣列技術(shù)是指根據(jù)其特定的太陽(yáng)能光電特性［7-8］，將太陽(yáng)能的光能轉(zhuǎn)化為純電能，并以交流單相的直流電形式輸出，然后電能經(jīng)過(guò)串聯(lián)直流三相逆變器轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（DC-AC）之后逐級(jí)轉(zhuǎn)換成其額定輸入電壓，再逐級(jí)通過(guò)三相升壓變壓器，輸出符合當(dāng)?shù)貒?guó)家或公共國(guó)家電網(wǎng)電壓要求及規(guī)定條件的直流單相交流電［9］，并可以直接接入線路至當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)或公共電網(wǎng)，供當(dāng)?shù)赜脩艋蛘吖矅?guó)家電網(wǎng)等各種設(shè)備進(jìn)行正常電能使用，進(jìn)行遠(yuǎn)程供電和設(shè)備遠(yuǎn)程電力調(diào)配［10］ 。

2 光伏監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 軟件特性

（1）組態(tài)通信軟件，方便通信工程人員使用，可以輕松快速地與各種計(jì)算機(jī)終端設(shè)備聯(lián)網(wǎng)完成各類(lèi)數(shù)據(jù)信息采集交換與通信。內(nèi)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)毫秒級(jí)刷新。

（2）SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，支持海量數(shù)據(jù)的本地存儲(chǔ)和豐富多樣的通用協(xié)議，通用協(xié)議至少應(yīng)包括：IEC101、103、104、modbus、DL/和T645通信規(guī)約以及其他各類(lèi)通用PLC等設(shè)備通用的通信協(xié)議規(guī)約。

（3）支持?jǐn)?shù)據(jù)采集器的遠(yuǎn)程管理功能，包括上載者配置、下載者配置等，同時(shí)也支持?jǐn)?shù)據(jù)的加密、斷點(diǎn)數(shù)據(jù)上傳、支持對(duì)通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)視。

2.2 平臺(tái)內(nèi)容

不同的ID權(quán)限不同，所建的站點(diǎn)數(shù)量和功能模塊也不同。大屏控制中包含地圖模式和列表模式。其中，地圖模式功能的最大特色是以實(shí)時(shí)GIS的地圖模式記錄了當(dāng)前系統(tǒng)頻域內(nèi)的所有站點(diǎn)數(shù)據(jù)中的各項(xiàng)最基本功能的相關(guān)信息，包括站點(diǎn)數(shù)、累計(jì)日發(fā)電量、實(shí)時(shí)電量、實(shí)時(shí)總功率、故障及告警狀態(tài)信息統(tǒng)計(jì)等，如圖1所示。

2.3 站點(diǎn)概覽

站點(diǎn)概覽的核心功能為站點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與總平面圖概覽，詳細(xì)地展示出了站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控如圖2所示。

2.4 報(bào)警分析

報(bào)警分析中包含歷史報(bào)警和報(bào)警統(tǒng)計(jì)。其功能分別為支持時(shí)間、站點(diǎn)、類(lèi)型、級(jí)別查詢(xún)報(bào)警記錄；按站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)警信息，運(yùn)維管理則負(fù)責(zé)工單記錄和統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)工單狀態(tài)、工單數(shù)量。統(tǒng)計(jì)與業(yè)務(wù)報(bào)表系統(tǒng)中包含兩個(gè)大主系統(tǒng)功能板塊內(nèi)容：發(fā)電量報(bào)表功能系統(tǒng)和發(fā)電量原始值報(bào)表功能系統(tǒng)。發(fā)電量報(bào)表功能系統(tǒng)為企業(yè)用戶免費(fèi)提供發(fā)電量報(bào)表統(tǒng)計(jì)，支持日、月、年報(bào)表模式的任意選擇，支持企業(yè)將發(fā)電報(bào)表資料直接批量導(dǎo)出和保存格式為Excel格式數(shù)據(jù)報(bào)表；發(fā)電量原始值報(bào)表功能系統(tǒng)可以提供設(shè)備采樣數(shù)據(jù)的初始值報(bào)表，支持客戶將該報(bào)表數(shù)據(jù)直接打印導(dǎo)出后存儲(chǔ)為Excel格式數(shù)據(jù)。

2.5 運(yùn)維管理的實(shí)現(xiàn)

多媒體通道及時(shí)處理報(bào)警，系統(tǒng)將接收到檢測(cè)異常的各類(lèi)報(bào)警信號(hào)，并通過(guò)系統(tǒng)App、短信、網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行推送及通知，準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地采集記錄信息和存儲(chǔ)記錄各類(lèi)突發(fā)異常報(bào)警事件，然后追溯各種異常警報(bào)發(fā)生原因，進(jìn)行下一步轉(zhuǎn)為運(yùn)維任務(wù)，并由維修人員進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)檢修和管理，設(shè)備異常報(bào)警信息如圖3所示。

3 結(jié)語(yǔ)

光伏發(fā)電監(jiān)控管理系統(tǒng)通過(guò)智能數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、監(jiān)測(cè)與分析，調(diào)動(dòng)各個(gè)終端硬件設(shè)備，優(yōu)化能源配置組合，有效地整合光伏發(fā)電系統(tǒng)資產(chǎn)設(shè)備，從而減少分布式光伏發(fā)電裝置生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)及建設(shè)管理運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的大量資源閑置消耗損失和資金浪費(fèi)，降低分布式建站前期投資建設(shè)及設(shè)備運(yùn)行成本。除此之外，快捷高效的大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控與綜合分析和歷史數(shù)據(jù)報(bào)表的管理，也為電站工作全面開(kāi)展計(jì)劃和制訂計(jì)劃實(shí)施的信息基礎(chǔ)及決策提供支持依據(jù)，協(xié)助電站員工完成提升內(nèi)部管理運(yùn)作水平服務(wù)的工作目標(biāo)。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)控制及數(shù)據(jù)運(yùn)維監(jiān)控管理，做到了“事件有人知，故障有人修”，降低了運(yùn)維成本的同時(shí)也提高了處理效率。

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（編輯 王雪芬）

Abstract： Photovoltaic energy will also be as the only inexhaustible， inexhaustible pure green pollution-free clean environmental protection green energy， will continue to appear in the current society and the future of all kinds of new energy technology， in the future will get the attention of all countries in the world. In order to ensure that the above technical objectives of double efficient and energy saving photovoltaic power station operation and management requirements can be achieved， in the process of platform deployment， the cloud storage， calculation and call of data can be realized by rationally setting database， combining local database and cloud database. The scene adaptability function should also be stronger， and a variety of new smart photovoltaic power station operation and maintenance solutions should be integrated， including modern network digital information technology， communication technology， big data mining technology， Internet of Things and other technologies.

Key words： photovoltaic monitoring; Internet of Things technology; new-type power station operation and maintenance; big data mining technology