廣西交投大廈光伏發(fā)電項目電力監(jiān)控系統(tǒng) 的設計與應用

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 

摘要：光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，匯流箱、逆變器、交直流配電柜、太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設備進行實時監(jiān)控和控制，通過各種樣式的圖表及數(shù)據(jù)快速掌握電站的運行情況，其友好的用戶界面、強大的分析功能、完善的故障報警確保了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的*可靠和穩(wěn)定運行。

關鍵詞：光伏發(fā)電;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng);

0概述 

      本項目主要是通過電力監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測廣西交投大廈屋頂光伏發(fā)電，使用安科瑞品牌匯流箱AGFT-M4、深圳科士達逆變器KSG1－100K、利城環(huán)境檢測儀實時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，并網(wǎng)柜使用安科瑞多功能儀表計量發(fā)電量。以上設備通過RS485通訊與后臺組網(wǎng)。

1需求分析

      為保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常工作。需要對項目現(xiàn)場的匯流箱、逆變器進行電壓、電流、功率等參數(shù)進行實時在線監(jiān)控。通過環(huán)境監(jiān)測儀實時掌握天氣情況，一旦監(jiān)控點被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時越限報警，有關人員采取相應的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)，便于用戶了解整個光伏發(fā)電系統(tǒng)運行情況。

數(shù)據(jù)采集

      自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開關狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關量數(shù)據(jù)。

      支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。

      支持數(shù)據(jù)傳輸正確性檢驗，異常數(shù)據(jù)自動處理。

      支持多線程處理機制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設備進行數(shù)據(jù)采集。

      數(shù)據(jù)實時顯示采用光伏發(fā)電主接線圖直觀顯示模式，各回路開關斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

 數(shù)據(jù)分析與處理

      數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計、分析需要實現(xiàn)以下功能：

      各匯流箱發(fā)電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內發(fā)電量的統(tǒng)計、計算。

      各的發(fā)電功率大、小、平均值計算。

      統(tǒng)計各分站及整體的發(fā)電量。

權限管理

      要求對不同用戶賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。

      系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

      為生產(chǎn)節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)支撐，并能提供節(jié)能改造前后的效果評估。

2  系統(tǒng)方案

      安科瑞Acrel-2000系統(tǒng)根據(jù)廣西交投大廈光伏發(fā)電項目現(xiàn)場實際情況，整體網(wǎng)絡結構采用屏蔽雙絞線直接接至數(shù)據(jù)采集器然后通過光纖將數(shù)據(jù)上傳至值班室的監(jiān)控主機，保障了電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。

1）站控管理層

      站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。在廣西交投大廈光伏發(fā)電項目工程中主要指置于地下一層配電室的監(jiān)控主機。

2）網(wǎng)絡通訊層

       通訊層主要是由采集器、以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡組成。通訊管理機主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)分站與主站之間的數(shù)據(jù)交互，使發(fā)電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，提高了發(fā)電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，達到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設備層

      現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務器，通訊服務器通過光纖到達該值班室監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

系統(tǒng)結構圖

3  系統(tǒng)功能

      光伏發(fā)電一次實時系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到匯流箱、并網(wǎng)柜、逆變器等設備的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：電壓、電流、發(fā)電功率、總發(fā)電量等。如下圖所：

一次系統(tǒng)圖

      監(jiān)控系統(tǒng)可分區(qū)域實時監(jiān)控各光伏陣列的充電電壓及電流、蓄電池電壓及溫度等信息，并對故障點進行異常顯示與報警提示。       

      可針對光伏發(fā)電現(xiàn)場的各種事件進行記錄，如:通訊采集異常、開關變位、操作記錄等，時間記錄支持按類型查詢，并可對越限報警進行更改設置如下圖所示：

報警功能實時查詢

      參數(shù)抄表功能，主要對匯流箱各回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。該報表查詢廣西交投大廈光伏發(fā)電各發(fā)電回路的電參數(shù)，主要包括：電流、發(fā)電功率和發(fā)電量。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示:

電參數(shù)抄表

      系統(tǒng)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結構示意圖

4  結束語

      在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電系統(tǒng)的安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在廣西交投大廈光伏發(fā)電項目的應用，可以實現(xiàn)對發(fā)電回路的電參量的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路發(fā)電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示光伏系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對參數(shù)越限具有彈出報警對話框、語音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為項目解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

參考文獻：

[1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風

[3]《電力監(jiān)控運用于10kv供配電設計》，姚強，科技天地

作者簡介：

劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電