分布式光伏發電站集中監控系統

王芳

摘 要：本文論述了分布式光伏集中監控系統的配置和功能。對光伏發電站的構成、技術特性及其監控系統的內容進行了敘述。隨著新能源再現光伏電站的節能、環保功效。分布式光伏發電站集中監控系統要考慮幾個方面的問題，不僅要注重這一系統的實用性，還要重視這一技術與國情的符合程度，根據我國電力系統相關規劃需求，并將光電技術要求考慮到其中。

關鍵詞：光電技術電站；監控系統

我國目前的能源市場發展過程中，通過不斷加大對光伏電力技術的重視，并采取措施來對于我國目前的光伏電力加以監控，從而能夠使得我國光電技術網需求得到更好的發展，在一定程度上有利于使得電站在運行過程中得到更多保障，是擺在我們業主面前急需解決的問題。

作為可再生能源的太陽能，其前景以及作用得到了全社會的廣泛認同。太陽能電池板等技術已經發展比較成熟，廣泛的運用在多個領域。比如光伏水泵、交通指示燈等太陽能產品的獨立性以及集成性較高，多數采用直流負載、獨立供電的形式。

隨著光伏系統越來越成熟，運用方式也愈來愈豐富，利用光伏并網技術的太陽能發電技術是當前發展最新、最快的新技術。

分布式光伏發電站集中監控系統要考慮各方面需求，不僅要能夠提升系統技術的適應程度，同時，還要制定系統發展規劃需求，采取措施不斷提升光伏發電技術效率，從而保證了光伏發電的運行，也有利于最大程度上降低系統運行成本，這對于系統技術的發展有著重大的意義。

1 系統構成

分布式光伏發電站集中監控系統在運行過程中主要以分層結構為主，除了站控之外的部分之外，同時還有網絡層，包括間隔層這一部分。第一部分主要是用于加強光伏電站各方面監控，由監控系統主機兼操作員站和各種功能站構成，間隔層能夠連接網絡，在一定條件下能夠實現由網絡控制，但同時也能夠利用間隔設備來加強監控。

1.1 站控層

分布式光伏發電站集中監控系統的監控主站層設備采用分布式、開放式的設計和高性能的計算機硬件平臺，運行人員通過站控層實現對接入各個光伏發電單元的集中狀態監視和控制、保護信息記錄與分析等功能，并對異常情況及時進行報警，保證系統安全運行。站控層由系統服務器、后臺應用軟件系統、打印機、對時設備、音響報警裝置等組成。

1.2 網絡層

分布式光伏發電站集中監控系統的網絡層能夠通過網絡來進行連接，并利用安全設備來保護這一系統技術的監控，有利于為系統提供保護，也能夠實現網絡技術與系統設備的交換，并采集開關設備位置、工作狀態等信息，對開關實施分合控制。

1.3 間隔層

間隔層測控裝置包括控制單元、I/O單元、網絡部件和微機保護通訊接口單元等，并設置必要的人機接口設備，間隔層的測控裝置具有良好的電磁兼容性能，較強的抗電磁干擾能力，低功耗，較寬的工作溫度范圍，在對系統的站控層進行監控的過程中能夠完成相應的任務，并保證設備的運行，有利于為系統設備功能實現提供保證，這對于系統設備運行而言也是非常重要的。

2 系統功能

這一功能主要是為了加強系統控制，并對系統功能進行測量，有利于實現系統功能，并加強系統與外界通信能力，系統除了能夠實現遠程遙控之外，但同時也要考慮其它功能，并能夠保證系統的正常運作。

2.1 數據采集

智能通訊終端負責采集設備實時信息，信息類型分為環境參數、模擬量、狀態量。環境參數包括主要包括日照強度（平面和垂直）、風速、風向、室外溫度、室內溫度和電池板溫度等參量；模擬量包括電壓、電流及功率等電氣模擬量；狀態量包括開關狀態、事故跳閘信號、保護動作信號、異常信號。

2.2 數據庫系統信息存儲

這一系統主要是為了實現信息存儲，并實現信息以及通信的正常運行，利用這一系統能夠提升系統數據的穩定性，也能夠保證系統運作的安全性，利用系統數據，有利于實現數據更新，并能夠保證數據運行的實效性，利用數據庫能夠進行維護信息。

2.3 控制操作

控制各電氣間隔的斷路器、電動隔離刀閘的分閘/合閘運行，同時，還要根據系統運行調控的幾個方面來加以調節，使系統能夠適應不同分層操作原則設計。在任何一層操作時，其它操作層均應處于閉鎖狀態。操作方式應實時傳至集控中心（調度端）。

2.4 報警裝置

監控系統不僅能夠進行報警，同時，也能夠利用保護裝置來進行操作，有利于了解系統狀態變化，并制定系統報警處理限制，通過對系統設備以及相關界限進行分類，從而為系統裝置運作提供保障，也能夠解決系統運作過程出現的問題、分層進行，便于查閱、檢索。報警輸出信息直觀、醒目，并伴有聲、光報警。

2.5 在線計算及制表

監控系統對所采集的各種電氣量的原始數據進行工程計算。應對變電站運行的常規參數進行統計計算，對主要設備的運行狀況進行統計計算，對自動控制方案進行優化計算等。計算結果應可以處理和顯示。

2.6 時鐘同步

系統采用GPS標準時鐘對時，同時具備通過遠動通信設備接收調度時鐘同步的功能，對時誤差不大于1ms。

2.7 功率預測

以實時功率、測光數據和云況圖等數據為基礎，滾動預測光伏電站功率、功率變化率運行趨勢。對每個光伏陣列的實際功率曲線進行自動繪制，并與光伏組件廠家提供的標準曲線作對比，充分挖掘光伏電站潛力，提高滿負荷率。把預測光伏電站功率以曲線的形式在曲線管理里面進行展示。

2.8 系統管理

系統管理功能基于繼電保護等方面的基本應用理論、運行規則以及設備或系統的實時運行狀況等大量信息進行綜合分析判斷，并在運行過程中進行操作，還有為系統管理人員提供相關方面的培訓，對于系統運行過程中出現的問題進行綜合分析，軟件開發等功能。

2.9 系統的運行恢復功能

系統能夠對各個方面功能進行診斷，（包括各個通信接口）運行狀態進行診斷，發現異常，發出報警信號。系統在出現問題，除了電源出錯之外，還包括硬件問題，因此，系統需要采取措施來為數據庫提供保證，并通過重啟系統來恢復其功能，從而為系統運行提供重要保障。

3 系統應用場景

系統結構配置靈活，可以滿足各種條件的需求。提供豐富的通信接口，實現與地調的通信，上傳數據給調度中心，并接受地調的管理及功率控制和電壓調節。

監控系統通過用外網把將數據上傳至集團/企業數據中心，在滿足《可再生能源建筑應用示范項目數據監測系統技術導則》的具體協議格式和發送數據格式的情況下，將本光伏發電系統的相關運行數據上傳至國家可再生能源數據中心。

4 配電網絡進行分布式光伏發電科學高效接入的對策與方法

實現分布式光伏發電的科學高效接入，就需要我們從配電網絡發展的實際出發，針對光伏發電接入配電網絡所到來的影響，采取有針對性的措施，實現分布式光伏發電的高效使用。對配電網絡下舊有的電氣設備進行升級。

由普通配電網絡到分布式光伏發電配電網絡的提升，需要對電氣設備進行必要的升級與改造。而這種改造主要集中于變壓器與電力開關兩個方面，為了降低改造成本，提升改造建設的效率，就需要在電力變壓中進行20/10/0.4kV雙變比配電變壓器的箱式變電站的改造[ 3 ]。

同時為了滿足實際的使用需要，提升用電安全，還需要對斷路器進行新的開發，而分布式光伏配電網絡中的開關柜等配電設備也要進行必要的調整，進行小型化處理，使得其尺規與規格與普通配電網絡所使用的配電設施相類似，從而實現變電站升壓的高效改造。

5 結語

分布式光伏發電站集中監控系統可以實時監控光伏并網電站的運行狀態，并存儲信息，包括環境參數、并網電壓電流、當日發電量、總發電量、電站管理等，也為日后對電站的運行性能進行評價提供了準確可靠的依據，對分布式光伏發電站的發展具有重要的意義。

參考文獻：

[1] 光伏發電站設計規范（GB50797-2012）.

[2] 陳樹勇，鮑海，吳春洋等.分布式光伏發電并網功率直接控制方法[J].中國電機工程學報，2014，31（10）：6-11.

[3] 趙波，張雪松，洪博文.大量分布式光伏電源接入智能配電網后的能量滲透率研究[J].電力自動化設備，2013，32（8）：95-100.

[4] 王震，魯宗相，段曉波等.分布式光伏發電系統的可靠性模型及指標體系[J].電力系統自動化，2014，35（15）：18-24.