分布式光伏發(fā)電站集中監(jiān)控系統(tǒng)

王芳

摘 要：本文論述了分布式光伏集中監(jiān)控系統(tǒng)的配置和功能。對光伏發(fā)電站的構(gòu)成、技術(shù)特性及其監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)容進行了敘述。隨著新能源再現(xiàn)光伏電站的節(jié)能、環(huán)保功效。分布式光伏發(fā)電站集中監(jiān)控系統(tǒng)要考慮幾個方面的問題，不僅要注重這一系統(tǒng)的實用性，還要重視這一技術(shù)與國情的符合程度，根據(jù)我國電力系統(tǒng)相關(guān)規(guī)劃需求，并將光電技術(shù)要求考慮到其中。

關(guān)鍵詞：光電技術(shù)電站；監(jiān)控系統(tǒng)

我國目前的能源市場發(fā)展過程中，通過不斷加大對光伏電力技術(shù)的重視，并采取措施來對于我國目前的光伏電力加以監(jiān)控，從而能夠使得我國光電技術(shù)網(wǎng)需求得到更好的發(fā)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(yè)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(shù)已經(jīng)發(fā)展比較成熟，廣泛的運用在多個領(lǐng)域。比如光伏水泵、交通指示燈等太陽能產(chǎn)品的獨立性以及集成性較高，多數(shù)采用直流負載、獨立供電的形式。

隨著光伏系統(tǒng)越來越成熟，運用方式也愈來愈豐富，利用光伏并網(wǎng)技術(shù)的太陽能發(fā)電技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展最新、最快的新技術(shù)。

分布式光伏發(fā)電站集中監(jiān)控系統(tǒng)要考慮各方面需求，不僅要能夠提升系統(tǒng)技術(shù)的適應(yīng)程度，同時，還要制定系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃需求，采取措施不斷提升光伏發(fā)電技術(shù)效率，從而保證了光伏發(fā)電的運行，也有利于最大程度上降低系統(tǒng)運行成本，這對于系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展有著重大的意義。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

分布式光伏發(fā)電站集中監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中主要以分層結(jié)構(gòu)為主，除了站控之外的部分之外，同時還有網(wǎng)絡(luò)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(jiān)控，由監(jiān)控系統(tǒng)主機兼操作員站和各種功能站構(gòu)成，間隔層能夠連接網(wǎng)絡(luò)，在一定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)由網(wǎng)絡(luò)控制，但同時也能夠利用間隔設(shè)備來加強監(jiān)控。

1.1 站控層

分布式光伏發(fā)電站集中監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控主站層設(shè)備采用分布式、開放式的設(shè)計和高性能的計算機硬件平臺，運行人員通過站控層實現(xiàn)對接入各個光伏發(fā)電單元的集中狀態(tài)監(jiān)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(tǒng)安全運行。站控層由系統(tǒng)服務(wù)器、后臺應(yīng)用軟件系統(tǒng)、打印機、對時設(shè)備、音響報警裝置等組成。

1.2 網(wǎng)絡(luò)層

分布式光伏發(fā)電站集中監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層能夠通過網(wǎng)絡(luò)來進行連接，并利用安全設(shè)備來保護這一系統(tǒng)技術(shù)的監(jiān)控，有利于為系統(tǒng)提供保護，也能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)備的交換，并采集開關(guān)設(shè)備位置、工作狀態(tài)等信息，對開關(guān)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(wǎng)絡(luò)部件和微機保護通訊接口單元等，并設(shè)置必要的人機接口設(shè)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(tǒng)的站控層進行監(jiān)控的過程中能夠完成相應(yīng)的任務(wù)，并保證設(shè)備的運行，有利于為系統(tǒng)設(shè)備功能實現(xiàn)提供保證，這對于系統(tǒng)設(shè)備運行而言也是非常重要的。

2 系統(tǒng)功能

這一功能主要是為了加強系統(tǒng)控制，并對系統(tǒng)功能進行測量，有利于實現(xiàn)系統(tǒng)功能，并加強系統(tǒng)與外界通信能力，系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)遠程遙控之外，但同時也要考慮其它功能，并能夠保證系統(tǒng)的正常運作。

2.1 數(shù)據(jù)采集

智能通訊終端負責(zé)采集設(shè)備實時信息，信息類型分為環(huán)境參數(shù)、模擬量、狀態(tài)量。環(huán)境參數(shù)包括主要包括日照強度（平面和垂直）、風(fēng)速、風(fēng)向、室外溫度、室內(nèi)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(tài)量包括開關(guān)狀態(tài)、事故跳閘信號、保護動作信號、異常信號。

2.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)信息存儲

這一系統(tǒng)主要是為了實現(xiàn)信息存儲，并實現(xiàn)信息以及通信的正常運行，利用這一系統(tǒng)能夠提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，也能夠保證系統(tǒng)運作的安全性，利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，有利于實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新，并能夠保證數(shù)據(jù)運行的實效性，利用數(shù)據(jù)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(jù)系統(tǒng)運行調(diào)控的幾個方面來加以調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同分層操作原則設(shè)計。在任何一層操作時，其它操作層均應(yīng)處于閉鎖狀態(tài)。操作方式應(yīng)實時傳至集控中心（調(diào)度端）。

2.4 報警裝置

監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)狀態(tài)變化，并制定系統(tǒng)報警處理限制，通過對系統(tǒng)設(shè)備以及相關(guān)界限進行分類，從而為系統(tǒng)裝置運作提供保障，也能夠解決系統(tǒng)運作過程出現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)對所采集的各種電氣量的原始數(shù)據(jù)進行工程計算。應(yīng)對變電站運行的常規(guī)參數(shù)進行統(tǒng)計計算，對主要設(shè)備的運行狀況進行統(tǒng)計計算，對自動控制方案進行優(yōu)化計算等。計算結(jié)果應(yīng)可以處理和顯示。

2.6 時鐘同步

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

2.7 功率預(yù)測

以實時功率、測光數(shù)據(jù)和云況圖等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，滾動預(yù)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(yù)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(tǒng)管理

系統(tǒng)管理功能基于繼電保護等方面的基本應(yīng)用理論、運行規(guī)則以及設(shè)備或系統(tǒng)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(tǒng)管理人員提供相關(guān)方面的培訓(xùn)，對于系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的問題進行綜合分析，軟件開發(fā)等功能。

2.9 系統(tǒng)的運行恢復(fù)功能

系統(tǒng)能夠?qū)Ω鱾€方面功能進行診斷，（包括各個通信接口）運行狀態(tài)進行診斷，發(fā)現(xiàn)異常，發(fā)出報警信號。系統(tǒng)在出現(xiàn)問題，除了電源出錯之外，還包括硬件問題，因此，系統(tǒng)需要采取措施來為數(shù)據(jù)庫提供保證，并通過重啟系統(tǒng)來恢復(fù)其功能，從而為系統(tǒng)運行提供重要保障。

3 系統(tǒng)應(yīng)用場景

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(xiàn)與地調(diào)的通信，上傳數(shù)據(jù)給調(diào)度中心，并接受地調(diào)的管理及功率控制和電壓調(diào)節(jié)。

監(jiān)控系統(tǒng)通過用外網(wǎng)把將數(shù)據(jù)上傳至集團/企業(yè)數(shù)據(jù)中心，在滿足《可再生能源建筑應(yīng)用示范項目數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》的具體協(xié)議格式和發(fā)送數(shù)據(jù)格式的情況下，將本光伏發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)運行數(shù)據(jù)上傳至國家可再生能源數(shù)據(jù)中心。

4 配電網(wǎng)絡(luò)進行分布式光伏發(fā)電科學(xué)高效接入的對策與方法

實現(xiàn)分布式光伏發(fā)電的科學(xué)高效接入，就需要我們從配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的實際出發(fā)，針對光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)絡(luò)所到來的影響，采取有針對性的措施，實現(xiàn)分布式光伏發(fā)電的高效使用。對配電網(wǎng)絡(luò)下舊有的電氣設(shè)備進行升級。

由普通配電網(wǎng)絡(luò)到分布式光伏發(fā)電配電網(wǎng)絡(luò)的提升，需要對電氣設(shè)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(guān)兩個方面，為了降低改造成本，提升改造建設(shè)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(fā)，而分布式光伏配電網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)柜等配電設(shè)備也要進行必要的調(diào)整，進行小型化處理，使得其尺規(guī)與規(guī)格與普通配電網(wǎng)絡(luò)所使用的配電設(shè)施相類似，從而實現(xiàn)變電站升壓的高效改造。

5 結(jié)語

分布式光伏發(fā)電站集中監(jiān)控系統(tǒng)可以實時監(jiān)控光伏并網(wǎng)電站的運行狀態(tài)，并存儲信息，包括環(huán)境參數(shù)、并網(wǎng)電壓電流、當(dāng)日發(fā)電量、總發(fā)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(jù)，對分布式光伏發(fā)電站的發(fā)展具有重要的意義。

參考文獻：

[1] 光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范（GB50797-2012）.

[2] 陳樹勇，鮑海，吳春洋等.分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)功率直接控制方法[J].中國電機工程學(xué)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(wǎng)后的能量滲透率研究[J].電力自動化設(shè)備，2013，32（8）：95-100.

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