基于PLC大型光伏并網電站監控系統的設計

黃學鋒（江蘇佳訊太陽能電力設計院有限公司，江蘇 蘇州 215000）

基于PLC大型光伏并網電站監控系統的設計

黃學鋒
（江蘇佳訊太陽能電力設計院有限公司，江蘇 蘇州 215000）

大型光伏并網電站建設當中監控系統占據著重要位置，在對光伏電站的監控系統進行分析的基礎上，結合PLC下位機建立相應的監控系統結構和網絡，以有效滿足光伏電站當中的監控要求。本文主要對基于PLC的光伏并網電站監控系統設計進行了分析探討，顯示監控系統能夠有效保證電站運行的可靠性，且成本較低，值得推廣。

光伏并網電站；監控系統；PLC

0　引言

光伏電站主要是通過太陽電池自身的光生伏特效應來將敷設直接轉換成電能的一種發電系統，這種發電系統不僅環保，而且能夠提升新能源的利用效率。在電站建設上主要由變壓器、PT、刀閘、出現和開關等設備組成，還包括箱變、匯流箱和光伏陣列等發電設備，而光伏電站中的監控系統則是通過對這些設備實施監測和控制調節來保證電站運行的穩定性。

1　光伏電站監控系統的功能概述

大型光伏電站中的監控系統涉及到的內容較多，包括通信網絡、通信規約、功率控制、電壓調節、設備監測控制等等，需要實現的功能較多，對于系統設計和硬件要求也在不斷發生變化，在大型光伏電站運行當中，監控系統主要需要滿足以下幾點功能：一是對光伏電站中的發電設備進行監測控制，包括收集箱變、匯流箱和逆變器等設備的運行數據，并且通過指令來對逆變器功能功率和開關進行調節；二是接入升壓站保護，接收監測控制信息，將變壓器的保護信息和監測信息接入，將高低壓線路的保護信息和監測信息接入，將直流電源的監測信息接入等；三是實現五防信息之間的交互。強大的監控系統能夠對五防系統進行信息教化，將升壓站內的相關信息進行共享轉發，并且對五防系統中的操作數據進行獲取判斷。

2　光伏電站監控系統的硬件結構

2.1控制設備層

根據大型光伏電站的建設要求，在數字量、溫度模擬量、輻射量、電流模擬量和環境溫度模擬量上進行調整和設置，每個光伏電站的占地面積可以控制在100×100m，一個匯流箱對應一個現場的I/O設備，然后將其安裝在中心的匯流箱上，這樣總站CPU和profbus總線就能夠實現現場I/O設備的通訊功能，然后將主站安裝在逆變器室中的控制柜上。在完成室內硬件設備的安裝之后，用工業以太網來將整個PLC系統連接起來，并和上級光伏電站調度系統進行連接，實現整個系統的通訊功能。

2.2監控層

監控層中主要是應用wincc組態軟件來實現系統監控功能，該軟件能夠對設備的運行狀態進行監控，對設備運行過程中的數據進行收集，對設備、線路運行中的事故進行報警，記錄設備、線路報警，并且還能根據收集來的系統數據對歷史趨勢進行分析，從而為監控調度提供決策參考。在進行監控層設計時需要在控制室中設置工程師站和操作員站，通過終端設備將設備運行的狀態和參數直接顯示出來，其中操作員站的職能主要在于對全場設備進行監控，可根據系統中設備的日期和站號進行不同選擇，對設備的發電量、運行時長等進行查詢記錄，根據具體的數據變化來調整操作指令，對全場生產進行指揮，保證整個系統的運行能夠安全、有效的進行。

監控層是整個監控系統當中的關鍵，對這一層的設計上主要需要滿足界面友好、操作方便、功能全面和貫穿集中管理等要求，在設計上基于PLC的監控系統主要有以下幾個特點：一是系統結構上具備較強的靈活性，能夠在后臺進行功能定制，方便維護人員后期進行維護；二是監控系統在開發上采用模塊模式，接口豐富，能夠根據系統的不同要求在后期進行功能擴展，還能夠支持操控指令接口進行接入，方便接收指令實現遠程操作；三是系統能夠支持多種類型數據庫，方便后期系統擴展；四是系統提供全方面的系統日志，能夠對系統運行狀態進行全記錄，以便操作人員能夠及時對其進行查詢，對于故障判斷和系統擴展具有重要價值。

2.3通信層

通信層主要是利用profbus總線進行通訊，在主站和分站之間進行連接，然后方陣和中央控制室則采用工業以太網進行連接，實現中央控制室和方陣之間的通訊連接。為了保證通訊的實時性和有效性，在服務器和方陣、中央控制器之間形成冗余環網，網內的傳輸介質則應用光纖進行傳輸，保證數據傳輸的速度和可靠性。中央控制室中的操作人員利用wincc軟件能夠對數據服務器進行訪問，并且可以實現遠程操作的功能，對各個方陣當中的PLC系統進行遠程監控，對其運行過程中出現的故障進行診斷，同時利用環境檢測儀能夠利用傳感器將模擬量數據直接傳輸到主機的PLC系統輸入模塊當中。

3　光伏電站監控系統延展

光伏電場占地面積廣，因而多個相鄰光伏電場共用同一套管理體系已成為事實，如何快速有效的將運行數據上報給上一級管理調度成為當務之急。對于這一問題的解決，在設計上可以通過設置 lever2 級服務器來實現運行數據的傳輸運行有效性，將 lever1 級所采集的數據進行運算處理、分析，將重要信息上傳上一級調度。 Lever2 所分析的數據也可上傳到lever3 服務器，由lever3 服務器運算處理將集團公司所需數據上傳給集團公司調度。真正實現生產執行、生產銷售、企業計劃快速實時進行。

4　結語

在常規光伏電站監控系統建設中所應用到的設備價格都比較高，且所應用的單片機在監控數據采集功能上的表現并不理想，其所需要的雙絞線距離較長，而在本次研究中采用PLC設備進行電纜硬接線，維護方便，對外界因素的抗干擾能力較強，使用壽命長，能夠有效保證整個監控系統運行的穩定性，并且還具備功能延展性，能夠根據不同的需要來進行程序修改，從而有效增強了監控系統的智能化功能。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.143