漁光互補光伏電站數據采集與遠程通訊系統調試工藝

湖南省工業設備安裝有限公司 童超群

1 引言

大型漁光互補光伏電站由于占地面積廣、維護人員少，必須配備自動運行、功能完善的數據采集和遠程通訊系統，這就要求生產運行、設備監控、環境監測、安保技防等各環節集中統一起來，各系統設備安裝完畢后，要通過系統調試來實現發電設備的數據采集與遠程通訊系統的精準運行控制，提高電站自動化水平和安全可靠性。

2 數據采集系統與遠程通訊系統調試工藝的特點

常規的光伏電站配有公用測控、主變保護、母差保護、線路保護、箱變測控等測控和保護裝置，為了能及時采集到站內數據和發現故障信息，這些裝置都要與通訊管理機進行通訊，并把信號送到監控后臺上。除此之外，還有一些智能裝置也需要監測，例如直流屏、消弧線圈、SVG（無功補償裝置）、電度表等裝置，還有光伏區的匯流箱、逆變器等也需要進行通訊。該系統可以實現多個層次的功能，光伏電站監控，遠程控制、遠程診斷、數據上傳，可遠程登錄查看設備實時運行情況，掌握主機和光電站各設備實時通訊情況、報警信息。數據采集的范圍包括：光伏發電站發電量、輸出功率、逆變器功率；環境溫度、風速等參數；逆變器、箱變、溫度傳感器等設備狀態及報警。

3 數據采集系統與遠程通訊系統的工藝原理

3.1 光伏電站數據采集系統的原理

圖1 光伏電站數據采集系統原理拓撲圖

光伏電站監控對象主要包括站內開關高壓設備、二次保護設備和光伏區的匯流箱、逆變器、箱式變壓器等設備，其中站內設備直接接入運動與站控柜，光伏區設備則以方陣為單位，先集中到箱變或逆變器中的測控采集終端，再通過光纖傳至二次室的運動與站控柜，在數據處理后再傳送到中控室，組成光伏區監控后臺。后臺的光伏綜合監控系統覆蓋開關站內所有設備和光伏區的各設備，兼顧生產運行、設備監控、安防等各環節，能夠對光伏發電的設備及計量表計、直/交流柜和其他電力設備進行統一監控[1]。

3.2 遠程通訊系統的原理

將光伏區子陣內的逆變器、箱變、匯流箱等裝置信號和二次設備間采集一些保護及測控裝置信號，通過網絡或光纖接入匯集到系統主交換機，監控后臺將接收到的數據通過監控系統顯示出來。

3.3 系統后臺軟件平臺的原理

光伏電站監控中心系統能對現場所有設備進行管理，還能實現生產報表、設備狀態分析和集中監視、實時數據查詢、歷史趨勢分析、故障診斷等功能。中心監控系統由IO 通訊組件、實時數據庫、界面顯示組件、WEB 發布組件等組成。IO 通訊組件用于和光伏匯流箱等監控設備通訊；實時數據庫是整個軟件的核心，負責數據存儲和報警處理；界面顯示是系統與用戶的接口，用于顯示和查詢數據以及修改現場設備參數，報表顯示和報警提示也都是在界面里進行的。后臺系統具有強大的數據分析能力，如對發電量進行統計，換算成等效煤炭消耗和CO2、SO2減排量等，還能顯示當前發電功率，日發電量累計，月發電量累計，年發電量累計，總發電量累計等。

4 數據采集系統與遠程通訊系統的調試工藝流程和操作要點

光伏電站的數據采集和通訊系統的調試是實現系統功能的關鍵步驟，能確保送電后的安全運行。

4.1 調試任務

一是需檢查遠動工作站與各測控單元（裝置）、保護設備的通訊情況；二是需完成現場子陣各裝置與后臺的數據交換；三是需完成監控后臺的數據庫制作；四是需完成監控后臺的畫面制作；五是需完成監控后臺報表制作；六是需完成站內數據與調度的通訊。

4.2 調試前檢查

一是核對各屏柜配置的連片、壓板、端子號、回路標注等，必須符合圖紙要求；二是檢查保護裝置的背板接線有無斷線、短路和焊接不良等現象，并檢查背板上抗干擾元件的焊接、連線和元器件外觀是否良好；三是檢查試驗設備是否符合要求，試驗設備是否完好；四是保護屏接地是否符合要求；五是檢查各傳感設備接口、通訊線路連接是否正常；六是檢查設備數據采集器和各類傳感器的電源線是否接好；七是檢查匯流箱、逆變器和箱變站控和遠動柜的通訊接線是否正確；八是在送電前必須測量每一組串的電壓，確保無誤后再進行合閘送電。

4.3 操作要點

4.3.1 站內設備調試

一是在各模擬量通道分別按規范加量，裝置采樣應正確，同時加入三相對稱電流、三相對稱電壓，查看裝置采樣，檢查電流、電壓相角正常，功率顯示正確。二是裝置自檢正確，無異常報警信號。三是短接開關量輸入正電源和各開關量輸入端子，對照圖紙和說明書，核對開關量名稱，裝置顯示屏顯示各開關量名稱與實際一致。四是在監控裝置模擬遙控、遙調信號，用萬用表測量各輸出接點正確。五是在一次側加入適當的電流、電壓在二次側檢查各裝置采樣正確，檢查裝置差動電流正確，檢查電壓切換回路正確。

4.3.2 匯流箱調試

一是開始調試時，首先必須按照正確操作步驟，完成所有站區內匯流箱的通訊模塊地址的編寫。二是同一個子陣內出現兩臺相同地址的匯流箱，會導致其中一臺匯流箱無法通訊。解決辦法：在后臺查看，確定未通訊的匯流箱，重新進行地址的編寫。三是不同通訊模塊進行了串接，導致一串匯流箱無法通訊。解決辦法：進行通訊電纜的調整，相同模塊匯流箱進行串接。四是匯流箱的串接方式必須與后臺的通訊設置一致，有時匯流箱會出現一串或者幾串無通訊數據。解決辦法：在匯流箱合閘時，每一串都要進行電壓的測量，確定無誤后再合閘。五是匯流箱有時無法通訊，可能是由于匯流箱距離箱變測控模塊太遠。解決辦法：將匯流箱的同一根通訊電纜的正負極用一個120Ω 的電阻串接。六是匯流箱的通訊電纜進入箱變測控模塊時，必須找對箱變上匯流箱通訊電纜接入的準確位置。如果無法通訊，需要檢查通訊電纜是否接錯位置。七是在后臺進行匯流箱通訊設置時，不同通訊模塊必須使用不同的通訊協議。

4.3.3 逆變器調試

一是需要檢查每路匯流箱進入逆變器相間電壓及對地電壓，確保無誤后再進行合閘。二是檢查所有設備以及接線的牢固性，確保無松動。三是按照要求檢查逆變器參數設置，符合現場的實際要求。四是逆變器的通訊電纜必須準確接入變壓器測控模塊對應的端子插孔。五是檢查逆變器顯示屏上的數據是否正常，確保數據采集的正確。六是檢查后臺PC 是否可以正確讀取逆變器數據，不一致時按照以上順序一一排查。

4.3.4 箱式變壓器調試

第一，箱變的調試在光伏區調試中是最重要的，因為無論是逆變器或者匯流箱的數據，最后都是由變壓器的測控模塊傳輸到后臺。變壓器在送電前必須由專業調試人員做好交直流耐壓試驗。第二，變壓器的測控模塊所有數據都由光纖進入開關站的站控與遠動柜，所以在調試前必須確定好每臺箱變具體需要熔纖芯數，做好編號。第三，在進行光纖插接時，首先必須用紅外光進行打光，確保所使用的光纖可以通訊，并且箱變與箱變之間，箱變與遠程通訊柜之間所使用的光纖必須對應。第四，如果顯示箱變的線電流數據顯示為零，原因有以下幾種。一是箱變本身的線路松動，解決辦法是檢查線路之后重新接線。二是相變的電流互感器出現問題，需要聯系廠家更換或者修理電流互感器。三是由于電流進線開路，需要用短接端子進行短接。第五，后臺如果沒有任何箱變測控的數據，原因可能是因為箱變的測控模塊的主板出現問題，需要聯系廠家修理或者更換測控主板[2]。

4.3.5 后臺PC 對點調試

一是后臺的調試需要一一對點，確保每一組串的數據都可以在后臺顯示，并確保數據的準確。二是需要按照整個光伏電站所需要監測的數據進行畫面的設置，每個點都需要按照實際的點位設置公式，確保數據都是實時態的實際值。三是在完成所有點位數據公式的設置后，與ProPro.exe 軟件中的數據點位一一進行比對，ProPro.exe 在使用時必須設置電腦的IP 地址，確保與所監測的每臺箱變測控模塊所處在同一IP，并且在設置IP 時，最后三位數不可與整個光伏電站的每臺設備重復，確保沒有點位漏項，比對每個點位實時態的實際值，確保點位公式無誤。四是如果在后臺界面看到有功功率為負值，則需要在數據庫中找到對應點位，改變其系數正負，相同的所有界面數據問題，都可以在數據庫中找到對應點位修改。

圖2 ProPro.exe 界面圖

圖3 后臺集電線路圖

4.3.6 系統試驗和試運行

一是后臺數據庫已建立，電源已給上，通訊系統已連接完畢。二是檢查設備運行情況及后臺監控系統與各測控單元（裝置）、保護設備的通訊情況，斷開任意單元裝置電源，后臺應顯示相對應的通訊中斷信號，同時后臺SOE 事件應報警正確。三是數據采集和處理功能調試（遙測、遙信功能等），在監控元件各模擬量通道分別按規范加量，后臺顯示應正確，同時加入三相對稱電流、三相對稱電壓，檢查電流、電壓相角正確，后臺功率顯示及功率因數顯示正確。四是檢查遠動工作站與各調度中心的通訊情況。五是檢查遠動工作站各通訊數據庫定義是否正確。六是控制與操作功能調試（遙控、遙調功能等），模擬遙控、遙調功能，各單元元件執行正確。后臺控制的設備編號與現場實際設備的編號相對應。七是監視及報警功能調試，現場模擬各報警信號，后臺顯示與之相對應的信號，結合設計圖紙確認各信號正確。八是檢查監控系統操作員站、工程師站是否工作正常。九是檢查監控系統各測控裝置、通訊轉換裝置是否工作正常。十是檢查核對所有控制、操作對象是否受微機五防系統正確閉鎖，并控制、操作正確。十一是檢查測試監控系統制表及打印功能是否正常。十二是檢查測試監控系統事件順序記錄及事故追憶功能是否正常。十三是記錄系統運行數據（如發電量、日運行時間、故障記錄、設備溫度、氣象數據等），為分析和解決后續問題提供數據。

5 質量控制

5.1 質量檢驗標準

GB14285-1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》；GB50150-91《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》；DL5009.2-2004《電力建設安全工作規程》；DL476-92《電力系統實時數據通訊應用層協議》。

5.2 質量控制目標

一是分組回路絕緣檢查要求絕緣值大于10MΩ。二是整個二次回路絕緣檢查要求絕緣值大于1.0MΩ。三是采樣值與實際值要求小于5%。四是各模擬量的響應時間應在0.5～1s。

6 安全和環保措施

一是做好調試前的儀器檢驗工作，確保調試儀器在正常狀態。二是調試前，檢查二次電路圖紙的正確性，明確應接端子的編號，并在現場確認。儀器信號測試線接上運行端子前，應先用萬用表測量各回路，以檢查測試線和儀器通道正常。即保證電壓回路無短路，電流回路無開路，然后再經測試線接上運行端子。三是在現場要帶電工作時，必須站在絕緣墊上，戴絕緣手套，使用帶絕緣把手的工具（其外露導電部分不得過長，否則應包扎絕緣帶），以保護人身安全。同時，將鄰近的帶電部分和導體用絕緣器材隔離，防止造成短路或接地。四是二次回路通電試驗前，應檢查回路上確無人工作后，方可試驗。五是施工現場嚴禁吸煙。六是施工現場保存無存積垃圾、無散落材料、無廢棄物品。