新能源在線監測系統研究

沈 平

（國核電力規劃設計研究院有限公司，北京 100000）

隨著社會的不斷發展進步，人們對電能的需求逐漸增加，標準也越來越高，不僅對可靠性提出了更多的要求，而且給電能質量帶來了更多的挑戰。對于常規能源來說，由于其污染相對較大，所以帶來了一系列弊端[1-2]。我國大力發展新能源主要是利用了太陽能、風能等新型資源，在使用過程中不存在污染，而且具有可再生的特點，所以得到了廣泛應用與重視。這也是未來電網的發展趨勢，電網朝著智能電網方向發展，必須大量應用新能源同時與大電網進行補充[3-4]。

對于我國而言新能源的建設逐步擴展提升，數量隨之增加，分布式能源得到廣泛應用。但是隨之產生的問題如下。

（1）發電設備分布相對較為分散，并且環境較為多樣復雜，安全問題容易被忽視。

（2）發電參數因易被外部環境影響，所以受到多種限制。如果一旦產生擾動，則有可能難以及時報警發現，同時還會干擾到設備的正常應用，影響各類參數[5-6]。

（3）目前，因我國使用的分布式新能源種類豐富，并且涵蓋著多種不同的規模，布置方式也較為多樣且分散，所以難以進行集中統計，在調度上也存在著一定的困難，同時通信協議的不同也會帶來管理上的麻煩。

針對上述問題及所產生的相關現象，只有進行一定的監測，才有利于新能源更好地應用和發展，同時建立相關數據平臺，實現遠程監測，保證數據能夠安全穩定地運行[7]。

新能源企業目前發展勢頭迅猛，但數據的監測系統則相對較為落后。與國外相比，對于分布式發電項目的在線監測，仍然處于起步階段，而且大都注重數據的采集業，對于數據分析方面相對較為落后。國內主要是對單一的對象進行監測，為單個的發電站，所以難以同時進行多個的綜合評估及實施監測[8-12]。

針對上述問題，本文設計一種新型的新能源在線監測系統，可以實現多種功能，而且便于分布式的安排，能夠以較為清晰的結構進行擴展和應用。同時對于該系統根據傳輸準則及標準進行數字化及精確管理，同時實現安全的監控。

1 架構設計

1.1 系統架構

KNN算法（K Nearest Neighbors）對于新能源而言，為實現系統的在線監測，必須要保證能夠實時進行數據跟蹤，同時還需要包括信息發布環節。對此必須要對數據進行準確的監測，實時的監控，同時進行采集及分析。除此之外對于信息發布環節而言，則是對公眾主要指政府以及相關單位進行展示，可以支持相關的移動設備進行瀏覽并且利用多媒體平臺進行推送服務等。為了更好地為數據提供支持，還可以為信息的瀏覽進行相關的支撐，提供查詢服務等，在信息發布中建立數據鏡像。

1.2 系統軟件邏輯架構設計

為了對整個新能源系統進行在線監測，在進行軟件部分設計時，需根據模型的相關標準和準則建立邏輯架構，具體如圖1所示，其中軟件部分共分為平臺數據應用及展示層4個部分。平臺層作為主要系統的核心提供最基礎的底層服務，同時各個模塊之間保持相互獨立。為了更好地進行軟件部分設計，還需要為實時的信息進行全面的分析，提供一定的支持，需要滿足相關的應用功能及提供接口。數據層主要進行數據的采集及存儲等相關方面操作，應用層是進一步分析以及制作報表等，展示層是在相應的平臺上進行統計以及展示，以此顯示一個完整的實時狀態信息，方便管理人員進行狀態監測。這些動態監測能夠進行展示，方便瀏覽及查詢，同時還能夠滿足相應的指定需求。

圖1 系統軟件邏輯架構

1.3 物理架構設計

對于本系統而言，物理架構也是非常重要的，是一個復雜的部分，包括計算機的硬件部分及軟件部分，同時還包含一系列配套裝備，具體需要安裝各種監測設備及控制裝置進行相關的連接。

數據中心是最重要的核心環節，其內部包含多種數據及服務器隔離裝置等，進行存儲查詢以及一系列相關數據操作，而且可以通過通信通道，將數據進行傳遞，最終運送給數據中心進行分析，對于新能源而言，尤其是風力光伏發電等相關的數據，可以進行采集，同時方便進行后續處理。

對于部署在終端的電能表而言，其與本地監測裝置有所不同，因為使用了通信協議進行數據的收集，需要根據規定對數據進行處理，同時發送，具體的協議為TCP/IP協議，這些都為整體的實施系統提供了更多的支持。

1.4 系統設計關鍵技術

1.4.1 雙網平衡分流技術

在對此在線實時監控系統進行設計時，采用了動態平衡分流的相關方法，同時還能夠利用雙網模式進行應用，該做法的好處不僅能夠保證運算快速進行，同時能夠準確傳輸，保持平衡，避免故障帶來的系統影響。

1.4.2 圖模庫一體化技術

為了更好地動態展示圖形，需要利用可視化原理及圖模庫。利用這種一體化的系統可以更好地建立整體聯系，便于約束和限制整個電網拓撲關系，更能夠便于進行自動建立，從而簡化整體的設計流程，避免了人為失誤帶來的影響，能夠保證圖形的一致性及準確性。

1.4.3 “軟同步”技術

在面對多組數據庫時，該系統能夠利用較高的軟同步技術，從而使服務器之間相互配合，這樣能夠改變程序的復雜程度，使得整體的成本下降，同時得到系統安全保證，降低整體成本。

1.4.4 系統自檢自愈

對于本系統而言，利用自監視系統，能夠方便進行故障的診斷和分析。這樣提高了系統的智能化，不僅能夠自我監測，同時還能夠進行問題的查找與分析，出現異常情況后能夠具有自啟動功能。

2 系統功能設計

2.1 系統功能定位

對于本系統而言，主要是分析新能源系統的基本情況，包括發電量及運行情況，不僅能夠進行在線監測及處理，同時還便于對數據進行分析展示，實現一個動態化的展示過程。

2.2 系統功能設計

2.2.1 在線監測系統

（1）數據采集管理。對于數據采集環節而言，其主要就是對于設備的參數以及一些信息進行處理占據重要地位。不僅能夠上傳相關的數據信息，還可以導入和導出一些非實時數據，并進行維護。

（2）運行監測管理。對于系統的整體運行情況而言，其包括維護及監測2部分。尤其是前者在維護管理方面主要是對信息進行挖掘，同時還能夠實現面對異常情況的告警，在圖形輸出方面更加靈活而且直觀。對于監測管理環節能夠進行曲線繪制及用電等相關環節的監測實現多種多樣的功能，當綜合用電時，可以更好地進行可靠性等相關要求，以及性能的分析。

（3）報表管理。所謂報表管理其實是對復合曲線及原始的初始數據進行整理，最終以報表形式進行輸出，這樣更方便于用戶的使用。

（4）高級應用分析。該部分主要是用戶的個性化操作，由于用戶需求及功能較為多樣，所以需要對數據進行個性化的分析以及探討。這就需要進行對比分析，評估不同的部分帶來的影響，從而更好地發現系統及設備的運行情況，對比效率及發電情況分析，整體的優勢利用率等綜合實際情況。

所以對于本系統而言，其發展主要立足于未來的系統發展方向，必須結合智能電網進行深入的數據分析，資源的利用與企業復核的監測和控制，對于該系統而言，則對能源及節能等方面的探索和應用，提出了一定的建設方案。

2.2.2 信息發布系統

對于該部分而言，由于需要滿足信息發布，所以需要利用其框架進行展示，具體需要支持PC端及移動設備，這些能夠方便進行訪問，而且對于一些新興的平臺也應該便于進行推送服務，這樣能夠更好地支持用戶進行數據的處理及信息的瀏覽。同時這樣也更有利于整體的進步及監測，有針對性地進行需求管理，對用戶進行分類，從不同的角度進行展示及分析，具體的展示平臺主要包括面向用戶公眾等相關方面，可以滿足多角度的監測以及多范圍的考核。

3 系統部署及應用

目前對于整體新能源在線監測系統而言，已經在北京市區范圍內展開部署及相關操作與應用，并且大力發展光伏和風能等新能源已經成為未來發展的趨勢。北京市的待接入項目為1 500個，根據設計的相關規定，帶采集的指標共包括200個，平均每15 min上報，并且要求保證一定裕度，通過這種方式能夠對整體進行設計及部署，而且該系統能夠更好地驗證可靠性。

4 綜合效益評價

4.1 社會效益分析

隨著時代進步，科技不斷發展，這也使得全球經濟得到了高速增長。對于工業而言，傳統能源過多依賴如石油等，給環境帶來極大的污染，因此人們為了改善這一境況，一直在尋求替代能源。這種替代能源不能產生任何溫室氣體或其污染他物質，同時作為替代能源使用。

對于我國而言，為了盡量減少傳統能源的依賴度，同時對環境作出改善，從而大力發展新能源，對此必須完善新能源監控產業與系統，這樣能夠更好地幫助我國改善能源結構，并且對能源結構進行調整，從而帶來有利影響，這就要求大力發展能源的監控系統。同時此操作更有助于改善本地的電網結構，監控電網的運行程度及電力供應相關情況，可更進一步地提升新能源的占比，促進新能源的使用。

對于一些新能源監控變電站而言，由于其處于能量較為發達的地區，尤其是太陽能，所以能夠吸引更多的投資并增加相關的崗位及帶動就業，這在一定程度上促進了經濟的發展，促進財稅收入的增加，改善了人們的生活水平。

4.2 環境效益分析

所謂環境效益，其實就是新能源監測系統對環境產生的影響，這個影響主要體現在建設的過程中及建設完成后，大多為顯性，而且具有正面的積極作用。

在《京都議定書》簽訂之后，世界上的各個國家都制定了一系列目標，從而促進節能。針對減排我國也制定了明確的目標及規劃，并且針對節能減排目標不斷完成。我國建立了更多的新能源網站，同時為了滿足電力供應的相關需求，進一步完善我國的能源結構，減少溫室氣體的排放，從而促進新能源設備的大力投入和生產。正是基于這些原因，所以對新能源的設備監測異常重要。而且為了避免環境發生改變，新能源在大力發展的同時能夠促進當地經濟也是未來的發展方向之一。在我國政府的大力支持下，對于新能源的項目政策發展得到了有力的支撐，進一步促進了我國新能源產業的發展及監控系統的投入和使用。這也進一步加快了新能源監控系統的發展。

5 結束語

本文主要針對新能源系統的在線監測進行分析，由于企業在線監測需要利用到信息技術，并且以互聯網作為支持，必須對用戶進行更好的監測和分析，提供相關的個性化服務，尤其是數據的采集和處理方面應該實現功能模塊綜合集于一體。本系統則實現了這樣一個功能，對數據進行實時采集，同時進行展示。

在研發及分析的過程中，對于不同的項目指標也需要進行規范，同時結合不同的發電項目及數據進行采集以及標準化，這也為后續深入研究提供了相關支持。后續將在新能源領域，逐步探索更多的發展方向，深入挖掘并且進一步推動新能源在線監測系統的廣泛應用。