分布式光伏电站监控运维系统
安科瑞王璐月
本系统包含感应模块和监控模块以及其他相关组件。其中监控模块主要完成了数据采集与传输功能。这些采集内容包括电源流量、电路运行状况、元件工作时长等内容，并且同时配备了相应的安全隐患处理技术措施。感应模块则包含温度监测模块与光学监测模块两个子系统。前者主要用于对电路元件温度进行实时监测；后者则专门用于实时监测当前系统的太阳能强度。通过这些数据信息的获取与分析管理,相关人员能够更加高效地进行光伏电站的运营与维护管理。此外,软件还建立了基于计算机集群架构的远程监控体系流程图,并设计实现了基于CISC单片机传输载波算法模型,大量实现结果显示,本次设计方案既保证了系统的运行效率又提升了数据处理准确性。
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1、分布式光伏电站远程智能监控系统设计
1.1 总体设计分析
本次开发的智能监控系统采用模块化架构设计，在监控模块方面实现了对光伏电站中各种运行参数的数据采集与传输，并具备故障预警和应急响应功能；同时在感应模块的基础上能够实时采集并传输各类运行数据以供分析；此外该系统还支持对不同电力单元进行独立控制和管理以确保整体系统的稳定性和可靠性
1.2 监控模块设计
针对监控模块的核心实现部分，则主要采用了CISC单片机这一关键组件。这种单片机型号具有较高的灵敏度特点，并且能够支持丰富的指令操作，在工业设备应用领域有着广泛的使用基础。实际上，在本次开发项目的监控系统中，“CISC单片机”扮演着极为关键的角色作用，“智能化运行”的实现离不开它的支持保障；同时还可以有效减少人力资源投入成本。“该监控模块提供的主流电路主要包括数据传输、流量以及计时等三种类型电路单元。”而支流电路则包括：计算机接口、中断响应、实时显示与人机通信装置等五类功能模块；它们都需要经过“CISC单片机”的实时管控作用，并由其将采集到的相关数据信息进行集中处理与分析存储
1.3感应模块设计
该感应模块主要整合了温度采集与光学传感两大系统。其中温度采集系统主要负责监测电路中各类元器件的运行状态；当检测到任何元器件运行异常时，则必须立即触发报警装置并进行参数校正。而光电监测系统则通过实时采集太阳能辐照度数据，并将其传输至监控中心进行分析；这些参数信息将被用来评估电站整体性能并指导设备维护工作。通过整合这些参数信息分析系统运行状态，并据此优化电站运营策略；这种智能监测方法不仅能够提升能源利用效率还能有效降低设备故障率。
2、远程智能监控系统软件设计
本计算机群组不仅具备数据收发能力，并且能够完成电路修正等功能，在系统软件的支持下实现了对光伏电站的远程监控系统。具体流程如下：首先对系统中的硬件部分进行初始化操作；接着观测电站中的载波情况。这一载波主要由CISIC单片机生成；通过检测载波状态可判断系统运行状况良好；若无法检测到载波，则需重新进行硬件初始化；若连续五次未能检测到载波，则系统将输出相应的错误日志并发出警报信息供相关人员处理；一旦确认载波状态，则可开展后续工作直至建立完整监控体系；此时不仅实现了数据收发功能，并能利用系统处理手段修复光伏电站存在的隐患
3、分布式太阳能光伏电站监控系统实验验证
为了更好地分析本次开发的远程监控系统的准确性和效率是否能够满足需求, 就需要将传统的分布式智能监控系统与本次开发的新系统进行对比研究。其中选取的对象是某市某一典型分布式光伏电站, 实验数据来源于当地电网公司的数据库。经过实验数据分析表明: 传统的基于SCAD分布式智能监控系统的泰勒逼近误差曲线具有明显的波动性特征, 而本次开发的新系统在这一特性上表现出更为稳定的性能, 其平均误差幅度仅为0.21350, 并且电压误差均值达到了0.14560, 这一数值显著低于国际标准要求。从准确性指标来看, 本次开发的新系统表现更为优异。此外, 在数据传输效率方面, 本项目的计算机接口传输效率平均值达到了84.75%, 这一数值明显高于传统SCADA系统的水平, 从运行速度层面验证了新系统的优越性
就功能而言，在分布式光伏电站运营中设置监控模块具有重要价值。该模块不仅负责管理传输信息、电路运行状况以及各部件的工作时长等关键数据的一系列监控工作；同时配备有温度传感器和光敏设备作为支撑组件。其中的感应模块则依靠这些传感设备实现两个核心功能：一是评估多种关键组件的状态；二是监测太阳能发电效率。通过这样的配置安排，在为电站管理者提供科学依据的同时实现了更为精准的有效管理策略。
4、安科瑞分布式光伏运维云平台介绍
4.1概述
AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台通过利用逆变器、气象和摄像头设备进行监测，并为分布在各地的光伏站点提供管理服务。主要功能如下：站点监控、逆变器状态监控、发电量统计分析、逆变器运行曲线图分析、操作记录查询、告警状态查询与报警处理、环境数据采集与分析、设备档案管理模块、系统维护与优化配置模块以及用户权限配置管理模块。支持 WEB 端及 APP 端供用户访问平台，并实时掌握光伏发电效率及收益数据。
4.2应用场所
当前我国主要采用的两种分布式应用模式包括：大量农村地区采用户用光伏发电系统以及企业单位Roof上的工商业光伏发电设施；这两种模式今年均呈现出快速发展的态势
4.3系统结构
在光伏变电站配置逆变器设备以及多功能电力计量仪表后，在网络设备间建立数据传输通道，并实现数据的集中存储与管理系统中。系统用户可通过个人电脑实时监控分布式光伏电站的整体运行状态以及各逆变器的运行状态。平台整体架构如图所示
4.4系统功能
AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台软件基于B/S架构设计，在线提供光伏电站运维服务。任何拥有相应权限的用户均可通过Web浏览器访问系统功能模块，并根据授权范围实时监控位于区域内的各个建筑光伏电站的具体运行状态。具体而言该系统可实时获取并展示以下关键数据指标包括但不限于电站地理位置参数电站运行信息参数逆变器工作状态记录发电功率曲线数据统计结果以及并网连接状态等各项重要指标数据
4.4.1光伏发电
4.4.1.1综合看板
●显示所有光伏电站的数量，装机容量，实时发电功率。
●累计日、月、年发电量及发电收益。
●累计社会效益。
●柱状图展示月发电量
4.4.1.2电站状态
●电站状态展示当前光伏电站发电功率，补贴电价，峰值功率等基本参数。
●统计当前光伏电站的日、月、年发电量及发电收益。
●摄像头实时监测现场环境，并且接入辐照度、温湿度、风速等环境参数。
●显示当前光伏电站逆变器接入数量及基本参数。
4.4.1.3逆变器状态
●逆变器基本参数显示。
●日、月、年发电量及发电收益显示。
●通过曲线图显示逆变器功率、环境辐照度曲线。
●直流侧电压电流查询。
●交流电压、电流、有功功率、频率、功率因数查询。
4.4.1.4电站发电统计
●展示所选电站的时、日、月、年发电量统计报表。
4.4.1.5逆变器发电统计
●展示所选逆变器的时、日、月、年发电量统计报表
4.4.1.6配电图
●实时展示逆变器交、直流侧的数据。
●展示当前逆变器接入组件数量。
●展示当前辐照度、温湿度、风速等环境参数。
●展示逆变器型号及厂商。
4.4.1.7逆变器曲线分析
●展示交、直流侧电压、功率、辐照度、温度曲线。
4.4.2事件记录
●操作日志：用户登录情况查询。
●短信日志：查询短信推送时间、内容、发送结果、回复等。
●平台运行日志：查看仪表、网关离线状况。
●报警信息：将报警分进行分级处理，记录报警内容，发生时间以及确认状态。
4.4.3运行环境
●视频监控：在光伏电站现场布置了配备了多种功能的视频监控设备。这些设备不仅能够实时持续观察光伏站运行情况，并且对于具备硬件条件的摄像头还额外支持回放功能以及云台自动调节功能。
4.5系统硬件配置
4.5.1交流220V并网
电网中的220V并网光伏发电系统主要应用于居民屋顶光伏发电项目，并且其装机容量通常在8千瓦左右
部分小型光伏发电站采用自发自用模式运行，并采用余电不上网运行方式，在这种情况下需要安装防逆流保护装置以防止发电过程中出现逆流现象。由于其规模较小且分布较为分散的特点，在日常管理和维护上确实存在诸多挑战；对于这类分散且规模较小的光伏发电站而言，在日常管理和维护上确实存在诸多挑战；而对于这类分散且规模较小的光伏发电站而言，在日常管理和维护上确实存在诸多挑战；而对于这类分散且规模较小的光伏发电站而言，在日常管理和维护上确实存在诸多挑战；而对于这类分散且规模较小的光伏发电站而言，在日常管理和维护上确实存在诸多挑战；而对于这类分散且规模较小的光伏发电站而言，在日常管理和维护上确实存在诸多挑战；
4.5.2交流380V并网
依据《分布式电源接入电网技术规定》（Q/GDW1480-2015），在380V电压下可实现8至400千瓦光伏电站的并网连接。对于超过400千瓦的光伏电站，则可以根据具体情况采用多点380V并网的方式，并最终需以当地电力部门的审批意见为准。这类分布式光伏系统主要面向工商业企业和居民用户，在这些场所中常见的配置是屋顶上的自发自用型光伏系统，并余电向电网输送。在将分布式光伏接入配电网之前，请务必明确各个计量点的位置，并确保每个计量点均设置有双向电能测量装置，在安装这些设备时需遵循DL/T448的技术规范以及相关行业标准和规程要求。为了保证测量精度和可靠性，在用电信息采集方面建议配备智能电能表，并确保其技术性能符合国家电网公司智能电能表的技术标准要求；同时，在结算与考核过程中也需安装相应的采集设备，并将其接入用电信息采集系统中，在线实现用电数据的自动采集与传输
光伏阵列可连接组串式逆变器，并可在集流箱中整合后再接入逆变器系统，在380V的企业主电源网络中实现自发发电与多余电量上网的目标。在380V配电节点前应配置计量装置用于测量光伏发电效率，在企业电网与公共电网的连接点还需设置双向计量装置以实现能量往来的精确计算与管理，并确保所有记录数据通过专用平台传输至供电部门进行及时分析与核算
这些光伏电站的变电站节点需配置电能质量监控设备。该设备应具备测量功能：记录电源频率与电压幅值；检测电压不平衡；观察电压突变及波动；评估快速变化特性；计算谐波与间谐波含量（THD）以及闪变情况等各项参数。此外，请配备专门的电能质量检测设备。部分光伏发电站采用自发自用模式，在这种情况下，请配置反向电流防止器以防止向电网输送多余电力。系统图见下文
这种并网模式下的单一的光伏发电系统容量适中，并且能够通过云平台整合光伏发电的数据以及储能系统的运行数据。针对此类光伏电站的解决方案，安科瑞提供了以下几项具体内容。
4.5.310kV或35kV并网
根据《国家能源局关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项通知》（国发新能〔2019〕49号），针对申请国家补贴的新建工商业分布式光伏发电项目应当满足单体并网发电容量不超过6兆瓦且非居民用户性质的需求，在符合电网安全运行标准的前提下允许通过内部多点接入配电网络
此类分布式光伏项目的装机规模通常较大。必须采用升压变压器将电压升高后方能接入主电网。因装机规模较大，在电压转换过程中可能引起显著的电磁干扰。由此可知，供电部门对这类具有较大规模的分布式光伏电站的稳态控制系统、供电质量和与调度系统的通信需求等方面的要求都非常严格。
光伏电站的并网点必须对电网中的电能质量进行持续监控。涉及电源频率值及其波动幅度、电源电压大小以及其相关的不均衡特性等关键参数的变化情况均应被重点关注；此外还应留意到电压突变或异常波动现象以及快速变化的电压特征等特殊现象的存在；同时还需要关注谐波与间谐波含量（THD）以及闪变现象等潜在问题的发生情况；为了确保这些检测指标能够被准确地捕捉到建议配备专门用于检测电网电能质量的设备
该图展示了1MW级分布式光伏电站的配置示意图。
该电站的光伏阵列通过汇流箱连接。
其电流经直流母线汇集后投入集中式逆变器系统运行（其中直流母线组可根据具体情况选择是否安装）。
最后经由升压变压器将电压提升至10kV或35kV后接入中压电网网络。
由于该电站装机容量较大，涉及的保护装置与监测设备数量较多。
主要设备清单见附表。
