本章節(jié)主要介紹光伏電站中我們能看見(jiàn)的“監(jiān)控系統(tǒng)”,和不讓我們看的“監(jiān)控系統(tǒng)”。
1 我們能看見(jiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)
1.1 功能介紹
在光伏圈里,上海淘科是最早做監(jiān)控系統(tǒng)的公司之一。旗下的綠色電力網(wǎng)就是一個(gè)典型的綜合管理平臺(tái)。(如圖1、圖2)
監(jiān)控系統(tǒng)可分區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)控各光伏陣列的充電電壓及電流、蓄電池電壓及溫度等信息,并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行異常顯示與報(bào)警提示。
監(jiān)控系統(tǒng)可繪制顯示逆變器電壓—時(shí)間曲線、功率—時(shí)間曲線等,直流側(cè)輸入電流實(shí)時(shí)曲線、交流側(cè)逆變輸出電流曲線,并采集與顯示日發(fā)電量等電參量。(圖2)
監(jiān)控系統(tǒng)可針對(duì)光伏發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)的各種事件進(jìn)行記錄,如:通訊采集異常、開(kāi)關(guān)變位、操作記錄等,時(shí)間記錄支持按類(lèi)型查詢(xún),并可對(duì)越限報(bào)警進(jìn)行更改設(shè)置。
監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)光伏發(fā)電的發(fā)電量可形成月棒圖及年度棒圖顯示,并折算成二氧化碳、二氧化硫減排量值;并可查看太陽(yáng)輻射強(qiáng)度趨勢(shì)曲線、風(fēng)速變化趨勢(shì)曲線顯示。
1.2 監(jiān)控結(jié)構(gòu)拓?fù)?/strong>
1.2.1大型地面電站
目前大型地面電站的監(jiān)控是從智能光伏匯流箱開(kāi)始的。匯流箱里集成了一個(gè)檢測(cè)模塊,這種模塊可以檢測(cè)每一個(gè)組串的電壓和電流信息。通過(guò)RS485通訊模塊輸入到最近的數(shù)據(jù)采集器中。
500KW的直流配電柜里一般匯聚了6-7路直流匯流箱,同時(shí)也配備了電壓電流測(cè)量設(shè)備。也通過(guò)RS485通訊模塊輸入到最近的數(shù)據(jù)采集器中。
500KW逆變器中集中了交、直流電流電壓傳感器??梢灾苯痈鷶?shù)據(jù)采集器直接通訊。

若干臺(tái)逆變器通過(guò)幾路RS485接入到數(shù)據(jù)采集器中,通訊協(xié)議為Modbus-RTU。數(shù)據(jù)采集器與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用以太網(wǎng)通訊,通訊協(xié)議Modbus_TCP。電表的通訊方式為RS485,符合Modbus-RTU協(xié)議條件下可以直接接入數(shù)采,數(shù)采會(huì)自動(dòng)將ModbusRTU協(xié)議轉(zhuǎn)換成Modbus-TCP協(xié)議通過(guò)以太網(wǎng)與后臺(tái)通訊。

1 我們能看見(jiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)
1.1 功能介紹
在光伏圈里,上海淘科是最早做監(jiān)控系統(tǒng)的公司之一。旗下的綠色電力網(wǎng)就是一個(gè)典型的綜合管理平臺(tái)。(如圖1、圖2)

圖1


圖2
這種管理平臺(tái)非常便于電站的管理,監(jiān)控系統(tǒng)提供功能選擇畫(huà)面,并對(duì)光伏陣列現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與顯示,如室外溫度值、濕度百分比、光照度及陣列表面溫度值等。監(jiān)控系統(tǒng)可分區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)控各光伏陣列的充電電壓及電流、蓄電池電壓及溫度等信息,并對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行異常顯示與報(bào)警提示。
監(jiān)控系統(tǒng)可繪制顯示逆變器電壓—時(shí)間曲線、功率—時(shí)間曲線等,直流側(cè)輸入電流實(shí)時(shí)曲線、交流側(cè)逆變輸出電流曲線,并采集與顯示日發(fā)電量等電參量。(圖2)
監(jiān)控系統(tǒng)可針對(duì)光伏發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)的各種事件進(jìn)行記錄,如:通訊采集異常、開(kāi)關(guān)變位、操作記錄等,時(shí)間記錄支持按類(lèi)型查詢(xún),并可對(duì)越限報(bào)警進(jìn)行更改設(shè)置。
監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)光伏發(fā)電的發(fā)電量可形成月棒圖及年度棒圖顯示,并折算成二氧化碳、二氧化硫減排量值;并可查看太陽(yáng)輻射強(qiáng)度趨勢(shì)曲線、風(fēng)速變化趨勢(shì)曲線顯示。
1.2 監(jiān)控結(jié)構(gòu)拓?fù)?/strong>
1.2.1大型地面電站
目前大型地面電站的監(jiān)控是從智能光伏匯流箱開(kāi)始的。匯流箱里集成了一個(gè)檢測(cè)模塊,這種模塊可以檢測(cè)每一個(gè)組串的電壓和電流信息。通過(guò)RS485通訊模塊輸入到最近的數(shù)據(jù)采集器中。
500KW的直流配電柜里一般匯聚了6-7路直流匯流箱,同時(shí)也配備了電壓電流測(cè)量設(shè)備。也通過(guò)RS485通訊模塊輸入到最近的數(shù)據(jù)采集器中。
500KW逆變器中集中了交、直流電流電壓傳感器??梢灾苯痈鷶?shù)據(jù)采集器直接通訊。

圖3 監(jiān)控拓?fù)?br />
1.2.2分布式電站(組串逆變器)若干臺(tái)逆變器通過(guò)幾路RS485接入到數(shù)據(jù)采集器中,通訊協(xié)議為Modbus-RTU。數(shù)據(jù)采集器與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用以太網(wǎng)通訊,通訊協(xié)議Modbus_TCP。電表的通訊方式為RS485,符合Modbus-RTU協(xié)議條件下可以直接接入數(shù)采,數(shù)采會(huì)自動(dòng)將ModbusRTU協(xié)議轉(zhuǎn)換成Modbus-TCP協(xié)議通過(guò)以太網(wǎng)與后臺(tái)通訊。

圖4 監(jiān)控拓?fù)?/div>
1.2.3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控
現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主要有兩部分功能:一部分是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)故障采取應(yīng)急啟??刂疲涣硪徊糠质峭ㄟ^(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上所安裝的人性化LCD顯示屏(中英文菜單)實(shí)時(shí)顯示各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、一定時(shí)間內(nèi)的歷史故障數(shù)據(jù)、總發(fā)電量數(shù)據(jù)和一定時(shí)間內(nèi)的歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)等,使現(xiàn)場(chǎng)巡查人員能夠方便、及時(shí)地掌握該設(shè)備的整體信息。LCD人機(jī)界面選擇液晶顯示器,選擇單片機(jī)進(jìn)行控制,通過(guò)Modbus協(xié)議與DSP控制板進(jìn)行通信。為了更清楚地了解當(dāng)前設(shè)備的各種信息并發(fā)送控制,液晶顯示屏的功能設(shè)計(jì)非常重要。LCD顯示屏上顯示運(yùn)行信息、故障記錄、啟??刂坪蛥⒘吭O(shè)置。運(yùn)行信息中顯示電網(wǎng)電壓、并網(wǎng)電流、輸出功率、電網(wǎng)頻率、機(jī)內(nèi)溫度、當(dāng)天發(fā)電量、月發(fā)電量、年發(fā)電量、總發(fā)電量、運(yùn)行時(shí)間等信息。參量設(shè)置界面可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘調(diào)整、電流給定、電壓給定、電量補(bǔ)償?shù)裙δ堋?br />
1.2.4 上位機(jī)監(jiān)控
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上裝有RS485通訊接口,采用Modbus通汛協(xié)議,采集的數(shù)據(jù)通過(guò)Rs485總線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)監(jiān)控室中實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信。上位機(jī)監(jiān)控功能是由本地監(jiān)控計(jì)算機(jī)完成的。監(jiān)控計(jì)算機(jī)上安裝有專(zhuān)門(mén)的監(jiān)控軟件,將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析,通過(guò)各種樣式的圖形圖表快速反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況,將需要的數(shù)據(jù)生成報(bào)表并打印導(dǎo)出,進(jìn)行更為專(zhuān)業(yè)的計(jì)算分析。操作人員通過(guò)該軟件輸入相應(yīng)的控帶0信息,改變?cè)O(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)遙控.本地監(jiān)控室中還有專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)的Web服務(wù)器,將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況發(fā)布到網(wǎng)上,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。在本地監(jiān)控計(jì)算機(jī)上采用C/S模式,實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)設(shè)備的監(jiān)控。
1.2.5 實(shí)際案例
某新能源有限公司20MW光伏發(fā)電集中成片示范項(xiàng)目按照數(shù)字化光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)硬件單元來(lái)配置硬件產(chǎn)品, 分為環(huán)境氣象站、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示及上傳系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集通訊系統(tǒng)、軟件管理系統(tǒng)四個(gè)部分??梢詫?shí)現(xiàn):光伏電站的數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、電壓轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)上傳等功能。
(1) 氣象站
硬件設(shè)備由輻照儀、風(fēng)速儀、風(fēng)向儀、電池板溫度傳感器、環(huán)境溫濕度傳感器、監(jiān)測(cè)控制盒、三角支架組成。環(huán)境設(shè)備固定安裝在德容子電站樓頂上,通過(guò)RS485屏蔽雙絞線接入到逆變器房,通過(guò)WL無(wú)線采集器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偛可衔粰C(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,同時(shí)系統(tǒng)采集環(huán)境監(jiān)測(cè)站的太陽(yáng)輻照度、環(huán)境溫濕度、電池板溫度、風(fēng)速、風(fēng)向環(huán)境實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示及上傳系統(tǒng)
在數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)系統(tǒng)中,以工控機(jī)為核心,旨在為電站項(xiàng)目構(gòu)建電站本地/遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)電站數(shù)據(jù)本地的存儲(chǔ)和處理以及滿(mǎn)足鑒衡數(shù)據(jù)驗(yàn)收要求。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及顯示系統(tǒng)可上傳逆變器設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和包括輻照度、日發(fā)電量、總發(fā)電量、CO2減排量,組件溫濕度,環(huán)境溫濕度在內(nèi)的實(shí)時(shí)信息。 為保證整個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性,在主站數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)系統(tǒng)中,主要設(shè)備包括:
1.工控機(jī)及顯示器1套:用于值班人對(duì)監(jiān)控裝置的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ),建立設(shè)備狀態(tài)綜合數(shù)庫(kù),并預(yù)留擴(kuò)展空間。配備19寸顯示器及鍵鼠,用于整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)、管理,可完成數(shù)據(jù)庫(kù)的定義、修改,系統(tǒng)參數(shù)的定義、修改,報(bào)表的制作、修改,以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、系統(tǒng)診斷;
2.網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1臺(tái):24口機(jī)架式網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳輸速率100Mbps,與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;
3.智能通訊前端服務(wù)器1臺(tái):光伏電站所有數(shù)據(jù)通過(guò)智能通訊前端服務(wù)器SmartLogg300將數(shù)據(jù)從本地上傳至鑒衡數(shù)據(jù)中心;
4.UPS不間斷電源:保護(hù)系統(tǒng)在突然斷電而影響正常工作,導(dǎo)致設(shè)備造成損害;
5.PC機(jī)操作站:用于整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)、管理,可完成數(shù)據(jù)庫(kù)的定義、修改,系統(tǒng)參數(shù)的定義、修改,報(bào)表的制作定義、修改,系統(tǒng)參數(shù)的定義、修改,報(bào)表的制作、修改,以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、系統(tǒng)診斷等工作; 以上設(shè)備集成在1臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)42U通訊柜中,機(jī)柜內(nèi)配置必要的數(shù)據(jù)通訊模塊,電源模塊,防雷保護(hù)模塊、斷路保護(hù)模塊等。
(3)數(shù)據(jù)采集通訊系統(tǒng)
電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散廣、距離遠(yuǎn)的特點(diǎn),數(shù)據(jù)采集通訊系統(tǒng)主要以WLAN為通訊傳輸方式。通過(guò)與業(yè)主溝通,數(shù)據(jù)采集通訊系統(tǒng)擬采用有線+無(wú)線結(jié)合的方式通訊

2.1 什么是光伏功率預(yù)測(cè)
太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源發(fā)電具有間歇性強(qiáng)、突變性大、可調(diào)度性弱等特點(diǎn),大規(guī)模接入后對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較為明顯的影響。該項(xiàng)技術(shù)是提高電網(wǎng)調(diào)峰能力、增強(qiáng)電網(wǎng)接納光電的能力、改善電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性與經(jīng)濟(jì)性的最為有效、經(jīng)濟(jì)的手段之一。從發(fā)電企業(yè)角度考慮,精準(zhǔn)的光伏功率預(yù)測(cè)將使得光電可以積極地參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),規(guī)避由供電的不可靠性而受到的經(jīng)濟(jì)懲罰。
打個(gè)比方,一個(gè)有1000人的小區(qū)樓下有一個(gè)儲(chǔ)蓄所。這個(gè)儲(chǔ)蓄所日常有50萬(wàn)的現(xiàn)金就可以應(yīng)對(duì)1000人存取款。幾年后這個(gè)地方又蓋了好幾個(gè)小區(qū)。這時(shí)候50萬(wàn)的現(xiàn)金儲(chǔ)備就肯定不夠用了。這時(shí)候就要對(duì)日常的存取款量進(jìn)行分析,上級(jí)銀行會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)分析是增加現(xiàn)金儲(chǔ)備,還是新增營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)。
2.2 光伏功率的重要作用
光伏發(fā)電具有間歇性、隨機(jī)性和波動(dòng)性,由此給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了一系列問(wèn)題,電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)傳統(tǒng)的做法只能采取拉閘限電這樣的辦法。隨著光伏發(fā)電站電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)比重的增加,光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)變得尤為重要,光伏功率預(yù)測(cè)越準(zhǔn),光伏并網(wǎng)給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)的影響就越小,就能夠有效的幫助電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)做好各類(lèi)電源的調(diào)度計(jì)劃。光伏功率預(yù)測(cè)越準(zhǔn),電網(wǎng)就會(huì)減少光伏限電,由此大大提高了電網(wǎng)消納陽(yáng)光的能力,進(jìn)而減少了由于限電給光伏業(yè)主帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失,增加了光伏電站投資回報(bào)率。
國(guó)際上最早進(jìn)行光伏預(yù)測(cè)研究的是美國(guó)科學(xué)家Jensenius,他在1981年提出了利用模式輸出統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行光伏預(yù)測(cè)的方法。
1.短期預(yù)測(cè)電站次日0時(shí)至未來(lái)72小時(shí)的功率預(yù)測(cè),時(shí)間分辨率為15分鐘一個(gè)點(diǎn),按調(diào)度要求進(jìn)行自動(dòng)上傳。
2.超短期預(yù)測(cè)電站未來(lái)15分鐘至4小時(shí)的功率預(yù)測(cè),時(shí)間分辨率為15分鐘一個(gè)點(diǎn),每15分鐘滾動(dòng)上傳至調(diào)度。
光功率預(yù)測(cè)是監(jiān)控的一種,由于專(zhuān)業(yè)性極強(qiáng),且只針對(duì)電網(wǎng)。除了技術(shù)人員很少了解這種設(shè)備的存在。我們可以認(rèn)為這種系統(tǒng)是不友好的。其實(shí)光伏系統(tǒng)里還有很多“不友好的系統(tǒng)”。
3 “不讓我們看的”監(jiān)控系統(tǒng)
3.1 電力系統(tǒng)安全性的重要
現(xiàn)在電力安全已經(jīng)成為一個(gè)世界性問(wèn)題,經(jīng)濟(jì)越發(fā)展,由電力系統(tǒng)造成的影響就越大,由電網(wǎng)造成的經(jīng)濟(jì)及政治的事件在國(guó)內(nèi)外也屢見(jiàn)不鮮。說(shuō)到電力安全生產(chǎn),人們往往想到的是不發(fā)生人身傷亡事故,不發(fā)生主要設(shè)備損壞事故,不發(fā)生火災(zāi),不發(fā)生系統(tǒng)大面積停電事故。大電力系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)越性,可以合理開(kāi)發(fā)與利用能源,節(jié)省投資與運(yùn)行費(fèi)用,增加對(duì)用戶(hù)的供電安全性等。各個(gè)地區(qū)可以互相交換電力,如我國(guó)從華中電網(wǎng)向華東上海和廣東供電. 但是大電網(wǎng)也帶來(lái)潛在威脅如局部電網(wǎng)某些個(gè)別問(wèn)題,特別是個(gè)別地區(qū),設(shè)備發(fā)生事故,影響將波及鄰近的廣大地區(qū),引起連鎖反應(yīng),發(fā)生大面積停電事故。僅2003 年,美國(guó)、加拿大、英國(guó)等國(guó)相繼出現(xiàn)大面積停電事故,其中8月14日美國(guó)及加拿大出現(xiàn)的大面積停電事故波及24000多平方公里、受影響的人達(dá)500 萬(wàn),僅美國(guó)紐約地區(qū)就停電29小時(shí),經(jīng)濟(jì)損失達(dá)120美元。
光伏發(fā)電要并入國(guó)家電網(wǎng),就必須受到國(guó)家電網(wǎng)的控制和調(diào)度。一個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng),從變壓器開(kāi)始到并網(wǎng)點(diǎn)之間的所有設(shè)備,斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、測(cè)量設(shè)備都需要被電網(wǎng)監(jiān)控,而且是電網(wǎng)的專(zhuān)網(wǎng)監(jiān)控。設(shè)備被監(jiān)控是因?yàn)?,是因?yàn)橐{(diào)度。電網(wǎng)專(zhuān)網(wǎng)監(jiān)控,是為了電網(wǎng)安全。
3.2電力系統(tǒng)“遠(yuǎn)動(dòng)”和“四遙”
由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn),能源中心和負(fù)荷中心一般相距甚遠(yuǎn),電力系統(tǒng)分布在很廣的地域,其中發(fā)電廠、變電所、電力調(diào)度中心和用戶(hù)之間的距離近則幾十公里,遠(yuǎn)則幾百公里甚至數(shù)千公里。要管理和監(jiān)控分布甚廣的眾多廠、所、站和設(shè)備、元器件的運(yùn)行工況,已不能用通常的機(jī)械聯(lián)系或電聯(lián)系來(lái)傳遞控制信息或反饋的數(shù)據(jù),必須借助于一種技術(shù)手段,這就是遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)。
它將各個(gè)廠、所、站的運(yùn)行工況(包括開(kāi)關(guān)狀態(tài)、設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)等)轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘?hào)形式,加上保護(hù)措施以防止傳輸過(guò)程中的外界干擾,經(jīng)過(guò)調(diào)制后,由專(zhuān)門(mén)的信息通道傳送到調(diào)度所。在調(diào)度所的中心站經(jīng)過(guò)反調(diào)制,還原為原來(lái)對(duì)應(yīng)于廠、所、站工況的一些信號(hào)再顯示出來(lái),供給調(diào)度人員監(jiān)控之用。調(diào)度人員的一些控制命令也可以通過(guò)類(lèi)似過(guò)程傳送到遠(yuǎn)方廠、所、站,驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象。這一過(guò)程實(shí)際上涉及遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控,所以,遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)是四遙的結(jié)合。
3.2.1 遙測(cè)
遙測(cè)信息是RTU采集到的電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)參數(shù),如發(fā)電機(jī)出力,母線電壓,系統(tǒng)中的潮流,有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷,線路電流,電度量等測(cè)量信息。
目前我們能見(jiàn)到監(jiān)控系統(tǒng),用于電站運(yùn)維的監(jiān)控系統(tǒng)。都屬于“遙測(cè)”這個(gè)范疇。主要的功能就是“能看見(jiàn)”看見(jiàn)電流、電壓的數(shù)據(jù)。如果用高靈敏度的測(cè)量?jī)x器,就能做到“看的清”。但是我們?cè)?ldquo;遙測(cè)”這次個(gè)層面上只能做到“看”,而不能“動(dòng)”。
3.2.2 遙信
遙信功能通常用于測(cè)量下列信號(hào),開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)、變壓器內(nèi)部故障綜合信號(hào)、保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)、通信設(shè)備運(yùn)行狀況信號(hào)、調(diào)壓變壓器抽頭位置信號(hào)。
說(shuō)的簡(jiǎn)單些,匯流箱里面有16個(gè)熔絲、一個(gè)斷路器、一個(gè)防雷器。
如果這18個(gè)設(shè)備都正常,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里就顯示18個(gè)“0”如果有幾個(gè)不工作了,就顯示相應(yīng)的幾個(gè)“1”。
不過(guò),目前從成本和必要性來(lái)說(shuō)。匯流箱、直流柜、逆變器都不會(huì)被“遙信”。
3.2.3遙控
遠(yuǎn)程控制。接受并執(zhí)行遙控命令,主要是分合閘,對(duì)遠(yuǎn)程的一些開(kāi)關(guān)控制設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
調(diào)度中心對(duì)遠(yuǎn)端的光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行分合閘的操作,這個(gè)操作是電力系統(tǒng)做的,業(yè)主做不了,也不能讓業(yè)主操作。
3.2.4 遙調(diào)
接受并執(zhí)行遙調(diào)命令,對(duì)遠(yuǎn)程的控制量設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試,如調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出功率。光伏電站沒(méi)有機(jī)械部件,能夠被遙調(diào)的設(shè)備不多。但是在電力系統(tǒng)中的作用非常重要。
1.2.3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控
現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主要有兩部分功能:一部分是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)故障采取應(yīng)急啟??刂疲涣硪徊糠质峭ㄟ^(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上所安裝的人性化LCD顯示屏(中英文菜單)實(shí)時(shí)顯示各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、一定時(shí)間內(nèi)的歷史故障數(shù)據(jù)、總發(fā)電量數(shù)據(jù)和一定時(shí)間內(nèi)的歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)等,使現(xiàn)場(chǎng)巡查人員能夠方便、及時(shí)地掌握該設(shè)備的整體信息。LCD人機(jī)界面選擇液晶顯示器,選擇單片機(jī)進(jìn)行控制,通過(guò)Modbus協(xié)議與DSP控制板進(jìn)行通信。為了更清楚地了解當(dāng)前設(shè)備的各種信息并發(fā)送控制,液晶顯示屏的功能設(shè)計(jì)非常重要。LCD顯示屏上顯示運(yùn)行信息、故障記錄、啟??刂坪蛥⒘吭O(shè)置。運(yùn)行信息中顯示電網(wǎng)電壓、并網(wǎng)電流、輸出功率、電網(wǎng)頻率、機(jī)內(nèi)溫度、當(dāng)天發(fā)電量、月發(fā)電量、年發(fā)電量、總發(fā)電量、運(yùn)行時(shí)間等信息。參量設(shè)置界面可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘調(diào)整、電流給定、電壓給定、電量補(bǔ)償?shù)裙δ堋?br />
1.2.4 上位機(jī)監(jiān)控
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上裝有RS485通訊接口,采用Modbus通汛協(xié)議,采集的數(shù)據(jù)通過(guò)Rs485總線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)監(jiān)控室中實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信。上位機(jī)監(jiān)控功能是由本地監(jiān)控計(jì)算機(jī)完成的。監(jiān)控計(jì)算機(jī)上安裝有專(zhuān)門(mén)的監(jiān)控軟件,將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析,通過(guò)各種樣式的圖形圖表快速反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況,將需要的數(shù)據(jù)生成報(bào)表并打印導(dǎo)出,進(jìn)行更為專(zhuān)業(yè)的計(jì)算分析。操作人員通過(guò)該軟件輸入相應(yīng)的控帶0信息,改變?cè)O(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)遙控.本地監(jiān)控室中還有專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)的Web服務(wù)器,將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況發(fā)布到網(wǎng)上,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。在本地監(jiān)控計(jì)算機(jī)上采用C/S模式,實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)設(shè)備的監(jiān)控。
1.2.5 實(shí)際案例
某新能源有限公司20MW光伏發(fā)電集中成片示范項(xiàng)目按照數(shù)字化光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)硬件單元來(lái)配置硬件產(chǎn)品, 分為環(huán)境氣象站、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示及上傳系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集通訊系統(tǒng)、軟件管理系統(tǒng)四個(gè)部分??梢詫?shí)現(xiàn):光伏電站的數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、電壓轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)上傳等功能。
(1) 氣象站
硬件設(shè)備由輻照儀、風(fēng)速儀、風(fēng)向儀、電池板溫度傳感器、環(huán)境溫濕度傳感器、監(jiān)測(cè)控制盒、三角支架組成。環(huán)境設(shè)備固定安裝在德容子電站樓頂上,通過(guò)RS485屏蔽雙絞線接入到逆變器房,通過(guò)WL無(wú)線采集器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偛可衔粰C(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,同時(shí)系統(tǒng)采集環(huán)境監(jiān)測(cè)站的太陽(yáng)輻照度、環(huán)境溫濕度、電池板溫度、風(fēng)速、風(fēng)向環(huán)境實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示及上傳系統(tǒng)
在數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)系統(tǒng)中,以工控機(jī)為核心,旨在為電站項(xiàng)目構(gòu)建電站本地/遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)電站數(shù)據(jù)本地的存儲(chǔ)和處理以及滿(mǎn)足鑒衡數(shù)據(jù)驗(yàn)收要求。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及顯示系統(tǒng)可上傳逆變器設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和包括輻照度、日發(fā)電量、總發(fā)電量、CO2減排量,組件溫濕度,環(huán)境溫濕度在內(nèi)的實(shí)時(shí)信息。 為保證整個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性,在主站數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)系統(tǒng)中,主要設(shè)備包括:
1.工控機(jī)及顯示器1套:用于值班人對(duì)監(jiān)控裝置的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ),建立設(shè)備狀態(tài)綜合數(shù)庫(kù),并預(yù)留擴(kuò)展空間。配備19寸顯示器及鍵鼠,用于整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)、管理,可完成數(shù)據(jù)庫(kù)的定義、修改,系統(tǒng)參數(shù)的定義、修改,報(bào)表的制作、修改,以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、系統(tǒng)診斷;
2.網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1臺(tái):24口機(jī)架式網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳輸速率100Mbps,與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;
3.智能通訊前端服務(wù)器1臺(tái):光伏電站所有數(shù)據(jù)通過(guò)智能通訊前端服務(wù)器SmartLogg300將數(shù)據(jù)從本地上傳至鑒衡數(shù)據(jù)中心;
4.UPS不間斷電源:保護(hù)系統(tǒng)在突然斷電而影響正常工作,導(dǎo)致設(shè)備造成損害;
5.PC機(jī)操作站:用于整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)、管理,可完成數(shù)據(jù)庫(kù)的定義、修改,系統(tǒng)參數(shù)的定義、修改,報(bào)表的制作定義、修改,系統(tǒng)參數(shù)的定義、修改,報(bào)表的制作、修改,以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、系統(tǒng)診斷等工作; 以上設(shè)備集成在1臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)42U通訊柜中,機(jī)柜內(nèi)配置必要的數(shù)據(jù)通訊模塊,電源模塊,防雷保護(hù)模塊、斷路保護(hù)模塊等。
(3)數(shù)據(jù)采集通訊系統(tǒng)
電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散廣、距離遠(yuǎn)的特點(diǎn),數(shù)據(jù)采集通訊系統(tǒng)主要以WLAN為通訊傳輸方式。通過(guò)與業(yè)主溝通,數(shù)據(jù)采集通訊系統(tǒng)擬采用有線+無(wú)線結(jié)合的方式通訊

圖5整站拓?fù)?br />
2.光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)2.1 什么是光伏功率預(yù)測(cè)
太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源發(fā)電具有間歇性強(qiáng)、突變性大、可調(diào)度性弱等特點(diǎn),大規(guī)模接入后對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較為明顯的影響。該項(xiàng)技術(shù)是提高電網(wǎng)調(diào)峰能力、增強(qiáng)電網(wǎng)接納光電的能力、改善電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性與經(jīng)濟(jì)性的最為有效、經(jīng)濟(jì)的手段之一。從發(fā)電企業(yè)角度考慮,精準(zhǔn)的光伏功率預(yù)測(cè)將使得光電可以積極地參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),規(guī)避由供電的不可靠性而受到的經(jīng)濟(jì)懲罰。
打個(gè)比方,一個(gè)有1000人的小區(qū)樓下有一個(gè)儲(chǔ)蓄所。這個(gè)儲(chǔ)蓄所日常有50萬(wàn)的現(xiàn)金就可以應(yīng)對(duì)1000人存取款。幾年后這個(gè)地方又蓋了好幾個(gè)小區(qū)。這時(shí)候50萬(wàn)的現(xiàn)金儲(chǔ)備就肯定不夠用了。這時(shí)候就要對(duì)日常的存取款量進(jìn)行分析,上級(jí)銀行會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)分析是增加現(xiàn)金儲(chǔ)備,還是新增營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)。
2.2 光伏功率的重要作用
光伏發(fā)電具有間歇性、隨機(jī)性和波動(dòng)性,由此給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了一系列問(wèn)題,電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)傳統(tǒng)的做法只能采取拉閘限電這樣的辦法。隨著光伏發(fā)電站電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)比重的增加,光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)變得尤為重要,光伏功率預(yù)測(cè)越準(zhǔn),光伏并網(wǎng)給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)的影響就越小,就能夠有效的幫助電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)做好各類(lèi)電源的調(diào)度計(jì)劃。光伏功率預(yù)測(cè)越準(zhǔn),電網(wǎng)就會(huì)減少光伏限電,由此大大提高了電網(wǎng)消納陽(yáng)光的能力,進(jìn)而減少了由于限電給光伏業(yè)主帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失,增加了光伏電站投資回報(bào)率。
國(guó)際上最早進(jìn)行光伏預(yù)測(cè)研究的是美國(guó)科學(xué)家Jensenius,他在1981年提出了利用模式輸出統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行光伏預(yù)測(cè)的方法。
1.短期預(yù)測(cè)電站次日0時(shí)至未來(lái)72小時(shí)的功率預(yù)測(cè),時(shí)間分辨率為15分鐘一個(gè)點(diǎn),按調(diào)度要求進(jìn)行自動(dòng)上傳。
2.超短期預(yù)測(cè)電站未來(lái)15分鐘至4小時(shí)的功率預(yù)測(cè),時(shí)間分辨率為15分鐘一個(gè)點(diǎn),每15分鐘滾動(dòng)上傳至調(diào)度。
光功率預(yù)測(cè)是監(jiān)控的一種,由于專(zhuān)業(yè)性極強(qiáng),且只針對(duì)電網(wǎng)。除了技術(shù)人員很少了解這種設(shè)備的存在。我們可以認(rèn)為這種系統(tǒng)是不友好的。其實(shí)光伏系統(tǒng)里還有很多“不友好的系統(tǒng)”。
3 “不讓我們看的”監(jiān)控系統(tǒng)
3.1 電力系統(tǒng)安全性的重要
現(xiàn)在電力安全已經(jīng)成為一個(gè)世界性問(wèn)題,經(jīng)濟(jì)越發(fā)展,由電力系統(tǒng)造成的影響就越大,由電網(wǎng)造成的經(jīng)濟(jì)及政治的事件在國(guó)內(nèi)外也屢見(jiàn)不鮮。說(shuō)到電力安全生產(chǎn),人們往往想到的是不發(fā)生人身傷亡事故,不發(fā)生主要設(shè)備損壞事故,不發(fā)生火災(zāi),不發(fā)生系統(tǒng)大面積停電事故。大電力系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)越性,可以合理開(kāi)發(fā)與利用能源,節(jié)省投資與運(yùn)行費(fèi)用,增加對(duì)用戶(hù)的供電安全性等。各個(gè)地區(qū)可以互相交換電力,如我國(guó)從華中電網(wǎng)向華東上海和廣東供電. 但是大電網(wǎng)也帶來(lái)潛在威脅如局部電網(wǎng)某些個(gè)別問(wèn)題,特別是個(gè)別地區(qū),設(shè)備發(fā)生事故,影響將波及鄰近的廣大地區(qū),引起連鎖反應(yīng),發(fā)生大面積停電事故。僅2003 年,美國(guó)、加拿大、英國(guó)等國(guó)相繼出現(xiàn)大面積停電事故,其中8月14日美國(guó)及加拿大出現(xiàn)的大面積停電事故波及24000多平方公里、受影響的人達(dá)500 萬(wàn),僅美國(guó)紐約地區(qū)就停電29小時(shí),經(jīng)濟(jì)損失達(dá)120美元。
光伏發(fā)電要并入國(guó)家電網(wǎng),就必須受到國(guó)家電網(wǎng)的控制和調(diào)度。一個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng),從變壓器開(kāi)始到并網(wǎng)點(diǎn)之間的所有設(shè)備,斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、測(cè)量設(shè)備都需要被電網(wǎng)監(jiān)控,而且是電網(wǎng)的專(zhuān)網(wǎng)監(jiān)控。設(shè)備被監(jiān)控是因?yàn)?,是因?yàn)橐{(diào)度。電網(wǎng)專(zhuān)網(wǎng)監(jiān)控,是為了電網(wǎng)安全。
3.2電力系統(tǒng)“遠(yuǎn)動(dòng)”和“四遙”
由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn),能源中心和負(fù)荷中心一般相距甚遠(yuǎn),電力系統(tǒng)分布在很廣的地域,其中發(fā)電廠、變電所、電力調(diào)度中心和用戶(hù)之間的距離近則幾十公里,遠(yuǎn)則幾百公里甚至數(shù)千公里。要管理和監(jiān)控分布甚廣的眾多廠、所、站和設(shè)備、元器件的運(yùn)行工況,已不能用通常的機(jī)械聯(lián)系或電聯(lián)系來(lái)傳遞控制信息或反饋的數(shù)據(jù),必須借助于一種技術(shù)手段,這就是遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)。
它將各個(gè)廠、所、站的運(yùn)行工況(包括開(kāi)關(guān)狀態(tài)、設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)等)轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘?hào)形式,加上保護(hù)措施以防止傳輸過(guò)程中的外界干擾,經(jīng)過(guò)調(diào)制后,由專(zhuān)門(mén)的信息通道傳送到調(diào)度所。在調(diào)度所的中心站經(jīng)過(guò)反調(diào)制,還原為原來(lái)對(duì)應(yīng)于廠、所、站工況的一些信號(hào)再顯示出來(lái),供給調(diào)度人員監(jiān)控之用。調(diào)度人員的一些控制命令也可以通過(guò)類(lèi)似過(guò)程傳送到遠(yuǎn)方廠、所、站,驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象。這一過(guò)程實(shí)際上涉及遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控,所以,遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)是四遙的結(jié)合。
3.2.1 遙測(cè)
遙測(cè)信息是RTU采集到的電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)參數(shù),如發(fā)電機(jī)出力,母線電壓,系統(tǒng)中的潮流,有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷,線路電流,電度量等測(cè)量信息。
目前我們能見(jiàn)到監(jiān)控系統(tǒng),用于電站運(yùn)維的監(jiān)控系統(tǒng)。都屬于“遙測(cè)”這個(gè)范疇。主要的功能就是“能看見(jiàn)”看見(jiàn)電流、電壓的數(shù)據(jù)。如果用高靈敏度的測(cè)量?jī)x器,就能做到“看的清”。但是我們?cè)?ldquo;遙測(cè)”這次個(gè)層面上只能做到“看”,而不能“動(dòng)”。
3.2.2 遙信
遙信功能通常用于測(cè)量下列信號(hào),開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)、變壓器內(nèi)部故障綜合信號(hào)、保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)、通信設(shè)備運(yùn)行狀況信號(hào)、調(diào)壓變壓器抽頭位置信號(hào)。
說(shuō)的簡(jiǎn)單些,匯流箱里面有16個(gè)熔絲、一個(gè)斷路器、一個(gè)防雷器。
如果這18個(gè)設(shè)備都正常,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里就顯示18個(gè)“0”如果有幾個(gè)不工作了,就顯示相應(yīng)的幾個(gè)“1”。
不過(guò),目前從成本和必要性來(lái)說(shuō)。匯流箱、直流柜、逆變器都不會(huì)被“遙信”。
3.2.3遙控
遠(yuǎn)程控制。接受并執(zhí)行遙控命令,主要是分合閘,對(duì)遠(yuǎn)程的一些開(kāi)關(guān)控制設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
調(diào)度中心對(duì)遠(yuǎn)端的光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行分合閘的操作,這個(gè)操作是電力系統(tǒng)做的,業(yè)主做不了,也不能讓業(yè)主操作。
3.2.4 遙調(diào)
接受并執(zhí)行遙調(diào)命令,對(duì)遠(yuǎn)程的控制量設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試,如調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出功率。光伏電站沒(méi)有機(jī)械部件,能夠被遙調(diào)的設(shè)備不多。但是在電力系統(tǒng)中的作用非常重要。
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光伏監(jiān)控

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本文標(biāo)題: 光伏電站中能看見(jiàn)的和不讓看的“監(jiān)控系統(tǒng)”
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