大型并网光伏电站计算机监控系统探讨

兰洋+潘甲龙+刘细亮

摘 要：文章探讨了大型并网光伏电站的计算机监控系统，详细介绍了其网络结构和系统配置，讨论了环形网络和星形网络的不同设备配置，同时给出了计算机监控系统的基本功能和监控系统各层设备的基本技术要求，可以作为光伏电站计算机监控系统设计的参考。

关键词：并网光伏电站；计算机监控系统；设备配置

引言

随着光伏发电技术的日益成熟，大型兆瓦级并网光伏电站在国内大量的建设。大型并网光伏电站一般采用分块发电、多支路并网的技术方案，系统分成若干个光伏并网发电单元，每一个光伏发电单元分别经过逆变升压后经高压配电装置汇集，然后并入电网。光伏电站占地面积大，发电设备分散布置，多级并联等特点，使光伏电站的计算机监控系统与常规电站具有较大的区别。本文以一个常见的20MW容量35kV高压并网的光伏电站为例，对光伏电站的计算机监控系统配置做以探讨。

1 计算机监控系统网络结构

根据光伏发电的特点，计算机监控系统采用开放式分层分布系统，系统按照三层结构设计，由三层控制设备和两层网络设备组成，三层控制设备包括：现地层设备、控制层设备和场站层设备，网络层包括场站层网络和现地层网络。站控层设备需按变电站远景规模配置，控制层和现地层设备按本期实际建设规模配置。场站层和控制层设备布置在电站主控制楼内的计算机室及主控制室内，现地层设备分散布置在光伏电站各发电子方阵中[1]。

计算机监控系统网路包括场站层网络和现地层

网络，场站层网络为星形网络结构，而现地层网络可采用环形和星形两种网络结构。

20MW光伏电站光伏区一般设置20个1MW光伏发电子方阵，每个发电子方阵配置现地数据采集装置1台，环形网络结构为每10个发电子方针组成1个光纤以太环网，共形成2个光纤以太环网，光纤环网接入环网交换机，如图1所示环形网络的安全性较高。星形网络结构为20个1MW光伏发电子方阵的数据采集柜采用星形结构接入光纤交换机，如图2所示。星形网络结构的优点是结构简单，但安全性较低。

现地层每个光伏发电方阵内配置数据采集装置1台，采集一个方阵内所有汇流箱、逆变器和升压变压器测控装置的数据，其网络结构如3所示，数据采集装置通过RS485总线通讯方式，每一路RS485输入可接入多个同类设备。

2 计算机监控系统配置

2.1 场站层设备配置

计算机监控系统场站层设备的配置与常规变电站配置基本相同，其主要功能是接收控制层设备的所有上送数据，供运行人员监视，并与调度系统通讯。但并网光伏电站需配置光功率预测系统和功率控制系统。

场站层设备主要包括主机、操作员工作站、远动工作站等。主机双机冗余配置，监控主机用作站控层数据收集、处理。操作员站是站内监控系统的主要人机界面，用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达。

2.2 控制层设备配置

控制层设备的主要功能是：接收现地层设备的采集数据，整理后根据需要上送至场站层；同时接收场站层的控制指令，并下发指令至现地层设备。实现发电单元的实时数据库功能。

控制层设备主要包括：控制层接入交换机、通讯管理机，继电保护和安全自动装置及其他智能装置。环形网络和星形网络配置的区别在于控制层接入交换机，环形网络每个环网需配置1台光口环网交换机，星形网络配置1台满足要求的光口交换机。

2.3 现地层设备配置

现地层每个光伏发电方阵中设置通讯柜1面，可布置在逆变器室内，柜内配置数据采集装置1台，交换机、光电转换装置等。

汇流箱内设置监控装置采集直流断路器及熔断器状态、各路电流、电压等信号，对太阳电池组串工作状态及直流线路状态及线损进行监控和管理。

逆变器就地监控装置可监控逆变器直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、逆变器机内温度、频率、功率因数、当前发电功率、日发电量、累计发电量、累计CO2减排量、每天发电功率曲线图、逆变器的运行状态和故障信息等。其故障信息至少应包括电网电压过高、电网电压过低、电网频率过高、电网频率过低、直流电压过高、直流电压过低、逆变器过载、逆变器过热、逆变器短路、散热器过热、逆变器孤岛、DSP故障、通讯失败[2]。

箱式变电站内设测控装置，可测量箱变高低压侧电流、电压、箱变温度，监控箱变内高压侧熔断器动作信号、低压侧自动开关动作信号、变压器瓦斯等非电量信号。

3 结束语

本文讨论了大型并网光伏电站计算机监控系统的网络结构和系统配置，可为光伏电站计算机监控系统的设计和设备配置作参考。在计算机和通讯技术快速发展的今天，集成化水平越来越高，光伏电站计算机监控系统的装置也在不断更新换代，但因光伏发电的特点，其网络结构不会有大的变化。

参考文献

[1]黄海宏，朱晶晶，梁平.通用型光伏电站监控系统的研制[J].电气自动化，2010（5）：30-33.

[2]张筱文，郑建勇.光伏电站监控系统的设计[J].电工电气，2010（9）：12-20.

作者简介：兰洋（1982-），男，陕西宜川人，毕业于西安交通大学电气工程与自动化毕业，现就职于特变电工新疆新能源股份有限公司，主要从事光伏电站设计工作。endprint

摘 要：文章探讨了大型并网光伏电站的计算机监控系统，详细介绍了其网络结构和系统配置，讨论了环形网络和星形网络的不同设备配置，同时给出了计算机监控系统的基本功能和监控系统各层设备的基本技术要求，可以作为光伏电站计算机监控系统设计的参考。

关键词：并网光伏电站；计算机监控系统；设备配置

引言

随着光伏发电技术的日益成熟，大型兆瓦级并网光伏电站在国内大量的建设。大型并网光伏电站一般采用分块发电、多支路并网的技术方案，系统分成若干个光伏并网发电单元，每一个光伏发电单元分别经过逆变升压后经高压配电装置汇集，然后并入电网。光伏电站占地面积大，发电设备分散布置，多级并联等特点，使光伏电站的计算机监控系统与常规电站具有较大的区别。本文以一个常见的20MW容量35kV高压并网的光伏电站为例，对光伏电站的计算机监控系统配置做以探讨。

1 计算机监控系统网络结构

根据光伏发电的特点，计算机监控系统采用开放式分层分布系统，系统按照三层结构设计，由三层控制设备和两层网络设备组成，三层控制设备包括：现地层设备、控制层设备和场站层设备，网络层包括场站层网络和现地层网络。站控层设备需按变电站远景规模配置，控制层和现地层设备按本期实际建设规模配置。场站层和控制层设备布置在电站主控制楼内的计算机室及主控制室内，现地层设备分散布置在光伏电站各发电子方阵中[1]。

计算机监控系统网路包括场站层网络和现地层

网络，场站层网络为星形网络结构，而现地层网络可采用环形和星形两种网络结构。

20MW光伏电站光伏区一般设置20个1MW光伏发电子方阵，每个发电子方阵配置现地数据采集装置1台，环形网络结构为每10个发电子方针组成1个光纤以太环网，共形成2个光纤以太环网，光纤环网接入环网交换机，如图1所示环形网络的安全性较高。星形网络结构为20个1MW光伏发电子方阵的数据采集柜采用星形结构接入光纤交换机，如图2所示。星形网络结构的优点是结构简单，但安全性较低。

现地层每个光伏发电方阵内配置数据采集装置1台，采集一个方阵内所有汇流箱、逆变器和升压变压器测控装置的数据，其网络结构如3所示，数据采集装置通过RS485总线通讯方式，每一路RS485输入可接入多个同类设备。

2 计算机监控系统配置

2.1 场站层设备配置

计算机监控系统场站层设备的配置与常规变电站配置基本相同，其主要功能是接收控制层设备的所有上送数据，供运行人员监视，并与调度系统通讯。但并网光伏电站需配置光功率预测系统和功率控制系统。

场站层设备主要包括主机、操作员工作站、远动工作站等。主机双机冗余配置，监控主机用作站控层数据收集、处理。操作员站是站内监控系统的主要人机界面，用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达。

2.2 控制层设备配置

控制层设备的主要功能是：接收现地层设备的采集数据，整理后根据需要上送至场站层；同时接收场站层的控制指令，并下发指令至现地层设备。实现发电单元的实时数据库功能。

控制层设备主要包括：控制层接入交换机、通讯管理机，继电保护和安全自动装置及其他智能装置。环形网络和星形网络配置的区别在于控制层接入交换机，环形网络每个环网需配置1台光口环网交换机，星形网络配置1台满足要求的光口交换机。

2.3 现地层设备配置

现地层每个光伏发电方阵中设置通讯柜1面，可布置在逆变器室内，柜内配置数据采集装置1台，交换机、光电转换装置等。

汇流箱内设置监控装置采集直流断路器及熔断器状态、各路电流、电压等信号，对太阳电池组串工作状态及直流线路状态及线损进行监控和管理。

逆变器就地监控装置可监控逆变器直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、逆变器机内温度、频率、功率因数、当前发电功率、日发电量、累计发电量、累计CO2减排量、每天发电功率曲线图、逆变器的运行状态和故障信息等。其故障信息至少应包括电网电压过高、电网电压过低、电网频率过高、电网频率过低、直流电压过高、直流电压过低、逆变器过载、逆变器过热、逆变器短路、散热器过热、逆变器孤岛、DSP故障、通讯失败[2]。

箱式变电站内设测控装置，可测量箱变高低压侧电流、电压、箱变温度，监控箱变内高压侧熔断器动作信号、低压侧自动开关动作信号、变压器瓦斯等非电量信号。

3 结束语

本文讨论了大型并网光伏电站计算机监控系统的网络结构和系统配置，可为光伏电站计算机监控系统的设计和设备配置作参考。在计算机和通讯技术快速发展的今天，集成化水平越来越高，光伏电站计算机监控系统的装置也在不断更新换代，但因光伏发电的特点，其网络结构不会有大的变化。

参考文献

[1]黄海宏，朱晶晶，梁平.通用型光伏电站监控系统的研制[J].电气自动化，2010（5）：30-33.

[2]张筱文，郑建勇.光伏电站监控系统的设计[J].电工电气，2010（9）：12-20.

作者简介：兰洋（1982-），男，陕西宜川人，毕业于西安交通大学电气工程与自动化毕业，现就职于特变电工新疆新能源股份有限公司，主要从事光伏电站设计工作。endprint

摘 要：文章探讨了大型并网光伏电站的计算机监控系统，详细介绍了其网络结构和系统配置，讨论了环形网络和星形网络的不同设备配置，同时给出了计算机监控系统的基本功能和监控系统各层设备的基本技术要求，可以作为光伏电站计算机监控系统设计的参考。

关键词：并网光伏电站；计算机监控系统；设备配置

引言

随着光伏发电技术的日益成熟，大型兆瓦级并网光伏电站在国内大量的建设。大型并网光伏电站一般采用分块发电、多支路并网的技术方案，系统分成若干个光伏并网发电单元，每一个光伏发电单元分别经过逆变升压后经高压配电装置汇集，然后并入电网。光伏电站占地面积大，发电设备分散布置，多级并联等特点，使光伏电站的计算机监控系统与常规电站具有较大的区别。本文以一个常见的20MW容量35kV高压并网的光伏电站为例，对光伏电站的计算机监控系统配置做以探讨。

1 计算机监控系统网络结构

根据光伏发电的特点，计算机监控系统采用开放式分层分布系统，系统按照三层结构设计，由三层控制设备和两层网络设备组成，三层控制设备包括：现地层设备、控制层设备和场站层设备，网络层包括场站层网络和现地层网络。站控层设备需按变电站远景规模配置，控制层和现地层设备按本期实际建设规模配置。场站层和控制层设备布置在电站主控制楼内的计算机室及主控制室内，现地层设备分散布置在光伏电站各发电子方阵中[1]。

计算机监控系统网路包括场站层网络和现地层

网络，场站层网络为星形网络结构，而现地层网络可采用环形和星形两种网络结构。

20MW光伏电站光伏区一般设置20个1MW光伏发电子方阵，每个发电子方阵配置现地数据采集装置1台，环形网络结构为每10个发电子方针组成1个光纤以太环网，共形成2个光纤以太环网，光纤环网接入环网交换机，如图1所示环形网络的安全性较高。星形网络结构为20个1MW光伏发电子方阵的数据采集柜采用星形结构接入光纤交换机，如图2所示。星形网络结构的优点是结构简单，但安全性较低。

现地层每个光伏发电方阵内配置数据采集装置1台，采集一个方阵内所有汇流箱、逆变器和升压变压器测控装置的数据，其网络结构如3所示，数据采集装置通过RS485总线通讯方式，每一路RS485输入可接入多个同类设备。

2 计算机监控系统配置

2.1 场站层设备配置

计算机监控系统场站层设备的配置与常规变电站配置基本相同，其主要功能是接收控制层设备的所有上送数据，供运行人员监视，并与调度系统通讯。但并网光伏电站需配置光功率预测系统和功率控制系统。

场站层设备主要包括主机、操作员工作站、远动工作站等。主机双机冗余配置，监控主机用作站控层数据收集、处理。操作员站是站内监控系统的主要人机界面，用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达。

2.2 控制层设备配置

控制层设备的主要功能是：接收现地层设备的采集数据，整理后根据需要上送至场站层；同时接收场站层的控制指令，并下发指令至现地层设备。实现发电单元的实时数据库功能。

控制层设备主要包括：控制层接入交换机、通讯管理机，继电保护和安全自动装置及其他智能装置。环形网络和星形网络配置的区别在于控制层接入交换机，环形网络每个环网需配置1台光口环网交换机，星形网络配置1台满足要求的光口交换机。

2.3 现地层设备配置

现地层每个光伏发电方阵中设置通讯柜1面，可布置在逆变器室内，柜内配置数据采集装置1台，交换机、光电转换装置等。

汇流箱内设置监控装置采集直流断路器及熔断器状态、各路电流、电压等信号，对太阳电池组串工作状态及直流线路状态及线损进行监控和管理。

逆变器就地监控装置可监控逆变器直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、逆变器机内温度、频率、功率因数、当前发电功率、日发电量、累计发电量、累计CO2减排量、每天发电功率曲线图、逆变器的运行状态和故障信息等。其故障信息至少应包括电网电压过高、电网电压过低、电网频率过高、电网频率过低、直流电压过高、直流电压过低、逆变器过载、逆变器过热、逆变器短路、散热器过热、逆变器孤岛、DSP故障、通讯失败[2]。

箱式变电站内设测控装置，可测量箱变高低压侧电流、电压、箱变温度，监控箱变内高压侧熔断器动作信号、低压侧自动开关动作信号、变压器瓦斯等非电量信号。

3 结束语

本文讨论了大型并网光伏电站计算机监控系统的网络结构和系统配置，可为光伏电站计算机监控系统的设计和设备配置作参考。在计算机和通讯技术快速发展的今天，集成化水平越来越高，光伏电站计算机监控系统的装置也在不断更新换代，但因光伏发电的特点，其网络结构不会有大的变化。

参考文献

[1]黄海宏，朱晶晶，梁平.通用型光伏电站监控系统的研制[J].电气自动化，2010（5）：30-33.

[2]张筱文，郑建勇.光伏电站监控系统的设计[J].电工电气，2010（9）：12-20.

作者简介：兰洋（1982-），男，陕西宜川人，毕业于西安交通大学电气工程与自动化毕业，现就职于特变电工新疆新能源股份有限公司，主要从事光伏电站设计工作。endprint