SolarKE光伏发电智能监控系统的应用和实现

张成锁 李春海 刘彩坤

（石家庄科林电气股份有限公司）

SolarKE光伏发电智能监控系统的应用和实现

张成锁 李春海 刘彩坤

（石家庄科林电气股份有限公司）

SolarKE光伏发电智能监控系统是面向大、中、小型分布式光伏发电项目的新一代智能化计算机监控系统。系统采用先进的开放式、分布式应用环境的网络管理技术、面向对象数据库技术、跨平台的可视化技术、中间件技术、Web技术、最新的国际标准等，并以B/S架构为主、集分布式光伏发电数据采集、大数据处理与存储、数据挖掘与分析、多用户终端监控浏览为一体。

分布式光伏发电；面向对象数据库技术；跨平台的可视化技术；B/S架构

0 引言

SolarKE光伏发电智能监控系统秉承了电力系统配电自动化领域的成功经验，严格按照RUP迭代化大型软件开发方法而开发，该系统汲取了国内外同类系统的精华，能完全满足数年内光伏发电系统客户的需求。SolarKE光伏发电智能监控系统以分布式光伏发电监控需求为设计的出发点，充分考虑到集中式与分布式、站端系统与监控中心、系统规模大小等，采用先进的云计算技术、物联网技术、网络通信技术、Web开发技术等各种先进技术，采集分布全球各地的分布式发电及光伏电站的实时数据，达到在线实时监测、故障分析、发电功率预测等功能，实现互联网发布，通过电脑/手机/平板电脑随时随地关注电站状况，对光伏发电项目及光伏电站进行实时准确地监控，确保光伏发电及光伏电站安全可靠地运行，节省人力物力财力。

1 光伏发电智能监控系统架构

1.1 系统硬件架构

光伏发电智能监控系统由数据采集服务器集群、数据服务器、Web发布服务器、工程师工作站等组成，使用开放式网络系统实现连接，采用分布式技术，服务既可以集于一台服务器、也可以基于多台服务器，充分满足大、中、小型用户，如图1所示。

图1 光伏发电智能监控系统

主网的双网配置是完成负荷平衡及热备用双重功能，在双网正常情况下，双网以负荷平衡工作，一旦其中一网故障，另一网完成接替全部通信负荷，保证实时系统的100%可靠性。

（1）数据采集服务器集群

数据采集服务器集群，通过光纤、GPRS或无线专网与采集器通讯，采集现场实时数据信息。

（2）数据中心服务器

负责整个系统数据处理工作、进行各种统计运算、产生报警信息。并负责数据的采样存储工作。

（3）Web服务器

Web服务器是运行Web服务程序的计算机，负责向用户发布光伏系统实时数据、历史数据、提供各种报表查询等。

（4）工程师工作站

工程师工作站主要进行系统常规维护的工作站，用户可在当地使用。并且可以通过远方拨号登录到工作站进行远方维护。

1.2 系统软件架构

1）硬件平台：RISC/ALPHA、DELL、IBM、HP、Intel、或SUN等系列机型。

2）操作系统内核：UNIX/WINDOWS系列。

3）网络：遵循ISO-OSI七层网络参考模型、TCP/ IP、X.25、PPP等。

4）图形人机接口：X-WINDOW；OSI/MOTIF，Qt。

5）语言：C++，Qt, Java，Javascript,Jsp。

6）数据库： Oracle、SQL Server。

2 系统功能及特点

2.1 采集器

1）采用RS485/232网络接口方式，实现兼容采集不同厂家各种型号的逆变器、汇流箱、环境监测仪、电能计量表等运行数据。支持MODBUS、IEC101、IEC103、IEC104、CDT等各种规约。

2）支持WiFi/GPRS网络通信方式，实现采集数据上传监控中心，支持双通道互为备用。

3）实现逆变器档案信息动态获取，自动维护功能，主动上报逆变器档案，支持逆变器设备即插即用。

4）支持风力、光照、温湿度等环境信息的数据采集。

2.2 软件系统

1）基于云计算架构，整合服务器、存储、网络设备，实现高度的虚拟化，高度的模块化、高度的自动化、具备较高绿色节能程度的云数据中心。

2）基于物联网技术，通过智能化识别，实现电站逆变器采集器的即插即用。以及基于云计算SaaS营运模式，通过内网或者互联网环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供个性化的实时在线监测、报警联动、远程维护、统计报表、决策支持。

3）建立采集服务器集群、云数据存储中心。保证海量数据接入的稳定性、安全性、完整性。采集服务器出现故障，不影响系统正常运行，保障数据不丢失。

4）通过网页发布的在线组态图形技术，实现传统组态监控与Web监控完美结合，定制任意组态图形在Web及手机终端上完美展现。如图2所示。

图2

5）本地监控与云端监控兼容模式，可根据需要建立本地监控系统，也可加入云监控系统。

6）实现系统智能告警，短信通知功能。逆变器采集效率异常、故障等告警信息，用户可在线定制短信通知功能，及时获知电站运行状况，如图3所示。

图3

7）实现大数据挖掘分析、实现发电效率评估、智能故障分析、发电功率预测等功能，为用户提供分析结果报表，如图4所示。

图4

8）实现电站在线托管、电站在线巡检功能。定期对分布式光伏发电项目及光伏电站进行在线巡检和维护，及时发现问题并予以修复。

9）基于Android技术，实现电脑/手机/平板电脑等终端随时随地接入云数据中心，在线监测电站运行状况，实现实时数据、曲线、棒图、表格等多种形式展示，如图5所示。

图5

2.3 技术指标

（1）数据容量指标

数字量（输入、输出） ≥1280000

模拟量（输入、输出） ≥1280000

电度量（输入、输出） ≥80000

采集器个数≥20000

采集设备个数(单个采集器) ≥20

（2）可靠性指标

系统年可用率≥99.99%

双机系统可用率≥99.99%

系统与标准时间误差 ≤2ms

（3）数据精度

电流、电压≤0.1%

有功、无功≤0.3%

电网频率≤0.01Hz

直流采样测量值 ≤0.2%

遥测合格率≥99.999%

遥信响应率：100%

事故报警正确率：100%

（4）切换时间

热备用双机切换时间≤2 s

冷备用双机切换时间≤5 min

（5）CPU及网络负载率

所有服务器的CPU平均负荷率：

正常情况下≤20%

电力系统故障情况下≤40%

网络的平均负荷率：

正常情况下≤10%

电力系统故障情况下≤20%

3 结束语

SolarKE光伏发电智能监控系统是面向大、中、小型分布式光伏发电项目的新一代智能化计算机监控系统。采用先进的云计算技术、物联网技术等各种先进技术，采集分布全球各地的分布式发电及光伏电站的实时数据，达到在线实时监测、故障分析、发电功率预测等功能，确保光伏发电及光伏电站安全可靠地运行，具有显著的经济效益。

2017-03-07）