光伏区监控系统在光伏电站运营中的作用及发展趋势

徐艳华

（江苏林洋新能源科技有限公司，江苏南京 210004）

0 引言

光伏电站是指与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统，是国家近年来大力鼓励建设发展的绿色能源项目。作为光伏电站应用过程中的重要方面，监控自动化系统的接入方式至关重要。该项课题的研究，将会更好地提升对光伏电站接入自动化系统方式的分析与了解，从而通过有效的管理提升光伏电站的运营效益和运维效率，降低运维成本。

1 光伏区监控系统简述

监控系统服务器作为光伏区逆变器、汇流箱、箱逆变一体机等电气设备数据采集、处理、存储及网络管理的中心，以及光伏区数据采集传输系统的主要人机对话界面，用于设备图形及信息报表显示、事件顺序记录及故障报警状态显示和查询、光伏区电气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，等等。运维人员可通过监控主机对光伏区逆变器、汇流箱、箱逆变一体机等电气设备进行运行监测和操作控制，同时也使监控系统的维护、管理可完成数据库的定义、修改，系统参数的定义、修改以及网络维护、软件系统诊断等工作。对光伏区后台监控系统的维护仅允许在监控主机上进行，并具有安全性的登录保护。

光伏电站接入自动化系统监控后台采用开放式、分层分布式结构，系统纵向分为间隔层和站控层。间隔层采用电气单元设置的测控单元，站控层采用功能分布结构。间隔层与站控层之间采用单以太网结构。通信线缆通常使用RS485 屏蔽双绞线带铠光缆，以此保证传输速率并增加可靠性，部分项目为节省施工及材料成本，已采用LTE 通信方式。

（1）间隔层。间隔层负责完成升压站设备的控制监视，各测控单元可实现对相应设备的采集和控制。所有间隔层设备测控单元均应设置必要的人机接口设备，必要时自行完成就地监控功能。各间隔设备相对独立。光伏场区间隔层测控单元配置一个光伏集中监控单元。

（2）站控层。一般根据用户要求配置如下设备：①2 台监控主机（兼操作员站、工程师站），配置2 套，冗余配置。2 台配置可区分电站侧数据和光伏区数据，显示数据时互不干扰。②打印机配置2 套。A3A4 各1 套。打印实时设备运行信息，提高人工操作效率。

（3）网络设备。为满足网络通信的需要，按需要配置相应的传输介质转换设备（如光纤环网交换机、光电转换器）、接口熔接设备（如光纤接头盒）等。

2 光伏区后台系统功能

（1）设备数据采集和处理。光伏区监控系统实时采集光伏区逆变器、直流汇流箱、箱逆变一体机的遥测信号、遥信信号、告警信号等，保证逆变器高效和稳定运行。通过全部电站设备运行状况的集中监控、故障自动告警和专家级诊断，提高故障分析准确性和缩短故障处理时间，提高设备检修质量和生产安全性。通过生产运营工作的集中管理和统一指挥，实现备品配件等资源的优化配置和规范管理。

（2）建立数据库。数据库具有储存实时数据的功能并保存运行报表。

（3）控制及调节。具备对站内设备的实时控制及调节功能。

（4）防误闭锁。

（5）数据通信。

（6）系统自诊断。

（7）时钟对时。

（8）报文及记录分析。

（9）语音报警。

（10）培训仿真及软件开发。

（11）自恢复功能。

3 光伏区设备数据监视的重要性

（1）实时监测光伏区设备数据可以提升运维管理模式。①主动型。实施主动性的预防维护措施。运维计划的预防性和前瞻性。运维工作实时可追踪。②持续型。设备精细化管理。设备持续化管理。设备科学化管理。③精细型。标准化运维流程。完整有效的运维管理平台。精准的运维定位与管理。

（2）专家资源集中配置，提高管理效率。

（3）同类设备不同区域统一调度，降低库存风险。

（4）故障处理经验统一推广，提高运维效率。

图1 光伏电站

4 光伏区设备数据接入方案

（1）光伏区配置单独监控后台，实时采集光伏区逆变器、直流汇流箱等智能设备数据。光伏区监控后台可安装在开关站二次设备监控室内。

（2）监控系统采用符合DL/T 860（IEC 61850）标准的体系结构。规约支持南自IEC 103、南瑞继保IEC 103、南瑞科技103协议、IEC104 协议等。光伏区主设备及光伏区智能电气设备满足以上规约均可接入。

（3）光伏监控系统采用的通信手段主要包括工业RS485 总线、工业以太网、CAN 总线、无线4G LTE 等。

（4）针对光伏区逆变器的类型，可分为组串式逆变器接入光伏电站监控、集中式逆变器接入光伏电站监控及混合式接入光伏电站监控。①组串式逆变器接入光伏电站监控，光伏区用组串式逆变器，逆变器至数据采集器可以利用电力载波技术。箱变及智能设备可以通过RS485 或以太网接入数据采集设备。由数据采集器连成光纤环网接入监控系统。②集中式逆变器接入光伏电站监控，光伏区用集中式逆变器，逆变器、汇流箱等智能设备通过RS485 总线方式接入箱变测控，由箱变测控装置连成光纤环网接入监控系统。③混合式接入光伏电站监控，由组串式逆变器和集中式逆变器组成，数据组环网时可采用箱变测控或统一用同一类型的光纤环网交换机连成光纤环网接入监控系统。

（5）光伏区光缆敷设路径尽量同高压一次电缆一致，可节省施工成本。

（6）团队整体工作以电站高效管理为核心，多业务系统融合，各业务系统信息共享，同时要求保证关键信息安全。

光伏电站如图1 所示。

5 光伏区监控系统的发展趋势

（1）从粗放式分散管理转向智能集中化管理：①统一管理不同区域电站；②专家资源集中配置，提高管理效率；③同类设备不同区域统一调度，降低库存风险；④故障处理经验统一推广，提高运维效率。

（2）单个电站运营商管理规模越来越大，精细化程度越来越高：①数据粒度分类：逆变器级、组串级电流、组串级电压电流、组件级；②数据类型和数据量分类，包括逆变器运行状态和告警、组串运行状态及发电量、环境数据、电站及关键节点、运维统计数据、资产信息、设备的健康数据等。

（3）逐步实现大数据分析平台下的业务系统融合。一体化平台向大数据分析平台转变，用户整体工作以电站高效管理为核心，多业务系统融合，各业务系统信息共享，同时满足关键信息安全。

6 结束语

加强对光伏电站光伏区信息接入的研究分析，对于其取得良好实践效果意义十分重要。可以提高电站运行的管理效率，提升生产运行管理水平，降低生产运行和设备维护成本。