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光伏監控運維平臺接入方案

發布時間： 2022-09-08　　點擊次數： 3081次

1.項目概況

1.1.項目規模

本工程總裝機容量為6403.65kWp，組件功率為550Wp，共安裝組件11643塊，擬采用分塊發電、0.4kV并網方案。項目由4個廠房屋頂8個發電單元組成，組件采用沿屋頂平鋪的安裝方式。

在2#屋頂布置5991塊550Wp單晶硅光伏組件，直流側共計容量3295.05kWp，設置110kW逆變器25臺、50kW逆變器1臺、匯流箱10臺；在3#屋頂布置1461塊550Wp單晶硅光伏組件，共803.55kWp，設置110kW逆變器6臺、50kW逆變器1臺、匯流箱2臺；在4#屋頂布置537塊550Wp單晶硅光伏組件，共295.35kWp，設置110kW逆變器2臺、50kW逆變器1臺、匯流箱1臺；在6#屋頂布置3654塊550Wp單晶硅光伏組件，共2009.7kWp，設置110kW逆變器16臺、匯流箱6臺。

1.2.概述

光伏電站主要由光伏陣列、匯流箱、逆變器、低壓并網柜、升壓變等組成，最后產生交流并入電網或者分配到配電側供負載使用。目前光伏電站基本都采用組串式逆變器組建分布式或者集中式電站。整個電站系統包括：現場設備層、網絡層和站控層三部分組成，采用光纖以太網實現網絡互聯，提供電站：設備監控、視頻監控和運行管理、遠程管理。部分小規模分布式屋頂光伏、車棚光伏由于網絡布線不方便，而采用無線傳輸數據的方式。

2.系統方案

為了滿足光伏監控系統的要求，達到對光伏設備、光伏計量的多方位監控，使有關人員做出反應，采取措施，并對相關設備進行集中監控、集中維護和集中管理。監控系統設計遵循以下原則：

標準化

整個監控系統的設計符合國家標準或國際標準。系統軟件、硬件均采用標準化設計，提供開放的接口，可與不同供應商的設備及軟件系統互聯互通。

穩定性

能源數據采集器采用嵌入式實時Linux操作系統和專用的硬件結構，性能穩定可靠，保證系統整體的穩定，尤其適合在環境比較復雜、可靠性要求較高的環境中運行。WEB系統平臺采用J2EE業內專業級的開發框架，滿足大數據采集、大容量數據存儲和高并發的數據訪問請求。

經濟性

系統開發運行平臺均采用當今最為通用的各種操作系統和開發工具，充分利用了我們在其它監控領域中成功應用的中間件和模塊，大大減少在系統平臺方面的投入，具有高的性價比。

先進性

基于組態軟件的設計理念，以一套通用平臺，解決光伏數據采集、本地SCADA監控、云平臺數據分析、手機App運維管理。四維一體的解決方案推動分布式光伏運維平臺智能化。

擴展性

整個系統具有進一步擴展功能的能力，可以很好的適應現代智能管控的需求。保證用戶在系統上進行有效的開發和使用，并為今后的發展提供一個良好的環境。可充分利用和保護現有網絡資源便于當前以及以后的擴建；平臺服務器具備擴展和堆疊能力，便于不同級別的中心整合與擴建，系統必須具有很強的監控點數、存儲空間擴容能力。

實用性

以實時數據庫為依托，可多用戶多畫面實時監控、遠程控制、可連接多種報警設備滿足用戶的監控要求。

安全性

平臺監控系統安全性在管理中是關鍵問題之一，安全性分為數據安全和信息安全，在上述三方面有如下要求：

數據安全：對數據進行多級別、分布式的存儲，數據不容易受到破壞。數據的AES加密機制，保證數據在網絡傳輸過程中的安全，不會被截獲、篡改和利用；

信息安全：所有配置信息、管理信息、日志信息均存放在中心數據庫，實行信息集中管理；

分級授權：對下屬管理員的應用功能、訪問范圍進行授權。由下屬管理員對所屬機構操作員的應用功能、訪問范圍進行授權和管理。

3.系統建設目標

3.1.系統建設

該系統可以幫助分布式光伏監控部門實現現場的無人值守或者少人值守，可以實現對光伏配電運營情況的實時監控、運營數據的分析和故障信息的報警提示，逐步推動電力監控的自動化、集中化和智能化。

系統建設分為2部分實施，一部分籌備數據采集，達到所有設備數據可以正確傳輸到平臺，平臺提供基礎的功能模塊，對數據的可視化有完整的顯示；二部分對數據進行深度分析和利用，以數據為基礎挖掘數據本身的價值，結合用戶生產實際環境，指導用戶進行光伏設備的信息搜集、優化配電運行、以達到電能能效的。

3.2.光伏監控系統

光伏運維系統以互聯網+光伏運維服務為目標，實現電力系統的“智能云運維”。

項目實施的整體經濟效益目標如下：

為客戶提供基于云平臺的WEB方式數據監控業務，從而取消原傳統的監控SCADA運行值班系統；

為客戶提供基于云平臺的運維響應、及調度指揮系統，通過APP實時調度企業運維人員或設備運維服務人員，能夠快速鎖定故障，及時處理故障，減少故障對企業生產的影響，減低損失；

為客戶管理層提供基于云平臺的WEB和APP方式的智能分析系統，達到對運行工況、運行效率、運行分析、能效、系統管理等方面的智能分析評估業務。

4.整體方案

4.1.軟件構架

軟件主用功能模塊體現在實時監控、智能分析和在線運維上，實時監控提供實時與歷史的在線數據監控功能；智能分析提供包括數據、波形、故障預警、容錯、用電質量和能效的分析及報告；在線運維體現了在線服務的功能模塊，實現在線報修，在線監控，故障分析，維修管理等內容。主要功能顯示如下：

4.2.接入結構圖

整個系統分為4層結構，其中設備層指光伏電力等設備；采集層指具有本地采集，并按規約上傳的數據采集器；傳輸層分為2個部分，一部分的功能在采集器，具有加密/認證、斷點續傳、自描述、智能控制功能，另一部分在前置通訊服務器，提供在線接入，加密授權，設備在線管理等功能；應用層為數據服務器和web服務器，提供云運維業務功能模塊。

系統結構圖如下所示：

視頻監控拓撲圖：

5.數據接入方式

數據接入方式需要根據電站現場的情況來決定。目前主要有三類：本地SCADA接入、遠程云服務接入和通訊管理機接入，（本項目選擇第3種方式）具體如下：

5.1.本地scada接入

如果本地有SCADA監控系統，則優先從SCADA系統里面通過其開放的數據接口，獲取設備數據。此方式，一方面可以減少加裝設備、網絡布線、通訊調試這些過程；另一方面，不用破壞現場既有的設備運行環境，程度保證了原有系統的完整性。本地SCADA系統提供的常見接口包括：http協議，modbusTCP協議等。通過SCADA提供的接口，可以將數據傳輸到通訊管理機或者本地工作站。其工作示意圖如下：

5.2.遠程云服務器接入

對于現場已經將數據接入到了第三方云平臺中，此時如果要獲取電站的數據就需要與第三方的云平臺進行對接。第三方云平臺需要開放相應的接口，供采集方使用。常用的開放接口形式包括：RestfulAPI、Mqtt、WebServicet、數據庫接口等方式。這種形式的接入，一般都是直接采用平臺與平臺之間的對接，完成數據采集工作。其工作示意圖如下：

5.3.通訊管理機接入

針對本地沒有任何SCADA監控系統，需要根據現場的光伏設備自行采集數據的現場，可以依托通訊管理機進行數據的集中采集和上傳。整個采集與傳輸過程包括：

1）布線。匯流箱，逆變器，并網柜等這些設備需要通過485通訊線纜連接到通訊管理機的RS485端子上；

2）通訊調試。線纜接完后，需要配置工程到通訊管理機中，根據設備的通訊協議調試通訊管理機與設備之間的數據采集是否正常；

3）數據上傳。數據采集完成后，配置工程并上傳的服務器地址。根據服務器端協議，調試通訊管理機上傳的數據服務器是否可以正常收到，數據是否正確。完成以上三個主要的步驟后，即完成整個數據的接入工作。其工作示意圖如下：

6.通訊管理機介紹

6.1.硬件特性

(1)豐富的數據接口，RS232、RS485、以太網等多種接口

(2)支持4G無線網絡

(3)支持USB接口，可以通過其更新通訊管理機的工程配置、更新更新

(4)支持SD卡擴展存儲空間

(5)支持一鍵重啟

(6)寬電壓，支持9V-40V

(7)工作溫度：-10到75攝氏度

(8)存儲溫度：-20到80攝氏度

(9)工作濕度：10%RH到90%RH無凝霜

(10)抗震性能：符合IEC61131-2標準

(11)抗靜電性能：2.5kv，符合EN61000-4-2、3級標準

(12)認證標準：EN55011ClassA、EN6000-6-2、CE、FCC

6.2.軟件特性

(1)內置組態軟件，可以通過配置的方式實現與各類設備的互聯互通

(2)內置實時數據庫，可以完成數據的統一轉換、存儲、報警、計算

(3)內置關系數據庫，可以實現數據的本地存儲

(4)內置驅動監視功能，可以監視采集、上傳驅動與設備交互的報文

(5)內置豐富的協議，包括：IEC60870-101、IEC60870-103、IEC60870-103、modbusRTU、modbusTCP、modbusASCII、DLT/645-1997、DLT/645-2007、CDT、各省市建筑能耗協議等

(6)支持通過遠程方式維護管理機，包括：更新配置、設備重啟、校時等操作

(7)支持斷點數據上傳、數據加密等

6.3.聯網方式

有線聯網：對于光伏電站現場具備以太網的情況下，優先使用以太網進行數據的上傳。主要接線示意圖如下：

無線聯網：對于現場無以太網的情況下，可以使用通訊管理機的無線傳輸模式，插入SIM卡即可實現自動撥號上網。另以采集設備為單位，每個設備采集50個點，上傳頻率按照15分鐘上傳一次，則一個月流量預計200M左右。使用物聯網卡，可采用包年包月或者流量池模式。注意：聯網信號受地理位置、基站和天氣影響，信號的強度會受到一起干擾。要使用無線網絡上傳時，優先選擇4G信號，加裝天線，并將天線放置到空曠位置。

7.視頻接入

7.1.視頻監控

通過加裝攝像頭，可以實時監控電站周邊環境情況，包括：是否有人破壞、是否有樹木遮擋等，避免因為外部干擾導致電站發電效率的降低。另，高配攝像頭還具備入侵檢測、主動告警、語音通報等功能。用戶可以根據實際需求選配不同的攝像頭。

7.2.設備選型

攝像頭視頻數據的播放有兩種：一種是直接連接攝像頭，獲取視頻。這種情況，就要求本地監控系統或者遠程云平臺可以直接訪問到攝像頭，對于服務器與攝像頭不在同一個局域網內的均無法實現此功能；另一種是通過視頻服務商提供的第三方接口，調取攝像頭的視頻數據。攝像頭通過網絡（有線或者無線）連接視頻服務商的服務器，本地監控系統或者遠程云平臺通過二次開發的形式，調取視頻服務商提供的接口，就可以拉取到視頻流。目前，國內比較大的幾家視頻廠商都提供這種解決方案，比如：海康、大華等。提供的光伏系統，默認支持：熒石云。

7.3.接入方案

1）本地視頻接入方案

8.軟件清單

8.1.軟件功能介紹

一級	二級	功能子項	功能描述
平臺首頁	綜合大屏	平臺概況	顯示當前登錄賬號所綁定的站點、網關的數量以及總裝機容量
		光伏電站	顯示所有站點的日發電量、累計發電量、日減碳量、總減碳量
		設備信息	顯示總逆變器、正常逆變器、報警站點以及報警的數量
		報警信息	滾動列表顯示實時的報警信息，以及報警的當前狀態
		等效利用小時	顯示各站點的月、年等效利用小時量
		綜合信息	顯示當前所有站點的當月總發電量、當月總收益、累計發電量以及累計收益
		地圖	顯示站點在地圖中的地理分布信息，也可切換顯示各站點的實景圖
	站點概覽	站點列表	顯示當前所有站點的列表，并可通過點擊站點名稱，跳轉站點信息頁面
	站點概覽	站點信息	顯示查看站點的各項實時數據
主系統圖	——	——	顯示上傳的站點一次接線圖
實時監測	設備監測	——	顯示當前查看站點的設備實時的電流、電壓、有功、無功功率等綜合數據
實時監測	設備概況	——	可查看顯示單個站點下的所有逆變器、匯流箱的實時采集數據，并統計設備的在線離線情況
視頻監控	實時視頻	——	顯示平臺中所有站點的攝像頭的實時視頻
通訊監控	站點監控	——	顯示所有站點的網關與設備的在線、離線數量
	網關監控	——	顯示所有站點的網關的信息，并可查看單個網關下的設備在線離線數量
	設備監控	——	顯示所有站點的設備的信息，并可查看該設備每次的狀態變化時間
報警分析	預警檢測	——	通過將監測站點的各個回路的檢測數據與參考標準數據進行檢測周期內比對生成偏離模型；將監測站點的各個回路的檢測數據通過人工智能判斷數據波動幅度生成狼牙模型
	實時報警	——	顯示站點的所有實時報警信息，并可自行選擇顯示報警的信息條目
	歷史報警	——	顯示站點的所有歷史報警信息
	報警統計	——	在檢測周期內，統計站點報警的類型、報警時間、報警設備以及報警等級等數據，對站點的安全進行評估
光伏分析	發電統計	——	可查看站點的各設備的日、月、年發電數據統計（柱狀圖）
	收益統計	——	可查看站點的日、月、年發電量以及收益數據統計（柱狀折線圖）
	發電效率	——	可查看站點的月、年發電量以及發電效率數據統計（柱狀折線圖）
統計報表	發電統計	——	可查看站點的各設備的日、月、年發電數據統計（列表）
	收益統計	——	可查看站點的日、月、年發電量以及收益數據統計（列表）
	發電效率	——	可查看站點的月、年發電量以及發電效率數據統計（列表）
檔案管理	站點檔案	——	配置站點檔案
	網關檔案	——	配置分組檔案
	設備檔案	——	配置監控設備檔案
	視頻檔案	——	配置攝像頭設備檔案
數據字典	采樣指標	——	配置指標碼的各項信息
	指標分組	——	配置指標的分組信息
	設備類型	——	自定義配置各項設備的分類信息
系統管理	用戶權限	——	配置用戶賬號權限、用戶角色信息及系統功能菜單的調整
	用戶角色	——
	系統菜單	——

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