淺談智能化分布式光伏運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

時間：2023-04-23作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：58

楊翠
安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801




 

   摘要：為解決光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)光伏陣列監(jiān)測不足、故障不易定位等問題，筆者設(shè)計了集數(shù)據(jù)采集和處理的智能化光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)企業(yè)光伏電站布局，提出了光伏電站智能監(jiān)控系統(tǒng)方案，完成了該監(jiān)控系統(tǒng)的硬件選型和軟件開發(fā)。結(jié)果表明：該監(jiān)控系統(tǒng)具備光伏電站運(yùn)行參數(shù)分析、光伏設(shè)備實時在線監(jiān)控、報警功能，**了光伏電站的可靠運(yùn)行和集中管理。

   關(guān)鍵詞：光伏電站；智能監(jiān)控系統(tǒng)；分布式光伏運(yùn)維；實時在線

 

0、引言

   隨著世界能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和人類對環(huán)境問題的重視，太陽能憑借資源豐富、布局靈活的優(yōu)勢，成為當(dāng)今新能源發(fā)展的主流，當(dāng)前越來越多的光伏電站投入運(yùn)營。光伏電站的可靠運(yùn)行，需要匯流箱、逆變器等設(shè)備在無故障狀態(tài)下運(yùn)行，對光伏設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測十分重要。目前，光伏電站主要采用人工定期檢查、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的方式對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測。由于人力資源有限及傳統(tǒng)光伏監(jiān)測系統(tǒng)智能化不足，這兩種方式都存在光伏陣列監(jiān)測不足、遇到故障時無法快速定位的問題。

   在此背景下，本文對某企業(yè)屋頂光伏電站的監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了智能化設(shè)計。該監(jiān)控系統(tǒng)為光伏電站匯流箱、逆變器等設(shè)備配備通信模塊，利用RS485總線與各通信模塊相連，將運(yùn)行至上位機(jī)，并利用組態(tài)軟件在上位機(jī)建立監(jiān)控界面，對運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實現(xiàn)光伏電站運(yùn)行狀態(tài)實時動態(tài)監(jiān)測，設(shè)備故障時上位機(jī)通過監(jiān)控界面發(fā)出報警信號，提高了光伏電站的安全性。

1、光伏電站布局

   企業(yè)廠區(qū)4個屋頂被分成A、B、C、D四個光伏發(fā)電區(qū)域，采用集中式和分布式相結(jié)合的方式發(fā)電。C區(qū)廠房面積較大且自用電較少，故對C區(qū)廠房采用集中式結(jié)構(gòu)，根據(jù)工廠屋頂面積配置與之相對應(yīng)的光伏面板，并以20路為一組接入直流匯流箱，匯流箱的電流輸入到集中式逆變器。A、B、D區(qū)采用分布式結(jié)構(gòu)，使用組串式逆變器將直流轉(zhuǎn)換為交流后直接并入電網(wǎng)，最后再將四個區(qū)域通過交流電纜將電流輸送至并網(wǎng)柜。

2、智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案

   為了能夠在光伏設(shè)備發(fā)生故障時快速定位故障點(diǎn)，在硬件上選用智能型的匯流箱、逆變器；使用組態(tài)軟件構(gòu)建一個界面，將每個智能元器件在界面上顯示出來，通過RS485總線將數(shù)據(jù)匯總到機(jī)柜串口后，通過光纖與上位機(jī)進(jìn)行連接從而實現(xiàn)監(jiān)視功能。該系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)監(jiān)控的同時，可進(jìn)行簡單、直觀的人機(jī)交互。其中，數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)控和簡單的數(shù)據(jù)分析由各種智能元器件來實現(xiàn)，人機(jī)交互通過組態(tài)軟件實現(xiàn)；在組態(tài)軟件中建立監(jiān)控界面，將實時數(shù)據(jù)導(dǎo)入其中進(jìn)行分析處理，兩者之間的連接通過建立在C區(qū)的串口機(jī)柜實現(xiàn)，示意圖如圖1所示。

 

   設(shè)備故障時報警設(shè)計方案如下：在監(jiān)測系統(tǒng)中設(shè)有報置，當(dāng)光伏面板發(fā)電量**正常值便會發(fā)出報警信號。晴天時，軟件系統(tǒng)及時響應(yīng)所有的故障告警信號；陰雨天，軟件屏蔽逆變器孤島保護(hù)及回流量0A電流輸入的告警，但是響應(yīng)其他的告警；晚上不響應(yīng)任何故障告警。

   根據(jù)上述設(shè)定，采用一臺通過GPS校時的上位機(jī)電腦，查詢當(dāng)?shù)貧v史平均每個月或者每10天，日出、日落的時間。**出日出、日落范圍的時間認(rèn)為是晚上，不響應(yīng)故障告警；在該范圍內(nèi)的時間認(rèn)為是晴天，響應(yīng)所有故障告警。此外，由于軟件算法很難計算陰雨、多云、低光照強(qiáng)度的天氣，因此，該工作由值班完成。軟件提供功能開關(guān)，值班人員可以在陰雨天氣，關(guān)閉孤島保護(hù)和0A電流輸入的告警。

3、硬件選型

3.1直流匯流箱

   直流匯流箱需要監(jiān)視各個光伏面板的輸出電流，當(dāng)任意一個回路發(fā)生電流故障，該模塊提供報警信號。另外，匯流箱要采集保護(hù)斷路器的觸點(diǎn)信號，了解該斷路器的位置，在發(fā)生跳閘后需要及時送出信號。因此，直流匯流箱選用常熟開關(guān)制造有限公司生產(chǎn)的CXPV-16/Z光伏直流匯流箱。

3.2逆變器

   根據(jù)設(shè)計要求，逆變器需提供遠(yuǎn)程控制功能，并且發(fā)生故障時，能夠及時輸出報警信號。因此選用兩種型號的逆變器，一種為CS1并網(wǎng)型光伏逆變器。該型號逆變器具有較多的通信接口和遠(yuǎn)程控制功能，且輸入電壓范圍寬，使其適用于小型組串低壓設(shè)備。另一種選用SUN2000-60KTL-M0組串式逆變器。這種型號的組串式逆變器基于模塊化的設(shè)計，能夠減少電池組件較佳工作點(diǎn)不匹配逆變器的情況，大幅增加發(fā)電量。





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