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《光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)方案分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)分析摘要：綜合論述了目前國(guó)內(nèi)具有實(shí)際工程意義的大型光伏電站及分布式光伏系統(tǒng)的幾種監(jiān)控系統(tǒng)方案。光伏監(jiān)控系統(tǒng)采用的通訊手段主要包括：有線(xiàn)方式：工業(yè)RS485總線(xiàn)、PROFIBUS總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)、CAN總線(xiàn)、Modern電話(huà)線(xiàn)；無(wú)線(xiàn)方式：ZIGBEE、GPRS、WIFI、BLUETEETH、IRDA紅外。文中對(duì)各種通訊方式的構(gòu)成、特點(diǎn)及應(yīng)用作了簡(jiǎn)要闡述及對(duì)比。引言太陽(yáng)能光伏發(fā)電項(xiàng)目隨中國(guó)政府持續(xù)出臺(tái)的支持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策不斷增多[1]，截至2012年底，我國(guó)累計(jì)建設(shè)容量7.97GW，其中大型光伏電站4.19GW，分布式光伏系統(tǒng)3.78GW
2、[2]。國(guó)家能源局發(fā)布的《太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》稱(chēng)，到2015年底，太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到2100萬(wàn)kW（即21GW）以上，年發(fā)電量達(dá)到250億kWh。隨著大型光伏電站及分布式光伏系統(tǒng)的建設(shè)和投運(yùn)，業(yè)主及電網(wǎng)公司對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控提出了更高的要求。光伏監(jiān)控系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)的功能有：1）匯流箱、逆變器、電池板、蓄電池組及其控制器（帶儲(chǔ)能功能的光伏系統(tǒng)）、環(huán)境溫度等底層設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及狀態(tài)的采集；2）底層設(shè)備故障報(bào)警；3）重要數(shù)據(jù)的歷史存儲(chǔ)；4）遠(yuǎn)方及本地對(duì)電站設(shè)備的必要操控。即集遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)功能為一體，且需具備高可靠性，全年不間斷工作。目前具有實(shí)際
3、工程意義的監(jiān)控系統(tǒng)從物理實(shí)現(xiàn)方式上可分為有線(xiàn)及無(wú)線(xiàn)兩種。有線(xiàn)方式主要包括：工業(yè)RS485總線(xiàn)、PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、CAN總線(xiàn)、Modem電話(huà)線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)；無(wú)線(xiàn)方式主要包括：ZIGBEE、GPRS、WIFI、BLUETEETH、IRDA紅外。需根據(jù)實(shí)際工程要求及各種通訊方式的特點(diǎn)選擇適合的監(jiān)控方案。1基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的光伏監(jiān)控系統(tǒng)1.1兆瓦級(jí)及以上并網(wǎng)光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)兆瓦級(jí)及以上光伏電站占地面積廣、設(shè)備數(shù)量及種類(lèi)龐大、建設(shè)集中。目前最為廣泛采用的是有線(xiàn)監(jiān)控方式。整體架構(gòu)包括：本地?cái)?shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理三部分，如圖1所示。本地?cái)?shù)據(jù)采集通過(guò)數(shù)據(jù)
4、采集器與底層設(shè)備相連接，采集設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如匯流箱電流、逆變器功率和發(fā)電量、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀溫度和風(fēng)向、安防裝置視頻數(shù)據(jù)、保護(hù)裝置（高壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)、直流接地狀態(tài)）、計(jì)量裝置（電量/電壓/電能質(zhì)量等計(jì)量?jī)x器數(shù)據(jù)）。物理層廣泛采用造價(jià)低廉的工業(yè)RS485總線(xiàn)，MODBUS協(xié)議作為總線(xiàn)協(xié)議。1.1.2數(shù)據(jù)傳輸本地?cái)?shù)據(jù)采集器與監(jiān)控中心通訊網(wǎng)絡(luò)間相距較遠(yuǎn)，一般為幾千米至幾十千米，采用工業(yè)以太網(wǎng)（TCP/IP），光纖連接?；赥CP/IP的以太網(wǎng)是標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)，光纖組網(wǎng)可采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬于集中控制型網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由中心節(jié)點(diǎn)執(zhí)行集中式通訊控制
5、管理，各分節(jié)點(diǎn)均直接與中心節(jié)點(diǎn)連接，中心節(jié)點(diǎn)與分節(jié)點(diǎn)之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；若某節(jié)點(diǎn)線(xiàn)纜出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)無(wú)法傳輸；總布線(xiàn)距離長(zhǎng)。如圖2所示，環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可利用它的自愈性能，將線(xiàn)路切換至備用線(xiàn)路上，從而保證信號(hào)的實(shí)時(shí)暢通，實(shí)現(xiàn)高可靠性、多備份和信號(hào)迅速恢復(fù)的要求。且環(huán)網(wǎng)的線(xiàn)纜利用率高，線(xiàn)材的成本會(huì)大大降低。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理通過(guò)電站監(jiān)控中心的上位機(jī)監(jiān)控軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及處理。上位機(jī)監(jiān)控軟件目前有兩種實(shí)現(xiàn)方式：1）基于VC、C++、VB或DELHI等高級(jí)語(yǔ)言作為管理軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的上位機(jī)軟件，開(kāi)發(fā)難度高、工作量龐大、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)完成無(wú)需后續(xù)資金投入；2）組態(tài)
6、軟件，基于C/S（Client/Server）客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器模式（如組態(tài)王、三維力控）或基于B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server）瀏覽器/服務(wù)器模式（如研華科技）的組態(tài)軟件，支持多種通訊協(xié)議，無(wú)需底層程序開(kāi)發(fā)，只需進(jìn)行畫(huà)面、通訊點(diǎn)設(shè)置等二次開(kāi)發(fā)后可直接使用，開(kāi)發(fā)周期短、難度低、可靠性高，但需按每個(gè)工程通訊點(diǎn)的數(shù)量收費(fèi)購(gòu)買(mǎi)。由于兆瓦級(jí)及以上并網(wǎng)光伏電站需由當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，因此，監(jiān)控中心上位機(jī)還需按電網(wǎng)公司電力規(guī)約要求（如電力102、103、104規(guī)約等），將電站數(shù)據(jù)上傳，并下發(fā)電網(wǎng)公司操作指令。“金太陽(yáng)示范工程”需將數(shù)據(jù)上傳至金太陽(yáng)中心和住建
7、部。1.2帶有儲(chǔ)能裝置的光伏監(jiān)控系統(tǒng)CAN總線(xiàn)采用無(wú)損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁方式競(jìng)爭(zhēng)向總線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)，廢除了站地址編碼，代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，使不同節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收相同的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性增強(qiáng)，易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率低于5kbps），速率可達(dá)1Mbps（通信距離小于40m）。帶有大容量?jī)?chǔ)能裝置的光伏系統(tǒng)，由于充電電流大，充電過(guò)程中充電控制器投入/切出充電頻繁，對(duì)蓄電池沖擊較大，易損壞蓄電池。因此，在對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性和擴(kuò)展靈活性均有較高要求的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，更適合用CAN總線(xiàn)構(gòu)建系統(tǒng)[3]，如圖3所示。CAN總
8、線(xiàn)構(gòu)建系統(tǒng)CAN該系統(tǒng)由上位機(jī)PC、管理模塊、n個(gè)充電模塊組成。管理模塊集顯示、
