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《基于現(xiàn)場總線的大型光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于現(xiàn)場總線的大型光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院清潔能源發(fā)電研究所，南京市）摘要：本文針對(duì)大型光伏電站的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了大型光伏電站對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的需求和LonWorks現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn)，提出了基于現(xiàn)場總線的大型光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)。整套系統(tǒng)具有功能全面、組網(wǎng)靈活、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，能夠有效提高大型光伏電站的運(yùn)行維護(hù)效率。關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線，LonWorks，光伏電站，監(jiān)控系統(tǒng)1引言目前，世界范圍內(nèi)的太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，近10年全球太陽能光伏產(chǎn)業(yè)年均增長41.3%，近5年為49.5%
2、，而中國已經(jīng)為世界上最大的太陽能光伏電池組件的生產(chǎn)國，約占世界總產(chǎn)量的40%以上。2009年3月，財(cái)政部發(fā)布并實(shí)施“太陽能屋頂計(jì)劃”，支持開展光電建筑應(yīng)用示范，通過20元/Wp定額補(bǔ)助，推廣城市光電建筑一體化利用、農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)建筑光電利用。2009年7月，財(cái)政部等三部門又共同推出“金太陽工程”，計(jì)劃在三年內(nèi)投入30億資金，補(bǔ)助不低于500MW的光伏發(fā)電項(xiàng)目，單個(gè)項(xiàng)目將得到相當(dāng)于其建設(shè)費(fèi)用50%~70%的補(bǔ)助。在這一系列支持政策的刺激下，我國已投入運(yùn)行、在建及規(guī)劃中的太陽能光伏電站數(shù)量和規(guī)模正在逐年大幅攀升。根
3、據(jù)并網(wǎng)電壓等級(jí)和裝機(jī)容量的不同，光伏電站可以分為小型、中型和大型；根據(jù)建設(shè)形式的不同，光伏電站又可分為離網(wǎng)型、用戶側(cè)并網(wǎng)型及大型并網(wǎng)型。目前，在我國已建成或在建的光伏電站中，大型并網(wǎng)光伏電站占據(jù)了很大比例，這是在太陽能資源發(fā)達(dá)地區(qū)的主要建設(shè)形式。大型光伏電站必須配備自動(dòng)運(yùn)行、功能完善的監(jiān)控系統(tǒng)。這種監(jiān)控系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)或變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，相對(duì)來說，大型光伏電站內(nèi)設(shè)備種類不及傳統(tǒng)電廠豐富，生產(chǎn)控制流程也不太復(fù)雜。但其典型特點(diǎn)是裝機(jī)容量大（10MW以上）、占地面積廣（150畝以上），且地理位置偏僻、
4、維護(hù)人員很少，這就要求生產(chǎn)運(yùn)行、設(shè)備監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、安保技防等各環(huán)節(jié)集中統(tǒng)一起來，且能夠適應(yīng)其位置分散、配置靈活的特點(diǎn)?；诂F(xiàn)場總線設(shè)計(jì)的大型光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)可以滿足這些要求。1LonWorks現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn)LonWorks技術(shù)是目前控制領(lǐng)域的主流現(xiàn)場總線技術(shù)之一，其采用的LonTalk協(xié)議遵循ISO/OSI參考模型，實(shí)現(xiàn)了OSI所定義的全部7層協(xié)議，這是目前唯一提供全部7層協(xié)議的現(xiàn)場總線。LonWorks總線技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片（NeuronChip），LonTalk協(xié)議被完整的內(nèi)置在神經(jīng)元芯片中。這樣
5、，只要在設(shè)備中嵌入神經(jīng)元芯片和合適的軟硬件接口，設(shè)備就能夠被安裝到LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)中。神經(jīng)元芯片內(nèi)包括3個(gè)8位CPU，以并行方式工作：第一個(gè)CPU為介質(zhì)訪問控制器，處理LonTalk協(xié)議的第一、第二層；第二個(gè)CPU為網(wǎng)絡(luò)處理器，處理LonTalk協(xié)議的第三到第六層；第三個(gè)CPU為應(yīng)用處理器，執(zhí)行用戶代碼以及用戶調(diào)用的操作系統(tǒng)服務(wù)。當(dāng)被應(yīng)用于大型光伏電站監(jiān)控時(shí)，LonWorks總線技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在：（1）可選用雙絞線、電力線、光纖等多種物理介質(zhì)，并且已經(jīng)有整合了神經(jīng)元芯片與物理層的智能收發(fā)器
6、芯片。智能收發(fā)器目前包括雙絞線和電力線兩種物理層，其中雙絞線物理層電氣性能達(dá)到2km/78kbps；電力線物理層能夠耦合到供電線上，靈敏度可達(dá)-80dB，并在兩個(gè)波段上分別提供3.6kbps和5.4kbps的通信速率。（2）基于LonWorks的設(shè)備可以采用分布式的對(duì)等通信方式，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)設(shè)備都能夠在不依賴其他設(shè)備的情況下獨(dú)立的接收、發(fā)送和處理網(wǎng)絡(luò)信息。這意味著每個(gè)LonWorks設(shè)備都能夠自主進(jìn)行決策和信息處理，而不依賴于中央處理器，任意節(jié)點(diǎn)的故障也不會(huì)造成系統(tǒng)癱瘓。（3）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
7、靈活多變?？梢允褂每偩€形、星型、環(huán)形等多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而大大降低了建設(shè)與維護(hù)的工作量。（4）LonWorks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間使用邏輯連接，很容易添加和刪除節(jié)點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整和擴(kuò)充。（5）LonTalk協(xié)議可以根據(jù)不用的應(yīng)用環(huán)境而靈活配置，該協(xié)議嚴(yán)格按照OSI七層模型設(shè)計(jì)，并且完全開放。1監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)大型光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心、光纖環(huán)網(wǎng)、監(jiān)控子網(wǎng)、通信單元、測控終端、安保技防單元等部分組成，系統(tǒng)整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1.監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)監(jiān)控中心是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心。監(jiān)控中心通過通信系統(tǒng)與各現(xiàn)場系統(tǒng)進(jìn)
8、行信息交互，完成運(yùn)行監(jiān)測、命令下達(dá)、數(shù)據(jù)分析、狀態(tài)顯示、統(tǒng)計(jì)分析等功能，并接受調(diào)度指令，進(jìn)行光伏電站的有功/無功功率控制。光纖環(huán)網(wǎng)是監(jiān)控系統(tǒng)的骨干通信網(wǎng)，物理介質(zhì)采用100M或1000M單模光纖，通信協(xié)議為TCP/IP協(xié)議，具有速度快、實(shí)時(shí)性好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，可配置為單環(huán)網(wǎng)或雙環(huán)網(wǎng)形式，監(jiān)控中心和各現(xiàn)場系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)接入光纖環(huán)網(wǎng)。監(jiān)控子網(wǎng)是指由各種測控終端、現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)以及
