基于PLC大型光伏并网电站监控系统的设计

黄学锋（江苏佳讯太阳能电力设计院有限公司，江苏 苏州 215000）

基于PLC大型光伏并网电站监控系统的设计

黄学锋
（江苏佳讯太阳能电力设计院有限公司，江苏 苏州 215000）

大型光伏并网电站建设当中监控系统占据着重要位置，在对光伏电站的监控系统进行分析的基础上，结合PLC下位机建立相应的监控系统结构和网络，以有效满足光伏电站当中的监控要求。本文主要对基于PLC的光伏并网电站监控系统设计进行了分析探讨，显示监控系统能够有效保证电站运行的可靠性，且成本较低，值得推广。

光伏并网电站；监控系统；PLC

0　引言

光伏电站主要是通过太阳电池自身的光生伏特效应来将敷设直接转换成电能的一种发电系统，这种发电系统不仅环保，而且能够提升新能源的利用效率。在电站建设上主要由变压器、PT、刀闸、出现和开关等设备组成，还包括箱变、汇流箱和光伏阵列等发电设备，而光伏电站中的监控系统则是通过对这些设备实施监测和控制调节来保证电站运行的稳定性。

1　光伏电站监控系统的功能概述

大型光伏电站中的监控系统涉及到的内容较多，包括通信网络、通信规约、功率控制、电压调节、设备监测控制等等，需要实现的功能较多，对于系统设计和硬件要求也在不断发生变化，在大型光伏电站运行当中，监控系统主要需要满足以下几点功能：一是对光伏电站中的发电设备进行监测控制，包括收集箱变、汇流箱和逆变器等设备的运行数据，并且通过指令来对逆变器功能功率和开关进行调节；二是接入升压站保护，接收监测控制信息，将变压器的保护信息和监测信息接入，将高低压线路的保护信息和监测信息接入，将直流电源的监测信息接入等；三是实现五防信息之间的交互。强大的监控系统能够对五防系统进行信息教化，将升压站内的相关信息进行共享转发，并且对五防系统中的操作数据进行获取判断。

2　光伏电站监控系统的硬件结构

2.1控制设备层

根据大型光伏电站的建设要求，在数字量、温度模拟量、辐射量、电流模拟量和环境温度模拟量上进行调整和设置，每个光伏电站的占地面积可以控制在100×100m，一个汇流箱对应一个现场的I/O设备，然后将其安装在中心的汇流箱上，这样总站CPU和profbus总线就能够实现现场I/O设备的通讯功能，然后将主站安装在逆变器室中的控制柜上。在完成室内硬件设备的安装之后，用工业以太网来将整个PLC系统连接起来，并和上级光伏电站调度系统进行连接，实现整个系统的通讯功能。

2.2监控层

监控层中主要是应用wincc组态软件来实现系统监控功能，该软件能够对设备的运行状态进行监控，对设备运行过程中的数据进行收集，对设备、线路运行中的事故进行报警，记录设备、线路报警，并且还能根据收集来的系统数据对历史趋势进行分析，从而为监控调度提供决策参考。在进行监控层设计时需要在控制室中设置工程师站和操作员站，通过终端设备将设备运行的状态和参数直接显示出来，其中操作员站的职能主要在于对全场设备进行监控，可根据系统中设备的日期和站号进行不同选择，对设备的发电量、运行时长等进行查询记录，根据具体的数据变化来调整操作指令，对全场生产进行指挥，保证整个系统的运行能够安全、有效的进行。

监控层是整个监控系统当中的关键，对这一层的设计上主要需要满足界面友好、操作方便、功能全面和贯穿集中管理等要求，在设计上基于PLC的监控系统主要有以下几个特点：一是系统结构上具备较强的灵活性，能够在后台进行功能定制，方便维护人员后期进行维护；二是监控系统在开发上采用模块模式，接口丰富，能够根据系统的不同要求在后期进行功能扩展，还能够支持操控指令接口进行接入，方便接收指令实现远程操作；三是系统能够支持多种类型数据库，方便后期系统扩展；四是系统提供全方面的系统日志，能够对系统运行状态进行全记录，以便操作人员能够及时对其进行查询，对于故障判断和系统扩展具有重要价值。

2.3通信层

通信层主要是利用profbus总线进行通讯，在主站和分站之间进行连接，然后方阵和中央控制室则采用工业以太网进行连接，实现中央控制室和方阵之间的通讯连接。为了保证通讯的实时性和有效性，在服务器和方阵、中央控制器之间形成冗余环网，网内的传输介质则应用光纤进行传输，保证数据传输的速度和可靠性。中央控制室中的操作人员利用wincc软件能够对数据服务器进行访问，并且可以实现远程操作的功能，对各个方阵当中的PLC系统进行远程监控，对其运行过程中出现的故障进行诊断，同时利用环境检测仪能够利用传感器将模拟量数据直接传输到主机的PLC系统输入模块当中。

3　光伏电站监控系统延展

光伏电场占地面积广，因而多个相邻光伏电场共用同一套管理体系已成为事实，如何快速有效的将运行数据上报给上一级管理调度成为当务之急。对于这一问题的解决，在设计上可以通过设置 lever2 级服务器来实现运行数据的传输运行有效性，将 lever1 级所采集的数据进行运算处理、分析，将重要信息上传上一级调度。 Lever2 所分析的数据也可上传到lever3 服务器，由lever3 服务器运算处理将集团公司所需数据上传给集团公司调度。真正实现生产执行、生产销售、企业计划快速实时进行。

4　结语

在常规光伏电站监控系统建设中所应用到的设备价格都比较高，且所应用的单片机在监控数据采集功能上的表现并不理想，其所需要的双绞线距离较长，而在本次研究中采用PLC设备进行电缆硬接线，维护方便，对外界因素的抗干扰能力较强，使用寿命长，能够有效保证整个监控系统运行的稳定性，并且还具备功能延展性，能够根据不同的需要来进行程序修改，从而有效增强了监控系统的智能化功能。

［1］陈国良，孙丽兵，王金玉.大型光伏并网电站功率预测系统设计［J］.电力与能源，2014（01）:93-95.

［2］方廷，郝毅，田俊文，刘峰.大型并网光伏电站二次系统设计及新方法应用［J］.可再生能源，2014（06）:770-774.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.143