基于UDP的分布式光伏电站遥监控系统设计

2018-06-07王金玉胡长冬孙丽兵

电器工业 2018年4期

王金玉胡长冬孙丽兵

（上海太阳能科技有限公司）

0 引言

近年来，国内外光伏市场持续扩大，多元化市场发展的步伐不断加快。随着一系列光伏产业发展新政策的出台，光伏地面电站的大规模扩建，优质的电站建设土地资源出现稀缺，分布式光伏电站的建设迎来高潮期。由于分布式应用的特点是规模较小、不便管理，光伏电站相对分散和独立。为保证每一个电站能够正常、高效运行，就必须在每个电站系统点配备一定的维护工作人员。然而，电站的数量越来越多，分布区域越来越广，由此所带来的维护成本、管理成本、人力、财力、物力将显著地增加。因此，光伏电站遥监控与设备管理的研究具有越来越重要的意义，如何保障大量资源分散、规模多样、装机规模相对较小的分布式电站高性能、高效率、低成本运营已成为亟待解决的问题。

1 分布式光伏电站智能遥监控系统总体设计

在分布式光伏电站智能遥监控系统中，系统所监控的现场参数与底层设备之间是相对分散的。为了解决这一问题，采用了智能遥监控的设计思想，此监控方式能够在线访问并且监测分布式电站系统中的全部设备，对设备的运行情况做出细致而全面的分析和控制，实时记录电站中各个设备数据信息，从而实现光伏电站的一体化管理。总体设计架构如图1所示。

图1 分布式光伏电站遥监控平台总体架构

2 遥监控平台的组成

分布式光伏电站遥监控平台主要包括远程实时监测、电站运行分析、信息配置管理、决策平台等内容。由电站现场设备层、数据传输层和远程监控层三层实现。

2.1 光伏电站现场设备层

作为光伏电站最基本的设备层次，现场设备层主要由光伏阵列、逆变器、汇流箱、变压器、各种设备传感器和柜体等组成，是光伏电站的主要发电设备及其监控采集设备所在区域。现场设备层通过各类传感器、变送器等采集光伏电站所有运行状态信息，包括光伏系统相关的光伏组串、汇流装置、逆变器、环境监测仪、保护装置、计量装置（电量/电压/电能质量相关计量仪器）等电力监控信息以及摄像器采集的安防监控信息。通信传输层通过有线或无线的传输方式将采集到的信息量传输至本地控制中心。

2.2 数据采集及数据传输层

数据采集及数据传输层是连接远程监控层与现场设备层的纽带。数据采集层主要将底层设备采集的现场数据，上传到数据处理层。本层主要由采集网关、数据传输接口和数据传输网络构成。

2.3 远程监控层

远程监控层是面向大型光伏电站群的智能物联网系统的中心环节。其功能为显示光伏电站实时运行状态和关键设备参数，还需要将这些数据友好地进行人机互动展示。将分散的数据信息进行收集、归纳、分类、整理，然后利用数据库和数据结构等技术汇总集合到数据库当中，为数据分析人员和管理决策人员提供了更加合理的分析、统计数据。

3 云平台模块实现

完成光伏电站云平台搭建，实现了在示范基地分布式电站的实时监测、电站运行分析、远程信息配置管理和遥决策，总体模块框架如图2所示。

3.1 实时监测

图2 云管理平台模块设计图

包括地图导航、光电实时监测，如图3和图4所示。在地图导航模块中，各电站根据其经纬度以标记形式展现在地图上，并且可以灵活地向地图上添加新加入的电站。同时如果访问具体的电站信息可直接从地图上点击进入访问。在光电实时监测模块中，有四个分支模块，分别为：逆变器状态监测、汇流箱状态监测、太阳能板状态监测、气象站监测。这四个部分分别监测四个核心硬件设备的状态，并把接收解析到的传感器数据以可视化的形式显示出来。

3.2 电站运行分析

电站运行过程中需要进行光电运行分析、光电指标统计。这两个模块包括了电量辐射量对比，电量和辐射量的日数据、月数据、年数据，如图5所示。

3.3 信息配置管理

信息配置管理包括电站信息、逆变器信息、汇流箱信息、太阳能板信息、气象站信息五个部分模块。可对电站及电站中的设备进行“增删改查”的操作。管理员可以把新增的设备添加到云平台上进行监控，也可以根据设备情况，灵活修改设备信息。如图6所示。

3.4 智能决策平台设计

电站运行决策平台主要用于了解当前电站运行的整体情况，是一个对历史数据和实时数据分析的模块，通过与历史数据比对，分析电站运行状态，实现智能运行管理。如图7所示，智能决策平台数据分析包括当前电站和其他电站的日月年发电量的对比、电站累计发电量的对比、本年度的年发电量和当月发电量对比、电站发电数据排行等部分，并智能绘制成数据饼图、折线图及数据汇总表，方便电站运行维护人员清晰地掌握电站运行状态。