渔光互补光伏电站数据采集与远程通讯系统调试工艺

湖南省工业设备安装有限公司 童超群

1 引言

大型渔光互补光伏电站由于占地面积广、维护人员少，必须配备自动运行、功能完善的数据采集和远程通讯系统，这就要求生产运行、设备监控、环境监测、安保技防等各环节集中统一起来，各系统设备安装完毕后，要通过系统调试来实现发电设备的数据采集与远程通讯系统的精准运行控制，提高电站自动化水平和安全可靠性。

2 数据采集系统与远程通讯系统调试工艺的特点

常规的光伏电站配有公用测控、主变保护、母差保护、线路保护、箱变测控等测控和保护装置，为了能及时采集到站内数据和发现故障信息，这些装置都要与通讯管理机进行通讯，并把信号送到监控后台上。除此之外，还有一些智能装置也需要监测，例如直流屏、消弧线圈、SVG（无功补偿装置）、电度表等装置，还有光伏区的汇流箱、逆变器等也需要进行通讯。该系统可以实现多个层次的功能，光伏电站监控，远程控制、远程诊断、数据上传，可远程登录查看设备实时运行情况，掌握主机和光电站各设备实时通讯情况、报警信息。数据采集的范围包括：光伏发电站发电量、输出功率、逆变器功率；环境温度、风速等参数；逆变器、箱变、温度传感器等设备状态及报警。

3 数据采集系统与远程通讯系统的工艺原理

3.1 光伏电站数据采集系统的原理

图1 光伏电站数据采集系统原理拓扑图

光伏电站监控对象主要包括站内开关高压设备、二次保护设备和光伏区的汇流箱、逆变器、箱式变压器等设备，其中站内设备直接接入运动与站控柜，光伏区设备则以方阵为单位，先集中到箱变或逆变器中的测控采集终端，再通过光纤传至二次室的运动与站控柜，在数据处理后再传送到中控室，组成光伏区监控后台。后台的光伏综合监控系统覆盖开关站内所有设备和光伏区的各设备，兼顾生产运行、设备监控、安防等各环节，能够对光伏发电的设备及计量表计、直/交流柜和其他电力设备进行统一监控[1]。

3.2 远程通讯系统的原理

将光伏区子阵内的逆变器、箱变、汇流箱等装置信号和二次设备间采集一些保护及测控装置信号，通过网络或光纤接入汇集到系统主交换机，监控后台将接收到的数据通过监控系统显示出来。

3.3 系统后台软件平台的原理

光伏电站监控中心系统能对现场所有设备进行管理，还能实现生产报表、设备状态分析和集中监视、实时数据查询、历史趋势分析、故障诊断等功能。中心监控系统由IO 通讯组件、实时数据库、界面显示组件、WEB 发布组件等组成。IO 通讯组件用于和光伏汇流箱等监控设备通讯；实时数据库是整个软件的核心，负责数据存储和报警处理；界面显示是系统与用户的接口，用于显示和查询数据以及修改现场设备参数，报表显示和报警提示也都是在界面里进行的。后台系统具有强大的数据分析能力，如对发电量进行统计，换算成等效煤炭消耗和CO2、SO2减排量等，还能显示当前发电功率，日发电量累计，月发电量累计，年发电量累计，总发电量累计等。

4 数据采集系统与远程通讯系统的调试工艺流程和操作要点

光伏电站的数据采集和通讯系统的调试是实现系统功能的关键步骤，能确保送电后的安全运行。

4.1 调试任务

一是需检查远动工作站与各测控单元（装置）、保护设备的通讯情况；二是需完成现场子阵各装置与后台的数据交换；三是需完成监控后台的数据库制作；四是需完成监控后台的画面制作；五是需完成监控后台报表制作；六是需完成站内数据与调度的通讯。

4.2 调试前检查

一是核对各屏柜配置的连片、压板、端子号、回路标注等，必须符合图纸要求；二是检查保护装置的背板接线有无断线、短路和焊接不良等现象，并检查背板上抗干扰元件的焊接、连线和元器件外观是否良好；三是检查试验设备是否符合要求，试验设备是否完好；四是保护屏接地是否符合要求；五是检查各传感设备接口、通讯线路连接是否正常；六是检查设备数据采集器和各类传感器的电源线是否接好；七是检查汇流箱、逆变器和箱变站控和远动柜的通讯接线是否正确；八是在送电前必须测量每一组串的电压，确保无误后再进行合闸送电。

4.3 操作要点

4.3.1 站内设备调试

一是在各模拟量通道分别按规范加量，装置采样应正确，同时加入三相对称电流、三相对称电压，查看装置采样，检查电流、电压相角正常，功率显示正确。二是装置自检正确，无异常报警信号。三是短接开关量输入正电源和各开关量输入端子，对照图纸和说明书，核对开关量名称，装置显示屏显示各开关量名称与实际一致。四是在监控装置模拟遥控、遥调信号，用万用表测量各输出接点正确。五是在一次侧加入适当的电流、电压在二次侧检查各装置采样正确，检查装置差动电流正确，检查电压切换回路正确。

4.3.2 汇流箱调试

一是开始调试时，首先必须按照正确操作步骤，完成所有站区内汇流箱的通讯模块地址的编写。二是同一个子阵内出现两台相同地址的汇流箱，会导致其中一台汇流箱无法通讯。解决办法：在后台查看，确定未通讯的汇流箱，重新进行地址的编写。三是不同通讯模块进行了串接，导致一串汇流箱无法通讯。解决办法：进行通讯电缆的调整，相同模块汇流箱进行串接。四是汇流箱的串接方式必须与后台的通讯设置一致，有时汇流箱会出现一串或者几串无通讯数据。解决办法：在汇流箱合闸时，每一串都要进行电压的测量，确定无误后再合闸。五是汇流箱有时无法通讯，可能是由于汇流箱距离箱变测控模块太远。解决办法：将汇流箱的同一根通讯电缆的正负极用一个120Ω 的电阻串接。六是汇流箱的通讯电缆进入箱变测控模块时，必须找对箱变上汇流箱通讯电缆接入的准确位置。如果无法通讯，需要检查通讯电缆是否接错位置。七是在后台进行汇流箱通讯设置时，不同通讯模块必须使用不同的通讯协议。

4.3.3 逆变器调试

一是需要检查每路汇流箱进入逆变器相间电压及对地电压，确保无误后再进行合闸。二是检查所有设备以及接线的牢固性，确保无松动。三是按照要求检查逆变器参数设置，符合现场的实际要求。四是逆变器的通讯电缆必须准确接入变压器测控模块对应的端子插孔。五是检查逆变器显示屏上的数据是否正常，确保数据采集的正确。六是检查后台PC 是否可以正确读取逆变器数据，不一致时按照以上顺序一一排查。

4.3.4 箱式变压器调试

第一，箱变的调试在光伏区调试中是最重要的，因为无论是逆变器或者汇流箱的数据，最后都是由变压器的测控模块传输到后台。变压器在送电前必须由专业调试人员做好交直流耐压试验。第二，变压器的测控模块所有数据都由光纤进入开关站的站控与远动柜，所以在调试前必须确定好每台箱变具体需要熔纤芯数，做好编号。第三，在进行光纤插接时，首先必须用红外光进行打光，确保所使用的光纤可以通讯，并且箱变与箱变之间，箱变与远程通讯柜之间所使用的光纤必须对应。第四，如果显示箱变的线电流数据显示为零，原因有以下几种。一是箱变本身的线路松动，解决办法是检查线路之后重新接线。二是相变的电流互感器出现问题，需要联系厂家更换或者修理电流互感器。三是由于电流进线开路，需要用短接端子进行短接。第五，后台如果没有任何箱变测控的数据，原因可能是因为箱变的测控模块的主板出现问题，需要联系厂家修理或者更换测控主板[2]。

4.3.5 后台PC 对点调试

一是后台的调试需要一一对点，确保每一组串的数据都可以在后台显示，并确保数据的准确。二是需要按照整个光伏电站所需要监测的数据进行画面的设置，每个点都需要按照实际的点位设置公式，确保数据都是实时态的实际值。三是在完成所有点位数据公式的设置后，与ProPro.exe 软件中的数据点位一一进行比对，ProPro.exe 在使用时必须设置电脑的IP 地址，确保与所监测的每台箱变测控模块所处在同一IP，并且在设置IP 时，最后三位数不可与整个光伏电站的每台设备重复，确保没有点位漏项，比对每个点位实时态的实际值，确保点位公式无误。四是如果在后台界面看到有功功率为负值，则需要在数据库中找到对应点位，改变其系数正负，相同的所有界面数据问题，都可以在数据库中找到对应点位修改。

图2 ProPro.exe 界面图

图3 后台集电线路图

4.3.6 系统试验和试运行

一是后台数据库已建立，电源已给上，通讯系统已连接完毕。二是检查设备运行情况及后台监控系统与各测控单元（装置）、保护设备的通讯情况，断开任意单元装置电源，后台应显示相对应的通讯中断信号，同时后台SOE 事件应报警正确。三是数据采集和处理功能调试（遥测、遥信功能等），在监控元件各模拟量通道分别按规范加量，后台显示应正确，同时加入三相对称电流、三相对称电压，检查电流、电压相角正确，后台功率显示及功率因数显示正确。四是检查远动工作站与各调度中心的通讯情况。五是检查远动工作站各通讯数据库定义是否正确。六是控制与操作功能调试（遥控、遥调功能等），模拟遥控、遥调功能，各单元元件执行正确。后台控制的设备编号与现场实际设备的编号相对应。七是监视及报警功能调试，现场模拟各报警信号，后台显示与之相对应的信号，结合设计图纸确认各信号正确。八是检查监控系统操作员站、工程师站是否工作正常。九是检查监控系统各测控装置、通讯转换装置是否工作正常。十是检查核对所有控制、操作对象是否受微机五防系统正确闭锁，并控制、操作正确。十一是检查测试监控系统制表及打印功能是否正常。十二是检查测试监控系统事件顺序记录及事故追忆功能是否正常。十三是记录系统运行数据（如发电量、日运行时间、故障记录、设备温度、气象数据等），为分析和解决后续问题提供数据。

5 质量控制

5.1 质量检验标准

GB14285-1993《继电保护和安全自动装置技术规程》；GB50150-91《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》；DL5009.2-2004《电力建设安全工作规程》；DL476-92《电力系统实时数据通讯应用层协议》。

5.2 质量控制目标

一是分组回路绝缘检查要求绝缘值大于10MΩ。二是整个二次回路绝缘检查要求绝缘值大于1.0MΩ。三是采样值与实际值要求小于5%。四是各模拟量的响应时间应在0.5～1s。

6 安全和环保措施

一是做好调试前的仪器检验工作，确保调试仪器在正常状态。二是调试前，检查二次电路图纸的正确性，明确应接端子的编号，并在现场确认。仪器信号测试线接上运行端子前，应先用万用表测量各回路，以检查测试线和仪器通道正常。即保证电压回路无短路，电流回路无开路，然后再经测试线接上运行端子。三是在现场要带电工作时，必须站在绝缘垫上，戴绝缘手套，使用带绝缘把手的工具（其外露导电部分不得过长，否则应包扎绝缘带），以保护人身安全。同时，将邻近的带电部分和导体用绝缘器材隔离，防止造成短路或接地。四是二次回路通电试验前，应检查回路上确无人工作后，方可试验。五是施工现场严禁吸烟。六是施工现场保存无存积垃圾、无散落材料、无废弃物品。