廣西交投大廈光伏發(fā)電項目電力監控系統 的設計與應用

摘要：光伏發(fā)電監控系統，匯流箱、逆變器、交直流配電柜、太陽(yáng)跟蹤控制系統等設備進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和控制，通過(guò)各種樣式的圖表及數據快速掌握電站的運行情況，其友好的用戶(hù)界面、強大的分析功能、完善的故障報警確保了太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統的*可靠和穩定運行。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監控系統;

0概述 

      本項目主要是通過(guò)電力監控系統實(shí)時(shí)監測廣西交投大廈屋頂光伏發(fā)電，使用安科瑞品牌匯流箱AGFT-M4、深圳科士達逆變器KSG1－100K、利城環(huán)境檢測儀實(shí)時(shí)監測環(huán)境參數，并網(wǎng)柜使用安科瑞多功能儀表計量發(fā)電量。以上設備通過(guò)RS485通訊與后臺組網(wǎng)。

1需求分析

      為保證光伏發(fā)電系統的正常工作。需要對項目現場(chǎng)的匯流箱、逆變器進(jìn)行電壓、電流、功率等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控。通過(guò)環(huán)境監測儀實(shí)時(shí)掌握天氣情況，一旦監控點(diǎn)被監視參數異常，能夠及時(shí)越限報警，有關(guān)人員采取相應的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動(dòng)抄表功能節省了人力物力，功率趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)，便于用戶(hù)了解整個(gè)光伏發(fā)電系統運行情況。

數據采集

      自動(dòng)采集現場(chǎng)所有電量?jì)x表的模擬量數據，自動(dòng)采集現場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數據。

      支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。

      支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動(dòng)處理。

      支持多線(xiàn)程處理機制，提高數據采集效率，能同時(shí)對多個(gè)設備進(jìn)行數據采集。

      數據實(shí)時(shí)顯示采用光伏發(fā)電主接線(xiàn)圖直觀(guān)顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀(guān)可見(jiàn)。

 數據分析與處理

      數據的綜合統計、分析需要實(shí)現以下功能：

      各匯流箱發(fā)電數據小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內發(fā)電量的統計、計算。

      各的發(fā)電功率大、小、平均值計算。

      統計各分站及整體的發(fā)電量。

權限管理

      要求對不同用戶(hù)賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。

      系統要求具備合理完善的用戶(hù)安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

      為生產(chǎn)節能改造提供數據支撐，并能提供節能改造后的效果評估。

2  系統方案

      安科瑞Acrel-2000系統根據廣西交投大廈光伏發(fā)電項目現場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò )結構采用屏蔽雙絞線(xiàn)直接接至數據采集器然后通過(guò)光纖將數據上傳至值班室的監控主機，保障了電力監控系統傳輸的穩定性與實(shí)時(shí)性。

1）站控管理層

      站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在廣西交投大廈光伏發(fā)電項目工程中主要指置于地下一層配電室的監控主機。

2）網(wǎng)絡(luò )通訊層

       通訊層主要是由采集器、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。通訊管理機主要功能是監測現場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現分站與主站之間的數據交互，使發(fā)電系統管理集中化、信息化、智能化，提高了發(fā)電系統的安全性、可靠性和穩定性，達到了無(wú)人值守的目的。

3）現場(chǎng)設備層

      現場(chǎng)設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入通訊服務(wù)器，通訊服務(wù)器通過(guò)光纖到達該值班室監控主機進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現遠程監控。

系統結構圖

3  系統功能

      光伏發(fā)電一次實(shí)時(shí)系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的運行參數和狀態(tài)，可以看到匯流箱、并網(wǎng)柜、逆變器等設備的所有常規電力參數，如：電壓、電流、發(fā)電功率、總發(fā)電量等。如下圖所：

一次系統圖

      監控系統可分區域實(shí)時(shí)監控各光伏陣列的充電電壓及電流、蓄電池電壓及溫度等信息，并對故障點(diǎn)進(jìn)行異常顯示與報警提示。       

      可針對光伏發(fā)電現場(chǎng)的各種事件進(jìn)行記錄，如:通訊采集異常、開(kāi)關(guān)變位、操作記錄等，時(shí)間記錄支持按類(lèi)型查詢(xún)，并可對越限報警進(jìn)行改設置如下圖所示：

通訊結構示意圖

4  結束語(yǔ)

      在光伏發(fā)電系統中，發(fā)電系統的安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在廣西交投大廈光伏發(fā)電項目的應用，可以實(shí)現對發(fā)電回路的電參量的實(shí)時(shí)監控，不僅能顯示回路發(fā)電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò )通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計算機等組成電力監控系統。系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示光伏系統的運行狀態(tài)，對參數越限具有彈出報警對話(huà)框、語(yǔ)音提示，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行安全、可靠、穩定，為項目解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據，取得了較好的企業(yè)效益。

參考文獻：

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風(fēng)

[3]《電力監控運用于10kv供配電設計》，姚強，科技天地