分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

張碩 薛源

國網(wǎng)河北省電力有限公司石家莊供電分公司 河北石家莊 050000

分布式光伏發(fā)電擁有良好的市場前景。分布式光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)能很好地集中管理分散的光伏電站，對(duì)提高分布式光伏發(fā)電站的運(yùn)行管理效率，提升生產(chǎn)運(yùn)行管理水平，降低生產(chǎn)運(yùn)行和設(shè)備維護(hù)成本有著重大的意義。但現(xiàn)有的光伏電站的維護(hù)工作量比較大，還需進(jìn)一步深入研究，給出智能專家診斷系統(tǒng)，更有效地提供光伏電站的維護(hù)策略。

1 分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求

1.1 系統(tǒng)簡述

分布式光伏指的是將大量的光伏直接向配電網(wǎng)中接入，并且廣泛分布在各個(gè)用電負(fù)荷周圍，是一種有效的發(fā)電能源。有效利用分布式光伏，可以有效地節(jié)約成本，并且能夠靈活地發(fā)電，且具有環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。將分布式光伏接入配網(wǎng)中之后，可以有效提高整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，安全可靠、靈活經(jīng)濟(jì)地滿足環(huán)保與節(jié)能需求。但是跟常規(guī)的電源相比，分布式光伏電源由于其波動(dòng)性與間隙性特性，相對(duì)的可控制性與可預(yù)測性就比較低。

1.2 系統(tǒng)功能

分布式光伏具有強(qiáng)大的功能，包括對(duì)數(shù)據(jù)與環(huán)境的監(jiān)測，監(jiān)控與防竊電管理，數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)的管理，還有統(tǒng)計(jì)、報(bào)表以及打印功能，同時(shí)還能對(duì)故障進(jìn)行有效分析，并具備必要的通信管理等功能。要實(shí)現(xiàn)上述系統(tǒng)功能，相應(yīng)地必須滿足系統(tǒng)當(dāng)中各模塊的技術(shù)要求，技術(shù)方面要確保信息檢測、發(fā)電量監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)控、防竊電監(jiān)測、異常信息報(bào)警、數(shù)據(jù)傳輸以及信息互動(dòng)各個(gè)模塊的技術(shù)要求。同時(shí)還要滿足分布式光伏監(jiān)控裝置的技術(shù)要求，確保各項(xiàng)指標(biāo)正常，按照相應(yīng)功能與執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)與操作。

2 分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集單元采集電站現(xiàn)場的所有重要設(shè)備的實(shí)時(shí)信息。信息主要包括環(huán)境氣象參數(shù)、主要設(shè)備的狀態(tài)量和模擬量以及現(xiàn)場設(shè)備（逆變器、匯流箱）的故障信息。環(huán)境氣象參數(shù)主要包括室外溫度、輻照度、風(fēng)向、風(fēng)速和組件溫度等氣象參數(shù)；設(shè)備的狀態(tài)量主要包括電站逆變器、匯流監(jiān)測箱等設(shè)備的防雷狀態(tài)，斷路器狀態(tài)，通訊狀態(tài)等。模擬量包括直流電壓、直流電流及輸入輸出功率等電氣參數(shù)信號(hào)；故障信息主要有逆變器和匯流監(jiān)測箱的溫度報(bào)警、電流超限、通訊斷開等故障信號(hào)?，F(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至無線網(wǎng)關(guān)，無線網(wǎng)關(guān)并將數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控軟件，可以實(shí)時(shí)顯示累計(jì)發(fā)電量、方陣電壓、方陣電流、方陣功率、電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)頻率、實(shí)際輸出功率、實(shí)際輸出電流、太陽能電池組件溫度、輻照度、風(fēng)速、風(fēng)向等。監(jiān)控系統(tǒng)每一分鐘可記錄一次數(shù)據(jù)。

2.2 信息采集

對(duì)此部分的設(shè)計(jì)主要依據(jù)無線與有線等各種各樣的通信方式。通信方式當(dāng)中，無線通信可以對(duì)各個(gè)運(yùn)營商提供的相關(guān)公網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行全面支持；利用有線方式可以在監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場采集裝置當(dāng)中實(shí)現(xiàn)加密裝置模塊的布控，并利用相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各個(gè)站點(diǎn)之間信息通道的獨(dú)立。無線方式當(dāng)中利用防火墻、縱向加密認(rèn)證裝置模塊、正反隔離裝置以及安全接入?yún)^(qū)來實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)各種身份進(jìn)行鑒別，保護(hù)信息的完整性，有效消除無線通信的利用所產(chǎn)生的各種信息安全風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2.3 報(bào)警裝置

監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)，也能夠利用保護(hù)裝置來進(jìn)行操作，有利于了解系統(tǒng)狀態(tài)變化，并制定系統(tǒng)報(bào)警處理限制，通過對(duì)系統(tǒng)設(shè)備以及相關(guān)界限進(jìn)行分類，從而為系統(tǒng)裝置運(yùn)作提供保障，也能夠解決系統(tǒng)運(yùn)作過程出現(xiàn)的問題、分層進(jìn)行，便于查閱、檢索。報(bào)警輸出信息直觀、醒目，并伴有聲、光報(bào)警。

2.4 功率預(yù)測

光伏電站的功率能反映出電站的發(fā)電效率，對(duì)功率的預(yù)測以及研究功率的變化趨勢有助于更好的發(fā)揮電站的潛力。監(jiān)控系統(tǒng)能便捷地查看各個(gè)逆變器的實(shí)時(shí)功率和歷史功率，同時(shí)，能在趨勢圖里與輻射度、溫度和發(fā)電量進(jìn)行對(duì)比分析。系統(tǒng)可自動(dòng)繪制光伏陣列的實(shí)際功率曲線，并對(duì)比光伏組件廠家所提供的標(biāo)準(zhǔn)曲線，調(diào)整設(shè)備相應(yīng)參數(shù)，充分挖掘光伏電站潛力，提高光伏電站的負(fù)荷率，最大限度的提高發(fā)電效率。

2.5 信息交互

要實(shí)現(xiàn)分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)與氣象系統(tǒng)之間信息的安全交互。設(shè)定嚴(yán)格的交互規(guī)則，并用電力專用的防火墻來實(shí)現(xiàn)分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)和政府氣象系統(tǒng)之間的有效隔離。利用相關(guān)服務(wù)器從氣象系統(tǒng)獲取相關(guān)氣象信息的時(shí)候，要確保安全之后再進(jìn)行獲取，并利用反向隔離裝置實(shí)現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)向監(jiān)控系統(tǒng)的單向傳輸。

3 分布式光伏運(yùn)維的未來發(fā)展趨勢

3.1 互聯(lián)網(wǎng)+

互聯(lián)網(wǎng)+分布式光伏發(fā)電監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)通過對(duì)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算、處理、分析、存儲(chǔ)，結(jié)合天氣狀況對(duì)發(fā)電數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，建立業(yè)務(wù)專家知識(shí)庫，實(shí)現(xiàn)一鍵體檢、自動(dòng)巡檢等體檢服務(wù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電站運(yùn)行故障或隱患，并基于消息推送技術(shù)、智能化派單技術(shù)完成自動(dòng)化運(yùn)維服務(wù)，提高光伏電站的發(fā)電效率，增加用戶的發(fā)電收益。其中，一鍵體檢、自動(dòng)巡檢、大數(shù)據(jù)分析全方位電站檢查服務(wù)采用獨(dú)立任務(wù)體方式控制，可擴(kuò)展性強(qiáng)，適應(yīng)不同業(yè)務(wù)的需求，內(nèi)存采用緩存技術(shù)提高了任務(wù)處理、訪問效率，減輕了服務(wù)器壓力[2]。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)，就是物互聯(lián)。通過不同的傳感網(wǎng)絡(luò)，將信息傳感設(shè)備相互連接形成物品與物品的分布式系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)物品感知、識(shí)別、位置跟蹤等功能。遠(yuǎn)程抄表主要是通過遠(yuǎn)程智能終端的計(jì)量和數(shù)據(jù)采集，并通過網(wǎng)絡(luò)或其他傳輸方式傳送到特定系統(tǒng)的一種抄表方式，并在系統(tǒng)中完成其他形式的操作。遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)工作周期通常以年為單位計(jì)算，關(guān)鍵設(shè)備需要24h實(shí)時(shí)監(jiān)測，而復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境決定要從系統(tǒng)功能、體系架構(gòu)、軟硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、設(shè)備功耗等角度進(jìn)行評(píng)價(jià)，以智能化、小型化的監(jiān)控系統(tǒng)為設(shè)計(jì)宗旨。而嵌入式系統(tǒng)則迎合了微型化、智能化的發(fā)展趨勢，為遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的建設(shè)提供了有效途徑，嵌入式系統(tǒng)已成為遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)發(fā)展的方向之一。

4 結(jié)語

目前我國對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)的利用范圍越來越廣，并且在國家的相關(guān)支持之下，越來越多的分布式廣電站實(shí)現(xiàn)了向電網(wǎng)的接入。因此，要積極利用分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)其有效應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式光伏電站的控制，才能確保其功效的有效發(fā)揮。