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光伏監(jiān)控運維平臺接入方案

發(fā)布時間： 2022-09-08　　點擊次數(shù)： 2271次

1.項目概況

1.1.項目規(guī)模

本工程總裝機容量為6403.65kWp，組件功率為550Wp，共安裝組件11643塊，擬采用分塊發(fā)電、0.4kV并網(wǎng)方案。項目由4個廠房屋頂8個發(fā)電單元組成，組件采用沿屋頂平鋪的安裝方式。

在2#屋頂布置5991塊550Wp單晶硅光伏組件，直流側(cè)共計容量3295.05kWp，設置110kW逆變器25臺、50kW逆變器1臺、匯流箱10臺；在3#屋頂布置1461塊550Wp單晶硅光伏組件，共803.55kWp，設置110kW逆變器6臺、50kW逆變器1臺、匯流箱2臺；在4#屋頂布置537塊550Wp單晶硅光伏組件，共295.35kWp，設置110kW逆變器2臺、50kW逆變器1臺、匯流箱1臺；在6#屋頂布置3654塊550Wp單晶硅光伏組件，共2009.7kWp，設置110kW逆變器16臺、匯流箱6臺。

1.2.概述

光伏電站主要由光伏陣列、匯流箱、逆變器、低壓并網(wǎng)柜、升壓變等組成，最后產(chǎn)生交流并入電網(wǎng)或者分配到配電側(cè)供負載使用。目前光伏電站基本都采用組串式逆變器組建分布式或者集中式電站。整個電站系統(tǒng)包括：現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡層和站控層三部分組成，采用光纖以太網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡互聯(lián)，提供電站：設備監(jiān)控、視頻監(jiān)控和運行管理、遠程管理。部分小規(guī)模分布式屋頂光伏、車棚光伏由于網(wǎng)絡布線不方便，而采用無線傳輸數(shù)據(jù)的方式。

2.系統(tǒng)方案

為了滿足光伏監(jiān)控系統(tǒng)的要求，達到對光伏設備、光伏計量的多方位監(jiān)控，使有關人員做出反應，采取措施，并對相關設備進行集中監(jiān)控、集中維護和集中管理。監(jiān)控系統(tǒng)設計遵循以下原則：

標準化

整個監(jiān)控系統(tǒng)的設計符合國家標準或國際標準。系統(tǒng)軟件、硬件均采用標準化設計，提供開放的接口，可與不同供應商的設備及軟件系統(tǒng)互聯(lián)互通。

穩(wěn)定性

能源數(shù)據(jù)采集器采用嵌入式實時Linux操作系統(tǒng)和專用的硬件結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定可靠，保證系統(tǒng)整體的穩(wěn)定，尤其適合在環(huán)境比較復雜、可靠性要求較高的環(huán)境中運行。WEB系統(tǒng)平臺采用J2EE業(yè)內(nèi)專業(yè)級的開發(fā)框架，滿足大數(shù)據(jù)采集、大容量數(shù)據(jù)存儲和高并發(fā)的數(shù)據(jù)訪問請求。

經(jīng)濟性

系統(tǒng)開發(fā)運行平臺均采用當今最為通用的各種操作系統(tǒng)和開發(fā)工具，充分利用了我們在其它監(jiān)控領域中成功應用的中間件和模塊，大大減少在系統(tǒng)平臺方面的投入，具有高的性價比。

先進性

基于組態(tài)軟件的設計理念，以一套通用平臺，解決光伏數(shù)據(jù)采集、本地SCADA監(jiān)控、云平臺數(shù)據(jù)分析、手機App運維管理。四維一體的解決方案推動分布式光伏運維平臺智能化。

擴展性

整個系統(tǒng)具有進一步擴展功能的能力，可以很好的適應現(xiàn)代智能管控的需求。保證用戶在系統(tǒng)上進行有效的開發(fā)和使用，并為今后的發(fā)展提供一個良好的環(huán)境。可充分利用和保護現(xiàn)有網(wǎng)絡資源便于當前以及以后的擴建；平臺服務器具備擴展和堆疊能力，便于不同級別的中心整合與擴建，系統(tǒng)必須具有很強的監(jiān)控點數(shù)、存儲空間擴容能力。

實用性

以實時數(shù)據(jù)庫為依托，可多用戶多畫面實時監(jiān)控、遠程控制、可連接多種報警設備滿足用戶的監(jiān)控要求。

安全性

平臺監(jiān)控系統(tǒng)安全性在管理中是關鍵問題之一，安全性分為數(shù)據(jù)安全和信息安全，在上述三方面有如下要求：

數(shù)據(jù)安全：對數(shù)據(jù)進行多級別、分布式的存儲，數(shù)據(jù)不容易受到破壞。數(shù)據(jù)的AES加密機制，保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡傳輸過程中的安全，不會被截獲、篡改和利用；

信息安全：所有配置信息、管理信息、日志信息均存放在中心數(shù)據(jù)庫，實行信息集中管理；

分級授權：對下屬管理員的應用功能、訪問范圍進行授權。由下屬管理員對所屬機構(gòu)操作員的應用功能、訪問范圍進行授權和管理。

3.系統(tǒng)建設目標

3.1.系統(tǒng)建設

該系統(tǒng)可以幫助分布式光伏監(jiān)控部門實現(xiàn)現(xiàn)場的無人值守或者少人值守，可以實現(xiàn)對光伏配電運營情況的實時監(jiān)控、運營數(shù)據(jù)的分析和故障信息的報警提示，逐步推動電力監(jiān)控的自動化、集中化和智能化。

系統(tǒng)建設分為2部分實施，一部分籌備數(shù)據(jù)采集，達到所有設備數(shù)據(jù)可以正確傳輸?shù)狡脚_，平臺提供基礎的功能模塊，對數(shù)據(jù)的可視化有完整的顯示；二部分對數(shù)據(jù)進行深度分析和利用，以數(shù)據(jù)為基礎挖掘數(shù)據(jù)本身的價值，結(jié)合用戶生產(chǎn)實際環(huán)境，指導用戶進行光伏設備的信息搜集、優(yōu)化配電運行、以達到電能能效的。

3.2.光伏監(jiān)控系統(tǒng)

光伏運維系統(tǒng)以互聯(lián)網(wǎng)+光伏運維服務為目標，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的“智能云運維”。

項目實施的整體經(jīng)濟效益目標如下：

為客戶提供基于云平臺的WEB方式數(shù)據(jù)監(jiān)控業(yè)務，從而取消原傳統(tǒng)的監(jiān)控SCADA運行值班系統(tǒng)；

為客戶提供基于云平臺的運維響應、及調(diào)度指揮系統(tǒng)，通過APP實時調(diào)度企業(yè)運維人員或設備運維服務人員，能夠快速鎖定故障，及時處理故障，減少故障對企業(yè)生產(chǎn)的影響，減低損失；

為客戶管理層提供基于云平臺的WEB和APP方式的智能分析系統(tǒng)，達到對運行工況、運行效率、運行分析、能效、系統(tǒng)管理等方面的智能分析評估業(yè)務。

4.整體方案

4.1.軟件構(gòu)架

軟件主用功能模塊體現(xiàn)在實時監(jiān)控、智能分析和在線運維上，實時監(jiān)控提供實時與歷史的在線數(shù)據(jù)監(jiān)控功能；智能分析提供包括數(shù)據(jù)、波形、故障預警、容錯、用電質(zhì)量和能效的分析及報告；在線運維體現(xiàn)了在線服務的功能模塊，實現(xiàn)在線報修，在線監(jiān)控，故障分析，維修管理等內(nèi)容。主要功能顯示如下：

4.2.接入結(jié)構(gòu)圖

整個系統(tǒng)分為4層結(jié)構(gòu)，其中設備層指光伏電力等設備；采集層指具有本地采集，并按規(guī)約上傳的數(shù)據(jù)采集器；傳輸層分為2個部分，一部分的功能在采集器，具有加密/認證、斷點續(xù)傳、自描述、智能控制功能，另一部分在前置通訊服務器，提供在線接入，加密授權，設備在線管理等功能；應用層為數(shù)據(jù)服務器和web服務器，提供云運維業(yè)務功能模塊。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：

視頻監(jiān)控拓撲圖：

5.數(shù)據(jù)接入方式

數(shù)據(jù)接入方式需要根據(jù)電站現(xiàn)場的情況來決定。目前主要有三類：本地SCADA接入、遠程云服務接入和通訊管理機接入，（本項目選擇第3種方式）具體如下：

5.1.本地scada接入

如果本地有SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，則優(yōu)先從SCADA系統(tǒng)里面通過其開放的數(shù)據(jù)接口，獲取設備數(shù)據(jù)。此方式，一方面可以減少加裝設備、網(wǎng)絡布線、通訊調(diào)試這些過程；另一方面，不用破壞現(xiàn)場既有的設備運行環(huán)境，程度保證了原有系統(tǒng)的完整性。本地SCADA系統(tǒng)提供的常見接口包括：http協(xié)議，modbusTCP協(xié)議等。通過SCADA提供的接口，可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄓ嵐芾頇C或者本地工作站。其工作示意圖如下：

5.2.遠程云服務器接入

對于現(xiàn)場已經(jīng)將數(shù)據(jù)接入到了第三方云平臺中，此時如果要獲取電站的數(shù)據(jù)就需要與第三方的云平臺進行對接。第三方云平臺需要開放相應的接口，供采集方使用。常用的開放接口形式包括：RestfulAPI、Mqtt、WebServicet、數(shù)據(jù)庫接口等方式。這種形式的接入，一般都是直接采用平臺與平臺之間的對接，完成數(shù)據(jù)采集工作。其工作示意圖如下：

5.3.通訊管理機接入

針對本地沒有任何SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，需要根據(jù)現(xiàn)場的光伏設備自行采集數(shù)據(jù)的現(xiàn)場，可以依托通訊管理機進行數(shù)據(jù)的集中采集和上傳。整個采集與傳輸過程包括：

1）布線。匯流箱，逆變器，并網(wǎng)柜等這些設備需要通過485通訊線纜連接到通訊管理機的RS485端子上；

2）通訊調(diào)試。線纜接完后，需要配置工程到通訊管理機中，根據(jù)設備的通訊協(xié)議調(diào)試通訊管理機與設備之間的數(shù)據(jù)采集是否正常；

3）數(shù)據(jù)上傳。數(shù)據(jù)采集完成后，配置工程并上傳的服務器地址。根據(jù)服務器端協(xié)議，調(diào)試通訊管理機上傳的數(shù)據(jù)服務器是否可以正常收到，數(shù)據(jù)是否正確。完成以上三個主要的步驟后，即完成整個數(shù)據(jù)的接入工作。其工作示意圖如下：

6.通訊管理機介紹

6.1.硬件特性

(1)豐富的數(shù)據(jù)接口，RS232、RS485、以太網(wǎng)等多種接口

(2)支持4G無線網(wǎng)絡

(3)支持USB接口，可以通過其更新通訊管理機的工程配置、更新更新

(4)支持SD卡擴展存儲空間

(5)支持一鍵重啟

(6)寬電壓，支持9V-40V

(7)工作溫度：-10到75攝氏度

(8)存儲溫度：-20到80攝氏度

(9)工作濕度：10%RH到90%RH無凝霜

(10)抗震性能：符合IEC61131-2標準

(11)抗靜電性能：2.5kv，符合EN61000-4-2、3級標準

(12)認證標準：EN55011ClassA、EN6000-6-2、CE、FCC

6.2.軟件特性

(1)內(nèi)置組態(tài)軟件，可以通過配置的方式實現(xiàn)與各類設備的互聯(lián)互通

(2)內(nèi)置實時數(shù)據(jù)庫，可以完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換、存儲、報警、計算

(3)內(nèi)置關系數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地存儲

(4)內(nèi)置驅(qū)動監(jiān)視功能，可以監(jiān)視采集、上傳驅(qū)動與設備交互的報文

(5)內(nèi)置豐富的協(xié)議，包括：IEC60870-101、IEC60870-103、IEC60870-103、modbusRTU、modbusTCP、modbusASCII、DLT/645-1997、DLT/645-2007、CDT、各省市建筑能耗協(xié)議等

(6)支持通過遠程方式維護管理機，包括：更新配置、設備重啟、校時等操作

(7)支持斷點數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)加密等

6.3.聯(lián)網(wǎng)方式

有線聯(lián)網(wǎng)：對于光伏電站現(xiàn)場具備以太網(wǎng)的情況下，優(yōu)先使用以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的上傳。主要接線示意圖如下：

無線聯(lián)網(wǎng)：對于現(xiàn)場無以太網(wǎng)的情況下，可以使用通訊管理機的無線傳輸模式，插入SIM卡即可實現(xiàn)自動撥號上網(wǎng)。另以采集設備為單位，每個設備采集50個點，上傳頻率按照15分鐘上傳一次，則一個月流量預計200M左右。使用物聯(lián)網(wǎng)卡，可采用包年包月或者流量池模式。注意：聯(lián)網(wǎng)信號受地理位置、基站和天氣影響，信號的強度會受到一起干擾。要使用無線網(wǎng)絡上傳時，優(yōu)先選擇4G信號，加裝天線，并將天線放置到空曠位置。

7.視頻接入

7.1.視頻監(jiān)控

通過加裝攝像頭，可以實時監(jiān)控電站周邊環(huán)境情況，包括：是否有人破壞、是否有樹木遮擋等，避免因為外部干擾導致電站發(fā)電效率的降低。另，高配攝像頭還具備入侵檢測、主動告警、語音通報等功能。用戶可以根據(jù)實際需求選配不同的攝像頭。

7.2.設備選型

攝像頭視頻數(shù)據(jù)的播放有兩種：一種是直接連接攝像頭，獲取視頻。這種情況，就要求本地監(jiān)控系統(tǒng)或者遠程云平臺可以直接訪問到攝像頭，對于服務器與攝像頭不在同一個局域網(wǎng)內(nèi)的均無法實現(xiàn)此功能；另一種是通過視頻服務商提供的第三方接口，調(diào)取攝像頭的視頻數(shù)據(jù)。攝像頭通過網(wǎng)絡（有線或者無線）連接視頻服務商的服務器，本地監(jiān)控系統(tǒng)或者遠程云平臺通過二次開發(fā)的形式，調(diào)取視頻服務商提供的接口，就可以拉取到視頻流。目前，國內(nèi)比較大的幾家視頻廠商都提供這種解決方案，比如：海康、大華等。提供的光伏系統(tǒng)，默認支持：熒石云。

7.3.接入方案

1）本地視頻接入方案

8.軟件清單

8.1.軟件功能介紹

一級	二級	功能子項	功能描述
平臺首頁	綜合大屏	平臺概況	顯示當前登錄賬號所綁定的站點、網(wǎng)關的數(shù)量以及總裝機容量
		光伏電站	顯示所有站點的日發(fā)電量、累計發(fā)電量、日減碳量、總減碳量
		設備信息	顯示總逆變器、正常逆變器、報警站點以及報警的數(shù)量
		報警信息	滾動列表顯示實時的報警信息，以及報警的當前狀態(tài)
		等效利用小時	顯示各站點的月、年等效利用小時量
		綜合信息	顯示當前所有站點的當月總發(fā)電量、當月總收益、累計發(fā)電量以及累計收益
		地圖	顯示站點在地圖中的地理分布信息，也可切換顯示各站點的實景圖
	站點概覽	站點列表	顯示當前所有站點的列表，并可通過點擊站點名稱，跳轉(zhuǎn)站點信息頁面
	站點概覽	站點信息	顯示查看站點的各項實時數(shù)據(jù)
主系統(tǒng)圖	——	——	顯示上傳的站點一次接線圖
實時監(jiān)測	設備監(jiān)測	——	顯示當前查看站點的設備實時的電流、電壓、有功、無功功率等綜合數(shù)據(jù)
實時監(jiān)測	設備概況	——	可查看顯示單個站點下的所有逆變器、匯流箱的實時采集數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計設備的在線離線情況
視頻監(jiān)控	實時視頻	——	顯示平臺中所有站點的攝像頭的實時視頻
通訊監(jiān)控	站點監(jiān)控	——	顯示所有站點的網(wǎng)關與設備的在線、離線數(shù)量
	網(wǎng)關監(jiān)控	——	顯示所有站點的網(wǎng)關的信息，并可查看單個網(wǎng)關下的設備在線離線數(shù)量
	設備監(jiān)控	——	顯示所有站點的設備的信息，并可查看該設備每次的狀態(tài)變化時間
報警分析	預警檢測	——	通過將監(jiān)測站點的各個回路的檢測數(shù)據(jù)與參考標準數(shù)據(jù)進行檢測周期內(nèi)比對生成偏離模型；將監(jiān)測站點的各個回路的檢測數(shù)據(jù)通過人工智能判斷數(shù)據(jù)波動幅度生成狼牙模型
	實時報警	——	顯示站點的所有實時報警信息，并可自行選擇顯示報警的信息條目
	歷史報警	——	顯示站點的所有歷史報警信息
	報警統(tǒng)計	——	在檢測周期內(nèi)，統(tǒng)計站點報警的類型、報警時間、報警設備以及報警等級等數(shù)據(jù)，對站點的安全進行評估
光伏分析	發(fā)電統(tǒng)計	——	可查看站點的各設備的日、月、年發(fā)電數(shù)據(jù)統(tǒng)計（柱狀圖）
	收益統(tǒng)計	——	可查看站點的日、月、年發(fā)電量以及收益數(shù)據(jù)統(tǒng)計（柱狀折線圖）
	發(fā)電效率	——	可查看站點的月、年發(fā)電量以及發(fā)電效率數(shù)據(jù)統(tǒng)計（柱狀折線圖）
統(tǒng)計報表	發(fā)電統(tǒng)計	——	可查看站點的各設備的日、月、年發(fā)電數(shù)據(jù)統(tǒng)計（列表）
	收益統(tǒng)計	——	可查看站點的日、月、年發(fā)電量以及收益數(shù)據(jù)統(tǒng)計（列表）
	發(fā)電效率	——	可查看站點的月、年發(fā)電量以及發(fā)電效率數(shù)據(jù)統(tǒng)計（列表）
檔案管理	站點檔案	——	配置站點檔案
	網(wǎng)關檔案	——	配置分組檔案
	設備檔案	——	配置監(jiān)控設備檔案
	視頻檔案	——	配置攝像頭設備檔案
數(shù)據(jù)字典	采樣指標	——	配置指標碼的各項信息
	指標分組	——	配置指標的分組信息
	設備類型	——	自定義配置各項設備的分類信息
系統(tǒng)管理	用戶權限	——	配置用戶賬號權限、用戶角色信息及系統(tǒng)功能菜單的調(diào)整
	用戶角色	——
	系統(tǒng)菜單	——

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