怎样去设计一种小容量分布式光伏电站信息采集系统

　　应用小型分布式光伏电站并网接入信息采集系统，将其采集到的相关信息传送到监控平台以直观明了的方式展示给用户或者电网企业，可为电网企业提供光伏电站并网数据，摆脱光伏发电“盲调”现象，辅助电网运行分析决策，促进电网安全稳定运行。
　　1 威廉希尔官方网站 方案
　　采集系统由监控平台、采集终端设备和通信系统组成。根据光伏发电系统应用特点，系统采用模块化设计，能够因地制宜灵活拓扑、快速组态。监控平台由采集服务器和监控工作站构成，采集服务器通过特定电力通信规约与采集装置通信，监控工作站提供画面、图形、曲线、报表方式的人机环境。为节约投资依托移动通信运营商的通信网络，通信系统从当地运营商申请独立专线服务。采集装置测量电压互感器、电流互感器或者传感器和遥信输入点信号，或者直接读取计量保护设备的数字信号，经过运算处理后，将数据通过GPRS无线模块上传到监控平台。
　　2 监控平台方案
　　监控平台软件采用分层、模块化结构，通过应用中间件屏蔽底层操作，可在异构平台上实现分布式应用。软件模块满足IEC61968/IEC61970CIM标准，接口应满足标准。监控平台软件架构框图如图1所示。
　　
　　操作系统。所选操作系统应为具有开放性、高可靠性和安全、通用、成熟的产品，服务器宜采用UNIX或Linux操作系统保证监控平台的高可靠性和稳定性，工作站宜采用Windows，Linux操作系统，方便操作使用，符合窗口操作系统的使用习惯。
　　数据库系统。为便于存储海量的光伏并网数据，数据库系统应根据需要采用通用、成熟的商用数据库，并应支持国产数据库。基本应用功能。
　　①实现数据采集功能，满足配电网实时监控需要，支持各类数据的采集和交换；大数据量采集；支持104通信规约的接入功能。
　　②实现告警功能，具备告警动作、告警定义、画面调用、告警信息存储功能。
　　③实现光伏电站信息数据报表功能，报表设置、生成、修改、浏览、打印；针对报表数据进行数学运算；按日、月、年生成各种报表。
　　④画面展示，图形直观显示光伏电站设备的相关参数和运行状态，具有交互操作画面。
　　3 监控平台系统功能
　　3.1数据采集功能
　　（1）接收、处理不同格式的模拟量、状态量、电能量和各类SOE，具体采集数据类型与装置功能匹配。
　　（2）可对采集数据按设定周期进行召唤刷新，可对指定区域进行数据召唤刷新。
　　（3）具备根据设定周期定时自动采集或人工随时召唤配电终端保存的历史数据。
　　3.2数据处理功能
　　（1）处理不同格式状态量，正确判断事故遥信变位和正常操作遥信变位，并具有信号自动过滤的功能。
　　（2）处理各类模拟量，并提供检查、数据过滤、零漂处理、工程单位转换、限值检查数据质量标签等功能。
　　（3）接收终端发送的电能量数据，并可通过系统接口或计算等方式获得相应电能量数据。
　　（4）处理接收到的SOE，并可选择对SOE进行屏蔽和解除屏蔽。
　　（5）具备遥测量异常告警、遥信变位告警等功能。
　　（6）具备对通信通道、终端的监视、统计、报警和管理功能。
　　3.3画面接线图功能
　　（1）提供接线图绘制功能，可以绘制用户定义的任意光伏电站接线方式。
　　（2）接线图图元自定义功能，用户可以定义合适的光伏发电设备、开关设备、汇流箱、逆变器、接地刀闸（隔离开关）。
　　（3）支持设备、状态前景、数值前景在画面上展示。
　　3.4曲线展示功能
　　（1）提供实时、历史和趋势曲线功能，曲线可灵活定义、显示和修改。
　　（2）提供曲线模板功能，并能对曲线模板进行重定义和修改，用户可选择不同模板显示
　　线。
　　（3）在同一坐标可组合显示大、小值、限值以及采样历史曲线，并采用不同颜色显示。
　　（4）同一幅画面上可调同类型时间间隔的任意日期的多条曲线，用户可自定每条曲线的颜色、水平和垂直标尺。
　　3.5报表管理
　　（1）提供时报、日报、周报、月报、季报和年报等。
　　（2）报表生成和维护，支持数据图表展示、数据质量标志、数据定义、计算式定义。
　　（3）能够按照用户指定的数据和格式生成指定时间段的报表，如配电终端异常、终端电池异常、通信异常、一次设备异常报表，以及线路和配电变压器的年、月、日及当前负载率、负荷、停电损失负荷等运行报表。
　　3.6扩展功能
　　（1）拓扑着色显示，不同状态不同电压等级设备动态着色功能。
　　（2）Web发布功能，光伏电站数据上网，供用户浏览查看。
　　（3）APP手机推送客户端，用户随时随地可以监测光伏运行数据和统计结果。
　　（4）光伏电站智能优化控制，根据历史数据安排光伏电站运行计划。
　　（5）光伏电站发电预测和发电计划优化。
　　（6）多时段光伏电站并网点电能质量指标统计与分析模块。
　　（7）光伏电站并网可行性模拟仿真和辅助决策系统。
　　（8）与调度MIS互联互通，实现数据共享。
　　4 采集装置设计方案
　　4.1威廉希尔官方网站 路线
　　为实现上述目标，在小型分布式光伏电站并网信息采集器中设计RS485串口通信单元、处理器单元、取电单元、稳压电源、SIM卡电路、GPRS收发单元及天线等单元。通过RS485串口通信单元从小型分布式光伏电站中获取相应的监测电气量，并将获取的信息在处理器当中做协议转换处理后通过GPRS收发单元与电网公司的配电网自动化系统进行数据交换。采集装置的取电单元从小型分布式光伏电站获取装置所需要的工作电能，再由稳压电源电路实现各个单元、部分及电路的工作电源的供应。采集装置原理框图如图2所示。
　　
　　4.2采集装置的实施与使用
　　采集装置用单独的密封盒安装于并网逆变控制器附近，其与用户的分布式光伏电站的关联及其与监控平台的工作连接方式框图如图3所示。装置借助于RS485通信单元与用户的小型分布式光伏电站的逆变控制器装置进行串口通信，同时从并网光伏电站中获得工作电源，通过串口通信获取并网发电系统的相关信息（主要包括电压、电流、三相或单相有功功率、无功功率的实时变化信息），并实现信息的汇总与规约协议的转换，通过SIM卡、GRPS收发单元及天线部分将监控平台所需求的信息发送过去。电网公司调度部门通过监控平台可以获取用户小型分布式光伏电站的数据。
　　
　　5 安科瑞分布式光伏电站软硬件解决方案
　　5.1交流220V并网
　　交流220V并网的光伏发电系统多用于居民屋顶光伏发电，装机功率在8kW左右。
　　
　　部分小型光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能。光伏电站规模较小，而且比较分散，对于光伏电站的管理者来说，通过云平台来管理此类光伏电站非常有必要。
　　
　　5.2交流380V并网
　　根据国家电网Q/GDW1480-2015 《分布式电源接入电网威廉希尔官方网站 规定》，8kW~400kW可380V并网，这类分布式光伏多为工商业企业屋顶光伏，自发自用，余电上网。分布式光伏接入配电网前，应明确计量点，计量点设置除应考虑产权分界点外，还应考虑分布式电源出口与用户自用电线路处。每个计量点均应装设双向电能计量装置，其设备配置和威廉希尔官方网站 要求符合 DL/T 448 的相关规定，以及 相关标准、规程要求。电能表采用智能电能表，威廉希尔官方网站 性能应满足国家电网公司关于智能电能表的相关标准。用于结算和考核的分布式电源计量装置，应安装采集设备，接入用电信息采集系统，实现用电信息的远程自动采集。
　　
　　光伏阵列接入组串式光伏逆变器，或者通过汇流箱接入逆变器，然后接入企业380V电网，实现自发自用，余电上网。在380V并网点前需要安装计量电表用于计量光伏发电量，同时在企业电网和公共电网连接处也需要安装双向计量电表，用于计量企业上网电量，数据均应上传供电部门用电信息采集系统，用于光伏发电补贴和上网电量结算。
　　部分光伏电站并网点需要监测并网点电能质量，包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波 THD、闪变等，需要安装单独的电能质量监测装置。部分光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能。
　　这种并网模式单体光伏电站规模适中，可通过云平台采用光伏发电数据和储能系统运行数据。
　　
　　5.3 10kV或35kV并网
　　根据《国家能源局关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项通知》（国发新能〔2019〕49号），对于需要国家补贴的新建工商业分布式光伏发电项目，需要满足单点并网装机容量小于6兆瓦且为非户用的要求，支持在符合电网运行安全威廉希尔官方网站 要求的前提下，通过内部多点接入配电系统。此类分布式光伏装机容量一般比较大，需要通过升压变压器升压后接入电网。由于装机容量较大，可能对公共电网造成比较大的干扰，因此供电部门对于此规模的分布式光伏电站稳控系统、电能质量以及和调度的通信要求都比较高。
　　光伏电站并网点需要监测并网点电能质量，包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波 THD、闪变等，需要安装单独的电能质量监测装置。
　　
　　上图为一个1MW分布式光伏电站的示意图，光伏阵列接入光伏汇流箱，经过直流柜汇流后接入集中式逆变器（直流柜根据情况可不设置），经过升压变压器升压至10kV或35kV后并入中压电网。由于光伏电站装机容量比较大，涉及到的保护和测控设备比较多，主要如下表：
　　
　　
　　5.4 Acrel-2000Z光伏发电监控系统
　　安科瑞电光伏电站监控软件采用Acrel-2000Z，是安科瑞电气股份有限公司总结多年的开发、实践经验和大量的用户需求而设计针对用户配电系统和光伏电站的实时监控系统。
　　5.4.1软件运行环境配置
　　服务器上安装Windows 7操作系统。
　　5.4.2光伏电站电力监控软件架构
　　软件采用C/S架构，实时采集光伏电站电流、电压、日/月/年/累计发电量和气象数据。
　　5.4.3光伏电站电力监控软件功能
　　对光伏电站的整体信息进行监控，采用图形和数据的形式实时动态地展现电站概况、电站实时发电及发电统计信息。包括电站概括、环境参数、实时信息、发电量统计及发电量10条信息
　　通过主界面可以对光伏阵列现场环境进行实时监测与显示，如室外温度值、风速、风向、光照强度等；
　　1）通过对电站内一次及二次配电网络状态的监控，了解电站内各电气设备的运行情况及状态，并对电站的并网状态、有/ 无功功率流向情况等进行实时监控。
　　2）光伏组件分布监控
　　能够根据微逆变反应的数据显示各组太阳能电池板的工作状态（是否正常发电），根据组串式逆变器显示各光伏组串输出功率，分别计量两种两种逆变方式的发电量日发电量、日发电量曲线、月发电量柱状图、年发电量柱状图等，并对这两种方式发电量进行对比。
　　3）逆变器监控
　　组串式逆变器主要监测指标包括：
　　直流电压、直流电流、直流功率
　　交流电压、交流电流
　　逆变器内温度、时钟
　　频率、功率因数、当前发电功率
　　日发电量、累积发电量、累积CO2 减排量
　　电网电压过高、电网电压过低
　　电网频率过高、电网频率过低
　　直流电压过高、直流电压过低
　　逆变器过载、逆变器过热、逆变器短路
　　散热器过热
　　逆变器孤岛
　　DSP 故障、通讯故障等。
　　监控系统可绘制显示逆变器电压—时间曲线、功率—时间曲线等，直流侧输入电流实时曲线、交流侧逆变输出电流曲线，并采集与显示各逆变器日发电量等电参量；
　　4）交流汇流箱监控
　　交流汇流箱主要监测指标包括：
　　光伏组串输出直流电压、输出直流电流、输出直流功率
　　各路输入总发电功率、总发电量
　　汇流箱输出电流、汇流箱输出电压、汇流箱输出功率
　　电流监测允差报警
　　传输电缆/ 短路故障告警
　　空气开关状态、故障信息等
　　5）交流配电柜监控
　　交流配电柜主要监测指标包括：
　　光伏发电总输出有功功率、无功功率
　　功率因数、电压、电流
　　断路器故障信息、防雷器状态信息等
　　6）并网柜监控
　　通过对并网柜的监控，计量上网电量、内部用电量、电能质量、光伏发电系统有功和无功输出、发电量、功率因数、并网点的电压和频率、注入系统的电等参数，计算碳减排量，并折算成标准煤，计算发电收益。
　　7）环境参数监控
　　环境参数主要监测指标包括 ：
　　日照辐射
　　风速、风向
　　环境温度
　　太阳能电池板温度等
　　对比实际微逆或几种微逆输出指导电池板需要清洗等信息。
　　8）历史数据管理
　　监控系统可针对光伏发电现场的各种事件进行记录，如：通讯采集异常、开关变位、操作记录等，时间记录支持按类型查询，并可对越限报警值进行更改设置；
　　9）日发电趋势分析
　　系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，可以反映出每天24小时内光伏发电量与该日日照强度，环境温度，风速等的波动情况。
　　10）故障报警
　　当电池板长时间输出功率偏低进行故障指示，建议运维人员前往现场检查是否有故障发生等；另外对于并网柜部分的主断路器分合闸状态进行监视，当出现开关变位及时报警，提醒运维人员。
　　5.5Acrelcloud-1200分布式光伏运维云平台
　　云平台软件采用B/S架构，任何具备权限的用户都可以通过WEB 浏览器，根据授权的不同监视分布在区域内各建筑的光伏电站的运行状态（如电站地理分布、规模信息、是否并网、当前发电量、总发电量等信息）。
　　1）显示各场站发电量、发电功率、装机容量等数据。
　　2）显示单个场站当日发电收益、总收益、装机容量、日/月/累计发电量以及功率曲线、设备状况等。
　　3）显示单个逆变器详细情况，包括实时功率、日发电量、事件告警以及支路信息。
　　6 总结
　　小容量分布式光伏电站信息采集系统通信采集装置安装于用户的小型分布式光伏电站，从并网系统或逆变控制器中获取模块的工作电源的同时利用RS485通信单元实现对该光伏电站的运行数据采集，并通过GPRS网络将采集的分布式光伏的信息与电网公司的光伏监控平台进行数据交换，使得电网公司的调度工作部门能够通过监控平台查看到该用户的小型分布式光伏并网发电系统的数据信息，实现电网调度部门对小型分布式光伏电站发电的信息采集，辅助电网运行决策，提高电网运行的稳定性，节省电网运行成本，无需复杂操作，便于推广和大量应用。