光伏电站数据采集系统与远程通讯系统

光伏电站数据采集系统与远程通讯系统

一、项目简介

1、项目名称：巨力新能源10MW太阳能光伏屋顶发电项目

2、建设单位：中国巨力集团有限公司

3、建设规模：10MWp屋顶光伏发电项目

4、项目地址：中国巨力集团

5、电站范围：中国巨力集团厂区

6、单位屋顶：8处

二、监控系统说明

如图2.1所示，光伏综合监控系统具备就地和远程监控功能，监控软件由本地监控与远程监控相结合。本地监控由中央控制器（包括数据采集、控制算法、网关等功能）、通讯链路、本地显示组成，主要功能是负责本地发电设备数据采集、控制、数据存储、能量调度、通讯等功能。远程监控由广域网通讯链路、路由器、数据库服务器、网络服务器、上位机展示平台组成，主要功能是负责将各个电站数据进行收集，电站状况调查，数据存储、处理、分析，发电经济性分析等等。

传统光伏电站监控系统主要由逆变器厂商随设备提供，从本厂逆变器出发，对电站运行的一些参数进行监测，难以或不能直接控制逆变器的运行状态，无法获取电站中的其它设备的信息及控制这些设备，也无法满足电网调度系统对电站的实时监控要求。而且该项目将采用不同厂商的设备，电源厂商自有的监控系统一般对其他厂家的设备兼容性差，容易造成一个个“孤岛”系统，无法形成统一的监控体系。

大型光伏电站必须配备自动运行、功能完善的监控系统。这种监控系统不同于传统发电厂监控系统或变电站综合自动化系统，相对来说，大型光伏电站内设备种类不及传统电厂丰富，生产控制流程也不太复杂。但其典型特点是装机容量

大（10MW 以上）、占地面积广（150亩以上），且地理位置偏僻、维护人员很少，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，且能够适应其位置分散、配置灵活的特点。基于现场总线设计的大型光伏电站监控系统可以满足这些要求。

因此，需要搭建一个统一的本地集中监控中心，该监控中心位于巨力索具园区，能够对不同厂商、不同类别、不同型号的光伏发电电源设备及计量表计、直/交流柜及其它电力设备进行统一监控，实现对该项目所包含的光伏电站完整、统一的实时监测和控制。

网线 交换机

VGA/网口转换器

通讯网关

RS485

网线 逆变器

VGA

VGA

TCP/IP,GPRS

传感器数据采集器 本地显示屏 温度传感器 光照传感器 风速传感器 风向传感器 本地集控中心，电网数据中心，金太阳数据中心 RS485

通讯网关

RS485

无线

电能表

RS485

交直流配电柜

RS485

网线

其他设备

交换机

网线 监控服务器

网线

通讯网关

无线AP 网线 网线

通讯网关 通讯网关

网线

图2.1屋顶光伏电站监控系统示意图

三、监控系统主要功能

3.1功能介绍

该系统可以实现多个层次的监控：光伏电站监控，远程控制、远程诊断、数据上传。

电站信息监控：本地光伏发电监控系统实时监控光伏发电站发电量、输出功率、逆变器功率。监控环境温度、风速、光照强度等参数。监控逆变器、温度传感器、功率质量测量仪等设备状态及设备报警。提供丰富的VGA、LED显示功能、网络远程监控和自定义报表等高级功能。支持工业标准RS485接口和MODBUS协议及设备自定义协议。支持多种逆变器、智能电表、温度、光照、风速等设备。本地光伏监控系统通过TCP/IP实时上传监控详细数据到在线监控平台。用户通过浏览器实时了解远程电站运行情况，掌握电站设备详细运行参数，报警信息等。

远程控制、远程诊断：对远程光伏电站监控系统主机的管理，远程登录各采集点本地监控系统网关。查看工控机实时运行情况，掌握主机和光电站各设备实时通讯情况，报警信息。

数据上传：目前金太阳光伏电站需要将数据上传到鉴衡金太阳数据中心，本光伏监控系统实现通过互联网上传至衡金太阳数据中心功能。

图3.1监控系统功能模块图

3.2 监控范围

电站主要数据。包括：逆变器监控参数：PN, SN, PV 输入电压, PV 输入电流，交流输出电压，电流，频率，功率，逆变器温度，当天发电量，当年发电量，总发电量，减排和减煤等。环境传感器监控参数：光照，环境温度，风速，风向等多种传感器。智能电表监控参数 ：总功率，总无功功率，总有功发电量，总无功发电量，线电压，相电压，电流，频率，有功功率，无功功率，功率因数，谐波电压，谐波电流等。

四、系统结构

整个系统分为现场采集系统、数据传输链路、本地集控中心、监控软件平台、异地容灾系统。

4.1 现场采集系统

逆变器

逆变器

环境监测仪

. . .

485

通讯网关

智能电表

光伏配电室厂房楼顶

. . .

智能电表

工业交换机

工业无线AP

以太网485

厂房N

并网配电室

防逆流采集箱

图4.1现场采集系统通讯示意图

每个厂房数据采集层方案如图4.1所示，每个厂房的监控设备主要包括位于厂房屋顶环境监测仪（一般一个项目配置一套环境监测仪），位于光伏配电室的

逆变器和智能电表等设备，一般采用485方式通讯，并通过防逆流采集箱采集并网配电室的并网功率等，用于防逆流。数据采集层使用通讯网关采集设备数据，通讯网关采用嵌入式Linux操作系统，具有功耗低、性能强、长期工作稳定的特点，包括4个485接口，2个以太网口，每个485可以采集31台设备，完全满足当前数据采集及协议解析需要，内部集成看门狗功能，可以有效防止系统崩溃的影响。通讯网关通过485采集逆变器、智能电表、智能汇流箱及环境监测仪数据，并将采集到的数据根据设备协议进行解析，并保存到实时数据库中，通讯网关通过工业交换机与位于厂房屋顶的无线AP进行通讯，并将数据通过无线WIFI 网络上传到监控中心服务器。

4.2数据传输链路

图 4.2数据传输链路示意图

注：

1）上图中6号、14号、17号厂房的“★”代表三射频工业无线AP EKI-6340-3。（详细资料见附带产品资料）