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光伏监控运维平台接入方案

作者:舜通智能 来源:www.sitcsys.com 发布时间:2022-09-15 热度:0

1.项目概况

    1.1.项目规模

        本工程总装机容量为6403.65kWp,组件功率为550Wp,共安装组件11643块,拟采用分块发电、0.4kV并网方案。项目由4个厂房屋顶8个发电单元组成,组件采用沿屋顶平铺的安装方式。

        在2#屋顶布置5991块550Wp单晶硅光伏组件,直流侧共计容量3295.05kWp,设置110kW逆变器25台、50kW逆变器1台、汇流箱10台;在3#屋顶布置1461块550Wp单晶硅光伏组件,共803.55kWp,设置110kW逆变器6台、50kW逆变器1台、汇流箱2台;在4#屋顶布置537块550Wp单晶硅光伏组件,共295.35kWp,设置110kW逆变器2台、50kW逆变器1台、汇流箱1台;在6#屋顶布置3654块550Wp单晶硅光伏组件,共2009.7kWp,设置110kW逆变器16台、汇流箱6台。

    1.2.概述

        光伏电站主要由光伏阵列、汇流箱、逆变器、低压并网柜、升压变等组成,最后产生交流并入电网或者分配到配电侧供负载使用。目前光伏电站基本都采用组串式逆变器组建分布式或者集中式电站。整个电站系统包括:现场设备层、网络层和站控层三部分组成,采用光纤以太网实现网络互联,提供电站:设备监控、视频监控和运行管理、远程管理。部分小规模分布式屋顶光伏、车棚光伏由于网络布线不方便,而采用无线传输数据的方式。

2.系统方案

        为了满足光伏监控系统的要求,达到对光伏设备、光伏计量的全方位监控,使有关人员做出反应,采取措施,并对相关设备进行集中监控、集中维护和集中管理。监控系统设计遵循以下原则:

标准化

        整个监控系统的设计符合国家标准或国际标准。系统软件、硬件均采用标准化设计,提供开放的接口,可与不同供应商的设备及软件系统互联互通。

稳定性

        能源数据采集器采用嵌入式实时Linux操作系统和专用的硬件结构,性能稳定可靠,保证系统整体的稳定,尤其适合在环境比较复杂、可靠性要求较高的环境中运行。WEB系统平台采用J2EE业内专业级的开发框架,满足大数据采集、大容量数据存储和高并发的数据访问请求。

经济性

        系统开发运行平台均采用当今最为通用的各种操作系统和开发工具,充分利用了我们在其它监控领域中成功应用的中间件和模块,大大减少在系统平台方面的投入,具有极高的性价比。

先进性

        基于组态软件的设计理念,以一套通用平台,解决光伏数据采集、本地SCADA监控、云平台数据分析、手机App运维管理。四维一体的解决方案推动分布式光伏运维平台智能化。

扩展性

        整个系统具有进一步扩展功能的能力,可以很好的适应现代智能管控的需求。保证用户在系统上进行有效的开发和使用,并为今后的发展提供一个良好的环境。可充分利用和保护现有网络资源便于当前以及以后的扩建;平台服务器具备扩展和堆叠能力,便于不同级别的中心整合与扩建,系统必须具有很强的监控点数、存储空间扩容能力。
 

实用性
        以实时数据库为依托,可多用户多画面实时监控、远程控制、可连接多种报警设备完全满足用户的监控要求。


安全性
平台监控系统安全性在管理中是关键问题之一,安全性分为数据安全和信息安全,在上述三方面有如下要求:


        数据安全:对数据进行多级别、分布式的存储,数据不容易受到破坏。数据的AES加密机制,保证数据在网络传输过程中的安全,不会被截获、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数据库,实行信息集中管理;

        分级授权:对下属管理员的应用功能、访问范围进行授权。由下属管理员对所属机构操作员的应用功能、访问范围进行授权和管理。
 

3.系统建设目标

    3.1.系统建设

        该系统可以帮助分布式光伏监控部门实现现场的无人值守或者少人值守,可以实现对光伏配电运营情况的实时监控、运营数据的分析和故障信息的报警提示,逐步推动电力监控的自动化、集中化和智能化。
 

        系统建设分为2部分实施,一部分筹备数据采集,达到所有设备数据可以正确传输到平台,平台提供基础的功能模块,对数据的可视化有完整的显示;二部分对数据进行深度分析和利用,以数据为基础挖掘数据本身的价值,结合用户生产实际环境,指导用户进行光伏设备的信息搜集、优化配电运行、以达到电能能效的最大化。

    3.2.光伏监控系统

        光伏运维系统以互联网+光伏运维服务为目标,实现电力系统的“智能云运维”。

项目实施的整体经济效益目标如下:


        为客户提供基于云平台的WEB方式数据监控业务,从而取消原传统的监控SCADA运行值班系统;

        为客户提供基于云平台的运维响应、及调度指挥系统,通过APP实时调度企业运维人员或设备运维服务人员,能够快速锁定故障,及时处理故障,减少故障对企业生产的影响,减低损失;

        为客户管理层提供基于云平台的WEB和APP方式的智能分析系统,达到对运行工况、运行效率、运行分析、能效、系统管理等方面的智能分析评估业务。
 

4.整体方案

    4.1.软件构架

        软件主用功能模块体现在实时监控、智能分析和在线运维上,实时监控提供实时与历史的在线数据监控功能;智能分析提供包括数据、波形、故障预警、容错、用电质量和能效的分析及报告;在线运维体现了在线服务的功能模块,实现在线报修,在线监控,故障分析,维修管理等内容。主要功能显示如下:

    4.2.接入结构图

        整个系统分为4层结构,其中设备层指光伏电力等设备;采集层指具有本地采集,并按规约上传的数据采集器;传输层分为2个部分,一部分的功能在采集器,具有加密/认证、断点续传、自描述、智能控制功能,另一部分在前置通讯服务器,提供在线接入,加密授权,设备在线管理等功能;应用层为数据服务器和web服务器,提供云运维业务功能模块。

系统结构图如下所示:


视频监控拓扑图:

5.数据接入方式

        数据接入方式需要根据电站现场的情况来决定。目前主要有三类:本地SCADA接入、远程云服务接入和通讯管理机接入,(本项目选择第3种方式)具体如下:

    5.1.本地scada接入

        如果本地有SCADA监控系统,则优先从SCADA系统里面通过其开放的数据接口,获取设备数据。此方式,一方面可以减少加装设备、网络布线、通讯调试这些过程;另一方面,不用破坏现场既有的设备运行环境,最大程度保证了原有系统的完整性。本地SCADA系统提供的常见接口包括:http协议,modbusTCP协议等。通过SCADA提供的接口,可以将数据传输到通讯管理机或者本地工作站。其工作示意图如下:

    5.2.远程云服务器接入

        对于现场已经将数据接入到了第三方云平台中,此时如果要获取电站的数据就需要与第三方的云平台进行对接。第三方云平台需要开放相应的接口,供采集方使用。常用的开放接口形式包括:RestfulAPI、Mqtt、WebServicet、数据库接口等方式。这种形式的接入,一般都是直接采用平台与平台之间的对接,完成数据采集工作。其工作示意图如下:

    5.3.通讯管理机接入

针对本地没有任何SCADA监控系统,需要完全根据现场的光伏设备自行采集数据的现场,可以依托通讯管理机进行数据的集中采集和上传。整个采集与传输过程包括:
        1)布线。汇流箱,逆变器,并网柜等这些设备需要通过485通讯线缆连接到通讯管理机的RS485端子上;
        2)通讯调试。线缆接完后,需要配置工程到通讯管理机中,根据设备的通讯协议调试通讯管理机与设备之间的数据采集是否正常;
        3)数据上传。数据采集完成后,配置工程并指定上传的服务器地址。根据服务器端协议,调试通讯管理机上传的数据服务器是否可以正常收到,数据是否正确。完成以上三个主要的步骤后,即完成整个数据的接入工作。其工作示意图如下:

6.通讯管理机介绍

    6.1.硬件特性

①  丰富的数据接口,RS232、RS485、以太网等多种接口
②  支持4G无线网络
③  支持USB接口,可以通过其更新通讯管理机的工程配置、更新更新
④  支持SD卡扩展存储空间
⑤  支持一键重启
⑥  宽电压,支持9V-40V
⑦  工作温度:-10到75摄氏度
⑧  存储温度:-20到80摄氏度
⑨  工作湿度:10%RH到90%RH无凝霜
⑩  抗震性能:符合IEC61131-2标准
⑪  抗静电性能:2.5kv,符合EN61000-4-2、3级标准
⑫  认证标准:EN55011ClassA、EN6000-6-2、CE、FCC

    6.2.软件特性

①  内置组态软件,可以通过配置的方式实现与各类设备的互联互通
②  内置实时数据库,可以完成数据的统一转换、存储、报警、计算
③  内置关系数据库,可以实现数据的本地存储
④  内置驱动监视功能,可以监视采集、上传驱动与设备交互的报文
⑤  内置丰富的协议,包括:IEC60870-101、IEC60870-103、IEC60870-103、modbusRTU、modbusTCP、modbusASCII、DLT/645-1997、DLT/645-2007、CDT、各省市建筑能耗协议等
⑥  支持通过远程方式维护管理机,包括:更新配置、设备重启、校时等操作
⑦  支持断点数据上传、数据加密等

    6.3.联网方式

        有线联网:对于光伏电站现场具备以太网的情况下,优先使用以太网进行数据的上传。主要接线示意图如下:

        无线联网:对于现场无以太网的情况下,可以使用通讯管理机的无线传输模式,插入SIM卡即可实现自动拨号上网。另以采集设备为单位,每个设备采集50个点,上传频率按照15分钟上传一次,则一个月流量预计200M左右。使用物联网卡,可采用包年包月或者流量池模式。注意:联网信号受地理位置、基站和天气影响,信号的强度会受到一定干扰。要使用无线网络上传时,优先选择4G信号,加装天线,并将天线放置到空旷位置。

7.视频接入

    7.1.视频监控

        通过加装摄像头,可以实时监控电站周边环境情况,包括:是否有人破坏、是否有树木遮挡等,避免因为外部干扰导致电站发电效率的降低。另,高配摄像头还具备入侵检测、主动告警、语音通报等功能。用户可以根据实际需求选配不同的摄像头。

    7.2.设备选型

        摄像头视频数据的播放有两种:一种是直接连接摄像头,获取视频。这种情况,就要求本地监控系统或者远程云平台可以直接访问到摄像头,对于服务器与摄像头不在同一个局域网内的均无法实现此功能;另一种是通过视频服务商提供的第三方接口,调取摄像头的视频数据。摄像头通过网络(有线或者无线)连接视频服务商的服务器,本地监控系统或者远程云平台通过二次开发的形式,调取视频服务商提供的接口,就可以拉取到视频流。目前,国内比较大的几家视频厂商都提供这种解决方案,比如:海康、大华等。提供的光伏系统,默认支持:荧石云。

    7.3.接入方案

1)本地视频接入方案

2)视频服务商接入方案

有线网络

无线网络

8.软件清单

 

一级

二级

功能子项

功能描述

平台首页

综合大屏

平台概况

显示当前登录账号所绑定的站点、网关的数量以及总装机容量

光伏电站

显示所有站点的日发电量、累计发电量、日减碳量、总减碳量

设备信息

显示总逆变器、正常逆变器、报警站点以及报警的数量

报警信息

滚动列表显示实时的报警信息,以及报警的当前状态

等效利用小时

显示各站点的月、年等效利用小时量

综合信息

显示当前所有站点的当月总发电量、当月总收益、累计发电量以及累计收益

地图

显示站点在地图中的地理分布信息,也可切换显示各站点的实景图

站点概览

站点列表

显示当前所有站点的列表,并可通过点击站点名称,跳转站点信息页面

站点信息

显示查看站点的各项实时数据

主系统图

——

——

显示上传的站点一次接线图

实时监测

设备监测

——

显示当前查看站点的设备实时的电流、电压、有功、无功功率等综合数据

设备概况

——

可查看显示单个站点下的所有逆变器、汇流箱的实时采集数据,并统计设备的在线离线情况

视频监控

实时视频

——

显示平台中所有站点的摄像头的实时视频

通讯监控

站点监控

——

显示所有站点的网关与设备的在线、离线数量

网关监控

——

显示所有站点的网关的信息,并可查看单个网关下的设备在线离线数量

设备监控

——

显示所有站点的设备的信息,并可查看该设备每次的状态变化时间

报警分析

预警检测

——

通过将监测站点的各个回路的检测数据与参考标准数据进行检测周期内比对生成偏离模型;将监测站点的各个回路的检测数据通过人工智能判断数据波动幅度生成狼牙模型

实时报警

——

显示站点的所有实时报警信息,并可自行选择显示报警的信息条目

历史报警

——

显示站点的所有历史报警信息

报警统计

——

在检测周期内,统计站点报警的类型、报警时间、报警设备以及报警等级等数据,对站点的安全进行评估

光伏分析

发电统计

——

可查看站点的各设备的日、月、年发电数据统计(柱状图)

收益统计

——

可查看站点的日、月、年发电量以及收益数据统计(柱状折线图)

发电效率

——

可查看站点的月、年发电量以及发电效率数据统计(柱状折线图)

统计报表

发电统计

——

可查看站点的各设备的日、月、年发电数据统计(列表)

收益统计

——

可查看站点的日、月、年发电量以及收益数据统计(列表)

发电效率

——

可查看站点的月、年发电量以及发电效率数据统计(列表)

档案管理

站点档案

——

配置站点档案

网关档案

——

配置分组档案

设备档案

——

配置监控设备档案

视频档案

——

配置摄像头设备档案

数据字典

采样指标

——

配置指标码的各项信息

指标分组

——

配置指标的分组信息

设备类型

——

自定义配置各项设备的分类信息

系统管理

用户权限

——

配置用户账号权限、用户角色信息及系统功能菜单的调整

用户角色

——

系统菜单

——

 

9.功能界面

    9.1.系统功能概况

1)数字化监控大屏

2)站点概况

    ① 数据总览

    ② 主系统图

3)设备监测

    ① 设备参数

4)报警分析

    ① 预警监测

    ② 报警统计

    9.2.发电收益与效率分析

1)光伏分析

    ① 发电量分析

    ② 收益统计

2)报表管理

    ① 发电统计

    ② 收益统计

    ③ 发电效率

    9.3.智能化APP终端

  1. 运维界面展示

  1. 站点概况

  1. 监测点展示

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