安科瑞 唐瀟倩

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：20世紀(jì)70年代后，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，能源危機(jī)和大氣污染問題日益突出，傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少，對(duì)環(huán)境造成的危害日益突出，同時(shí)約有20億人得不到正常的能源供應(yīng)。太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價(jià)、人類能夠自由利用的能源。光伏發(fā)電就是講太陽輻射轉(zhuǎn)化為電能的方式之一。光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為光伏發(fā)電的重要組成部分，光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏發(fā)電設(shè)備：匯流箱、逆變器、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀以及安裝在重要回路的智能監(jiān)測(cè)儀表，采集、存儲(chǔ)、顯示相關(guān)電力參數(shù)，實(shí)現(xiàn)其智能化管理。本文就內(nèi)蒙古明華項(xiàng)目中使用的Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)做一簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：內(nèi)蒙古明華  光伏發(fā)電  無人值守  綠色環(huán)保  智能配電系統(tǒng)  配電自動(dòng)化

0引言

太陽能資源的分布與各地的緯度、海拔高度、自然地理狀況和氣候條件有關(guān)。我國(guó)西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古高原的總輻射量和日照時(shí)數(shù)均為全國(guó)，屬世界太陽能資源豐富地區(qū)之一。光伏發(fā)電場(chǎng)所須光照條件好，沒有遮蔽物，鑒于此特性，光伏發(fā)電的場(chǎng)地面積都較大。反應(yīng)光伏系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的電流、電壓等參數(shù)實(shí)時(shí)采集是光伏系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵，若是采用人工巡檢，費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，所采集的數(shù)據(jù)有一定的時(shí)差性，不能客觀的反應(yīng)整個(gè)系統(tǒng)在模式時(shí)間點(diǎn)的整體運(yùn)行狀態(tài)。所以一套智能的后臺(tái)電力監(jiān)控設(shè)備就顯得十分重要。

在重要的光伏發(fā)電設(shè)備和系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)上安裝智能儀表，通過智能儀表采集設(shè)備的電壓、電流等電參量，后臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備將智能儀表的各項(xiàng)目電參量采集自系統(tǒng)主機(jī)實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)、處理。通過智能化設(shè)備對(duì)整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)的積累，分析，制定和采取合適的運(yùn)行和維護(hù)方案。由上可見光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)用戶可靠、安全、實(shí)時(shí)維護(hù)光伏系統(tǒng)有十分重要的意義。構(gòu)建智能光伏發(fā)電維護(hù)體系，使用智能儀表以及智能監(jiān)測(cè)管理終端設(shè)備，以此達(dá)到科學(xué)、合理的維護(hù)目的。

Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正是針對(duì)以上趨勢(shì)而研發(fā)的管理方光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過對(duì)內(nèi)蒙古光伏發(fā)電系統(tǒng)的部分重要設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過對(duì)監(jiān)測(cè)回路運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采集器運(yùn)行時(shí)的電力參數(shù)并進(jìn)行存儲(chǔ)、分析，以表格或圖形的形式來顯示整個(gè)計(jì)量體系運(yùn)行狀況，找出系統(tǒng)運(yùn)行的故障點(diǎn)，為提高維護(hù)效率，用戶實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀況提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

本文以內(nèi)蒙古明華光伏發(fā)電項(xiàng)目為例，簡(jiǎn)單介紹Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在內(nèi)蒙古明華光伏發(fā)電項(xiàng)目中的應(yīng)用。

1項(xiàng)目介紹

本項(xiàng)目位于內(nèi)蒙古明華，本項(xiàng)目總計(jì)安裝250Wp多晶硅光伏組件80000片，總裝機(jī)容量20.0MWP。本項(xiàng)目的光伏組件每20片組件串聯(lián)成串，設(shè)計(jì)500KWP光伏逆變器38臺(tái)，1000KVa箱式變壓器19臺(tái)，匯流箱264臺(tái)，其中16進(jìn)1出226臺(tái)，12進(jìn)1出38臺(tái)。

本項(xiàng)目前期現(xiàn)針對(duì)其2MWP設(shè)計(jì)光伏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過采集光伏發(fā)電系統(tǒng)中的各種電力設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、處理，以各種圖文報(bào)表的形式實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控區(qū)域的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。所有的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在系統(tǒng)后臺(tái)主機(jī)內(nèi)，通過對(duì)固定時(shí)間段的數(shù)據(jù)分析，掌握整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)作狀態(tài)，針對(duì)當(dāng)下的發(fā)電效率，制定合理的維護(hù)計(jì)劃和日常巡檢。

本項(xiàng)目主要是針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的匯流箱、逆變器、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

本項(xiàng)目的光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)須監(jiān)控的匯流箱共計(jì)27臺(tái)，逆變器2臺(tái)，環(huán)境監(jiān)測(cè)儀1臺(tái)。 

Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過采集光伏發(fā)電系統(tǒng)中的電力設(shè)備的數(shù)據(jù)，將匯流箱的每個(gè)回路的發(fā)電電流，逆變器的逆變兩側(cè)的數(shù)據(jù)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)儀所監(jiān)測(cè)的溫濕度、風(fēng)速、輻照度等數(shù)據(jù)，將以上的數(shù)據(jù)通過界面實(shí)時(shí)顯示，并將發(fā)電量制作分為年、月、日等報(bào)表，為管理者對(duì)整套光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率評(píng)估提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2用戶需求

①　匯流箱、逆變器、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀等設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示。各回路子畫面上顯示，以及此回路名稱等信息。

②　制作光伏發(fā)電系統(tǒng)的年、月、日發(fā)電量報(bào)表，報(bào)表可導(dǎo)出，可打印。

③　將發(fā)電量轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤、減少的二氧化碳、二氧化硫等有害氣體的排放量。

④　匯流箱各發(fā)電回路的越限報(bào)警，針對(duì)客戶的特定回路來設(shè)置越限報(bào)警

⑤　對(duì)各回路的電能集抄功能，并自動(dòng)生成符合客戶管理需求的用電參量報(bào)表

⑥　報(bào)警事件記錄，便于維護(hù)人員來根據(jù)事件發(fā)生的時(shí)間性質(zhì)對(duì)電路進(jìn)行維護(hù)。

⑦　用戶權(quán)限管理，不同等級(jí)權(quán)限實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)操作。

3設(shè)計(jì)方案

3.1參考標(biāo)準(zhǔn)

  系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足以下所列制造和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：

JGJ/T 16-92      《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB/J63-90  《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB/T13730  《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》

GB2887  《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)要求》

GB/50198-94      《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

DL/T 698.31-2010   《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》

DL/T 698.35-2010     《第3-5部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》

DL/T 698.41-2010    《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

DL/T 698.42-2010     《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

DL/T/814-2002        《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

鑒于內(nèi)蒙古光伏發(fā)電項(xiàng)目的建筑規(guī)模、性質(zhì)，以及后續(xù)項(xiàng)目的可連帶發(fā)展的性質(zhì)，安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)部根據(jù)用戶的幾點(diǎn)需求以及在相同性質(zhì)工程中的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)的搭建做以下設(shè)計(jì)：通過檢測(cè)，本光伏發(fā)電系統(tǒng)中所采用的設(shè)備且均采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus-RTU協(xié)議。將現(xiàn)場(chǎng)安裝的相關(guān)設(shè)備通過屏蔽雙絞線以手拉手式相連，數(shù)據(jù)總線連接至現(xiàn)場(chǎng)安裝的數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)采集后通過光纖傳輸至值班室內(nèi)的后臺(tái)主機(jī)。系統(tǒng)示意圖1所示。

圖1

4 系統(tǒng)功能

上位機(jī)軟件采用Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過軟件進(jìn)行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫(kù)變量配置、界面設(shè)計(jì)等，完成了在上位機(jī)軟件監(jiān)控及電力監(jiān)控的功能。

4.1 功能特點(diǎn)

Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單方便；運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。點(diǎn)擊相應(yīng)快捷按鈕即可進(jìn)入相應(yīng)的系統(tǒng)功能模塊；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)具有人機(jī)界面友好，顯示數(shù)據(jù)直觀，方便用戶查閱。

4.2 軟件功能：

4.2.1 初始界面

軟件的界面可以根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)和客戶的要求來設(shè)計(jì)。

4.2.2通訊示意圖

通訊示意圖為拓?fù)鋱D，顯示系統(tǒng)與儀表的通訊是否正常。通過界面模塊顏色的變化來反映整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位的運(yùn)行狀態(tài)。界面如圖3所示。

圖3 通訊示意

4.2.3 監(jiān)測(cè)詳圖

監(jiān)測(cè)詳圖反應(yīng)了整個(gè)系統(tǒng)配電回路名稱，相應(yīng)的配電體系以及回路的主要電參量。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示，直觀反映本項(xiàng)目各個(gè)監(jiān)測(cè)回路的運(yùn)行數(shù)據(jù)，便于管理者實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。界面如圖4所示。

圖4 監(jiān)測(cè)詳圖

4.2.4 參數(shù)抄表

參數(shù)報(bào)表反映了本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)回路的在過去某時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過當(dāng)前或者過去某時(shí)間點(diǎn)的實(shí)時(shí)參量數(shù)據(jù)反映回路狀態(tài)。界面如圖5所示

圖5 參數(shù)抄表

4.2.5 趨勢(shì)曲線

趨勢(shì)曲線可以查詢各回路電壓，功率負(fù)荷趨勢(shì)，查看其歷史趨勢(shì)線；幫助用戶進(jìn)線趨勢(shì)分析和故障追憶。負(fù)荷曲線圖界面如圖6所示。

圖6趨勢(shì)曲線

4.2.6實(shí)時(shí)報(bào)警

    本系統(tǒng)還針對(duì)主要電參量的遙測(cè)量（包括進(jìn)線回路的電流、電壓、頻率、功率因素和出線回路的電流越線報(bào)警）。也能點(diǎn)擊打開歷史報(bào)警調(diào)出歷史報(bào)警界面。界面如圖7所示。

圖7 實(shí)時(shí)報(bào)警

5 結(jié)束語

本文介紹的Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在內(nèi)蒙古明華項(xiàng)目中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)蒙古明華光伏發(fā)電系統(tǒng)中的各設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，不僅能顯示設(shè)備運(yùn)行狀況，還具有計(jì)量發(fā)電量，限制報(bào)警等功能。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的同時(shí)，也是對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的詳細(xì)梳理，設(shè)計(jì)符合現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)拓?fù)鋱D，以及相關(guān)的軟件界面，便于管理者快速掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)還將光伏發(fā)電量轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤，以及相關(guān)的二氧化碳排放量等參數(shù)，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為光伏發(fā)電管理者的管理以及故障追溯等提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。