光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)在內(nèi)蒙古明華光伏發(fā)電項目中應(yīng)用

徐霜 

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定

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，對環(huán)境造成的危害日益突出，同時約有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、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)測系統(tǒng)通過實時監(jiān)測光伏發(fā)電設(shè)備：匯流箱、逆變器、環(huán)境監(jiān)測儀以及安裝在重要回路的智能監(jiān)測儀表，采集、存儲、顯示相關(guān)電力參數(shù)，實現(xiàn)其智能化管理。本文就內(nèi)蒙古明華項目中使用的Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)做一簡要介紹。

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數(shù)均為全國zui高，屬世界太陽能資源豐富地區(qū)之一。光伏發(fā)電場所須光照條件好，沒有遮蔽物，鑒于此特性，光伏發(fā)電的場地面積都較大。反應(yīng)光伏系統(tǒng)各個設(shè)備正常運(yùn)行時的電流、電壓等參數(shù)實時采集是光伏系統(tǒng)的一個關(guān)鍵，若是采用人工巡檢，費(fèi)時，費(fèi)力，所采集的數(shù)據(jù)有一定的時差性，不能客觀的反應(yīng)整個系統(tǒng)在模式時間點(diǎn)的整體運(yùn)行狀態(tài)。所以一套智能的后臺電力監(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，后臺監(jiān)測系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備將智能儀表的各項目電參量采集自系統(tǒng)主機(jī)實時顯示、存儲、處理。通過智能化設(shè)備對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的實時監(jiān)測，通過光伏發(fā)電系統(tǒng)實時運(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)測系統(tǒng)對用戶可靠、安全、實時維護(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，全面使用智能儀表以及智能監(jiān)測管理終端設(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)測系統(tǒng)正是針對以上趨勢而研發(fā)的管理方光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過對內(nèi)蒙古光伏發(fā)電系統(tǒng)的部分重要設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)測，通過對監(jiān)測回路運(yùn)行狀態(tài)的實時監(jiān)測采集器運(yùn)行時的電力參數(shù)并進(jìn)行存儲、分析，以表格或圖形的形式來顯示整個計量體系運(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，用戶實時掌握系統(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)電項目為例，簡單介紹Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)在內(nèi)蒙古明華光伏發(fā)電項目中的應(yīng)用。

1項目介紹

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

    本項目前期現(xiàn)針對其2MWP設(shè)計光伏監(jiān)測系統(tǒng)，通過采集光伏發(fā)電系統(tǒng)中的各種電力設(shè)備實現(xiàn)實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集存儲、處理，以各種圖文報表的形式實時顯示監(jiān)控區(qū)域的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。所有的數(shù)據(jù)都存儲在系統(tǒng)后臺主機(jī)內(nèi)，通過對固定時間段的數(shù)據(jù)分析，掌握整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)作狀態(tài)，針對當(dāng)下的發(fā)電效率，制定合理的維護(hù)計劃和日常巡檢。

    本項目主要是針對光伏發(fā)電系統(tǒng)中的匯流箱、逆變器、環(huán)境監(jiān)測儀等設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)測。

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

    Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(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)測儀所監(jiān)測的溫濕度、風(fēng)速、輻照度等數(shù)據(jù)，將以上的數(shù)據(jù)通過界面實時顯示，并將發(fā)電量制作分為年、月、日等報表，為管理者對整套光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率評估提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2用戶需求

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

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

●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。

●匯流箱各發(fā)電回路的越限報警，針對客戶的特定回路來設(shè)置越限報警

●對各回路的電能集抄功能，并自動生成符合客戶管理需求的用電參量報表

●報警事件記錄，便于維護(hù)人員來根據(jù)事件發(fā)生的時間性質(zhì)對電路進(jìn)行維護(hù)。

●用戶權(quán)限管理，不同等級權(quán)限實現(xiàn)不同等級操作。

3設(shè)計方案

3.1參考標(biāo)準(zhǔn)

    系統(tǒng)的設(shè)計滿足以下所列制造和試驗標(biāo)準(zhǔn)：

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

GB/J63-90  《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(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  《計算站場地技術(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        《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

3.2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

    鑒于內(nèi)蒙古光伏發(fā)電項目的建筑規(guī)模、性質(zhì)，以及后續(xù)項目的可連帶發(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，對該項目的監(jiān)測的搭建做以下設(shè)計：通過檢測，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)測系統(tǒng)，通過軟件進(jìn)行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設(shè)計等，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)測系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；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)項目的特點(diǎn)和客戶的要求來設(shè)計。界面如圖2所示。

圖2登陸界面

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系統(tǒng)各個監(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)測詳圖

    監(jiān)測詳圖反應(yīng)了整個系統(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。通過實時數(shù)據(jù)的顯示，直觀反映本項目各個監(jiān)測回路的運(yùn)行數(shù)據(jù)，便于管理者實時了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。界面如圖4所示。

圖4 監(jiān)測詳圖

4.2.4 參數(shù)抄表

    參數(shù)報表反映了本項目監(jiān)測回路的在過去某時間點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過當(dāng)前或者過去某時間點(diǎn)的實時參量數(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 趨勢曲線

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

圖6趨勢曲線

4.2.6實時報警

    本系統(tǒng)還針對主要電參量的遙測量（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警）。也能點(diǎn)擊打開歷史報警調(diào)出歷史報警界面。界面如圖7所示。

圖7 實時報警

5 結(jié)束語

    本文介紹的Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)在內(nèi)蒙古明華項目中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對內(nèi)蒙古明華光伏發(fā)電系統(tǒng)中的各設(shè)備實時監(jiān)測，不僅能顯示設(shè)備運(yùn)行狀況，還具有計量發(fā)電量，限制報警等功能。系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試的同時，也是對整個發(fā)電系統(tǒng)的詳細(xì)梳理，設(shè)計符合現(xiàn)場的系統(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)。

參考文獻(xiàn)

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中.電力儀表在大型商業(yè)酒店電能分項計量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣 2010. 6