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廣西某大廈光伏發(fā)電項目電力監(jiān)控系統(tǒng) 的設計與應用

更新時間：2023-12-13

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摘要：光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，匯流箱、逆變器、交直流配電柜、太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設備進行實時監(jiān)控和控制，通過各種樣式的圖表及數(shù)據(jù)快速掌握電站的運行情況，其友好的用戶界面、強大的分析功能、完善的故障報警確保了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠和穩(wěn)定運行。

關鍵詞：光伏發(fā)電;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng);

0概述

本項目主要是通過電力監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測廣西交投大廈屋頂光伏發(fā)電，使用安科瑞品牌匯流箱AGFT-M4、深圳科士達逆變器KSG1－100K、利城環(huán)境檢測儀實時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，并網(wǎng)柜使用安科瑞多功能儀表計量發(fā)電量。以上設備通過RS485通訊與后臺組網(wǎng)。

1需求分析

為保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常工作。需要對項目現(xiàn)場的匯流箱、逆變器進行電壓、電流、功率等參數(shù)進行實時在線監(jiān)控。通過環(huán)境監(jiān)測儀實時掌握天氣情況，一旦監(jiān)控點被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時越限報警，有關人員采取相應的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)，便于用戶了解整個光伏發(fā)電系統(tǒng)運行情況。

數(shù)據(jù)采集

自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開關狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關量數(shù)據(jù)。

支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。

支持數(shù)據(jù)傳輸正確性檢驗，異常數(shù)據(jù)自動處理。

支持多線程處理機制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設備進行數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)實時顯示采用光伏發(fā)電主接線圖直觀顯示模式，各回路開關斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計、分析需要實現(xiàn)以下功能：

各匯流箱發(fā)電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內(nèi)發(fā)電量的統(tǒng)計、計算。

各的發(fā)電功率最大、最小、平均值計算。

統(tǒng)計各分站及整體的發(fā)電量。

權限管理

要求對不同用戶賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。

系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

為生產(chǎn)節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)支撐，并能提供節(jié)能改造前后的效果評估。

2 系統(tǒng)方案

安科瑞Acrel-2000系統(tǒng)根據(jù)廣西交投大廈光伏發(fā)電項目現(xiàn)場實際情況，整體網(wǎng)絡結構采用屏蔽雙絞線直接接至數(shù)據(jù)采集器然后通過光纖將數(shù)據(jù)上傳至值班室的監(jiān)控主機，保障了電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。

1）站控管理層

站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。在廣西交投大廈光伏發(fā)電項目工程中主要指置于地下一層配電室的監(jiān)控主機。

2）網(wǎng)絡通訊層

通訊層主要是由采集器、以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡組成。通訊管理機主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)分站與主站之間的數(shù)據(jù)交互，使發(fā)電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，提高了發(fā)電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，達到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設備層

現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務器，通訊服務器通過光纖到達該值班室監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

系統(tǒng)結構圖

3 系統(tǒng)功能

光伏發(fā)電一次實時系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到匯流箱、并網(wǎng)柜、逆變器等設備的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：電壓、電流、發(fā)電功率、總發(fā)電量等。如下圖所：

一次系統(tǒng)圖

監(jiān)控系統(tǒng)可分區(qū)域實時監(jiān)控各光伏陣列的充電電壓及電流、蓄電池電壓及溫度等信息，并對故障點進行異常顯示與報警提示。

可針對光伏發(fā)電現(xiàn)場的各種事件進行記錄，如:通訊采集異常、開關變位、操作記錄等，時間記錄支持按類型查詢，并可對越限報警進行更改設置如下圖所示：

報警功能實時查詢

參數(shù)抄表功能，主要對匯流箱各回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。該報表查詢廣西交投大廈光伏發(fā)電各發(fā)電回路的電參數(shù)，主要包括：電流、發(fā)電功率和發(fā)電量。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示:

電參數(shù)抄表

系統(tǒng)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結構示意圖

4 結束語

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電系統(tǒng)的安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在廣西交投大廈光伏發(fā)電項目的應用，可以實現(xiàn)對發(fā)電回路的電參量的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路發(fā)電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示光伏系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對參數(shù)越限具有彈出報警對話框、語音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為項目解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

系統(tǒng)架構

Acrel-3000WEB電能管理系統(tǒng)采用分層分布式結構進行設計，整體架構如下：

系統(tǒng)結構圖

如系統(tǒng)結構圖所示：運維云平臺包含站控管理層（運維軟件）及網(wǎng)絡通訊層（變電所數(shù)據(jù)網(wǎng)關），現(xiàn)場安裝多功能電力儀表及無線測溫系統(tǒng)。

多功能電能表ACR220EL

ACR 電力質(zhì)量分析儀包含 ACR220ELH 儀表,是本公司按 IEC 標準設計，與國際技術同步的綜合電力監(jiān)控。該產(chǎn)品具有三相交流電量測量、復費率電能計量、四象限電能計量、諧波分析、電網(wǎng)質(zhì)量分析、遙信輸入、遙控輸出以及網(wǎng)絡通訊等功能，其中 ACR220ELH/ACR330ELH 同時還具有電網(wǎng)波形實時跟蹤顯示和 SOE 事件記錄功能，主要用于對電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。

多功能電能表

無線測溫設備

無線溫度傳感器適用于高低壓開關柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監(jiān)測。

無線測溫傳感器ATE400：安裝于斷路器觸頭、母排、電纜搭接點等大電流處，采集溫度量并通過無線方式傳輸?shù)膫鞲衅鳌?/p>

通訊管理機

ANet-2E8S1是安科瑞電氣股份有限公司自主研發(fā)的一款通用型智能通信管理機，適用于國家公務機關、企事業(yè)單位、社區(qū)公共機構、住宅商業(yè)樓宇、酒店餐飲商場等領域，可滿足水、電、氣、油、冷量、熱量等各種形式的用量及能源能耗分項計量數(shù)據(jù)采集的需求。

網(wǎng)關可設置觸發(fā)式報警、觸發(fā)式主動上傳，具備斷點續(xù)傳功能。網(wǎng)關自帶內(nèi)存可存儲15天左右現(xiàn)場數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡恢復后從斷點繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)不丟失。

通訊管理機

ANet智能通信管理機提供豐富的規(guī)約庫支持，實現(xiàn)不同二次設備供應商的智能設備互聯(lián)。

5 系統(tǒng)軟件模塊

平臺登錄界面

用瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。

平臺首頁

展示頁面

平臺首頁為變電所概況，包括變電所狀態(tài)、地圖導航和用能月報。變電所狀態(tài)包括：變電所概況、運行狀態(tài)、當日事件記錄、環(huán)境監(jiān)測等。

變壓器監(jiān)測

顯示變壓器的運行狀況，變壓器列表顯示變壓器的電壓等級；變壓器狀態(tài)顯示變壓器的運行參數(shù)，即變壓器的負荷、功率、電流、電壓、溫度以及功率曲線。

電力運行報表

電力運行報表顯示各回路分時段的電力參數(shù)和電能的實時值，如下圖所示：

用電分析

用電分析包括用能報表、同比分析、環(huán)比分析、電能集抄、計量及線路損耗。

用戶報告

用戶報告展示了選中變配電站在選定時間內(nèi)的信息，主要分為變配電站概況、用電量分析（包括日耗電量分析和線路能耗排名）、變壓器運行情況（涵蓋了各個變壓器及其對應的日負荷分析和日功率因數(shù)分析）、時間統(tǒng)計（包括遙測越限事件和遙信變位事件）、現(xiàn)場運維情況（巡檢過程中的設備缺陷及其處理情況）五個模塊。

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