光伏电站监控方案.docx

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光伏电站监控方案

聚光太阳能项目

监控方案

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1概述2

2技术要求3

2.1系统构成3

2.2硬件构成4

2.3软件构成5

3系统功能5

3.1模拟量量处理及监视子系统5

3.2数字量状态监视子系统5

3.3操作权限6

3.4事件、报警及事故处理6

3.5运行监控7

3.6视频监控7

3.7在线统计与制表7

3.8打印管理8

3.9历史数据库8

3.10可靠性8

4集中监控功能9

5主要控制参数9

5.1逆变器9

5.2汇流箱10

5.3光伏阵列10

5.4光伏阵列（光伏阵列温度测量仪）10

5.5视频10

5.6气象监测仪10

5.7主要参数11

1概述

太阳能光伏电站主要由光伏电池阵列、汇流箱、低压直流柜、逆变柜、交流低压柜、升压变压器等组成，最后产生的高压交流直接并入电网。

前期2MW分为2个独立控制单元，每套单元有独立的监控系统，现场设备间隔层、网络层和站控层三部分组成，采用光纤以太网络实现互联，提供全站设备运行监控、视频监控、运行管理以及远程管理。

2技术要求

发电站监控系统由现场设备间隔层、网络层和站控层三部分组成，采用光纤以太网络实现互联，其典型物理结构如图1。

2.1系统构成

（图1）

（华电嘉峪关1MW环网示意图）

站控层由监控主机和远动通信装置构成，提供全站设备运行监控、视频监控、运行管理。

网络层由现场网络交换设备、网络线路、站控层网络交换设备等构成，提供全站运行和监控设备的互联与通信（配有安全可靠地防火墙）。

现场设备层/现场设备间隔层由发电设备、配电与计量设备、监测与控制装置、保护与自动装置等构成，提供全站发电运行和就地独立监控功能。

发电系统通过增加串行通信到以太网通信的介质转换网关、增加以太网交换机和铺设以太网网络实现现场设备层与站控层的连接，形成中间网络层。

对采用串行通信到以太网通信介质转换网关构成的以太网网络系统，网关宜与其接入设备相对集中在现场设备间隔层。

2.2硬件构成

发电站监控系统硬件设备宜由以下三部分构成：

站控层设备：

包括1台或可选2台运行监控主机、可选1台视频监控主机、可选1台或2台嵌入式远动通信装置、可选打印机、可选音箱等；

网络设备：

包括网络接口卡、可选介质转换网关、可选以太网交换机、网络连线等；

现场设备层：

包括逆变器、环境监测仪及其通信装置、直流/交流配电柜及电表、汇流箱、光伏阵列

站控层主机配置应能满足整个系统的功能要求及性能指标要求，主机台数应与发电站的规划容量相适应。

应选用性能优良、符合工业标准的产品。

运行监控、视频监控工作站应满足运行人员操作时直观、便捷、安全、可靠的要求。

对具备调度通信要求的一定规模发电站，运动通信装置宜采用双套冗余配置。

远动通信容量及性能指标应能满足发电厂与电网调度通信中心远动功能及规约转换要求。

应设置GPS对时设备，其同步脉冲输出接口及数字接口数量应满足系统配置要求。

打印机的配置性能应能满足定时制表、召唤打印的功能要求。

网络媒介可采用屏蔽双绞线、同轴电缆、光缆或以上几种方式的组合，对户外长距离的通信应采用光缆。

2.3软件构成

软件配置应包含数据采集、数据处理、控制操作、防误闭锁、告警、事故顺序记录和事故追忆、画面生成及显示、计算及制表、系统时钟对时、系统自诊断和自恢复、有功功率控制、无功电压控制和其他专业应用等功能，宜配置继电保护故障信息管理、功率预测和视频监视功能。

在满足性能要求的情况下，软件可集中或分散配置，其功能应便于集成和扩展。

软件宜支持跨平台运行。

3系统功能

支持不同的协议数据类型，完成从与协议有关的原始数据到与协议无关的数据的转换。

能够及时准确采集的数据包括数字量、模拟量、等电网数据

3.1模拟量量处理及监视子系统

模拟值以可调的存储周期（秒级、分钟级）存入历史库中，同时按照不同的以时间为单位的排列方式，快速的查找到所需的历史数据。

模拟量测量综合误差≤0.2%

电网频率测量误差≤0.01Hz

画面实时数据更新周期（模拟量）≤3s

3.2数字量状态监视子系统

用户可以在线监控开关量的属性。

包括：

事故判据、取反标志、报警状态、报警类型、是否报警、报警跳画面、变位打印输出、变位记录存档、变位统计、遥控闭锁条件计算量点等。

要求自动记录每一次人工操作，以备查询。

遥测信息响应时间（从I/O输入端至远动工作站出口）≤3s

遥信变化响应时间（从I/O输入端至远动工作站出口）≤2s

画面实时数据更新周期（开关量）≤2s

控制操作正确率100%

遥控动作成功率≥99.99%

3.3操作权限

遥控操作可在任何画面上预定义的操作对象上进行，系统具有多种校核方式，以满足系统对遥控操作的安全性、正确性和速度的要求。

权限：

操作者输入口令，以确认是否具备操作权限，操作权限可人工设置。

验证：

操作者选择操作对象，程序校核该对象是否可控，并弹出遥控对话窗口，显示启发对象的属性描述，供操作员再确认。

操作记录：

操作人员姓名、操作时间、操作内容结果（状态量状态改变）等记录下来，存档于控制作记录中，可分类检索显示、打印等。

配置用户：

包括用户管理、角色管理、权限管理。

能够添加、修改、删除系统用户，能够定义每个用户的角色，也能为每个用户或每种角色分配系统各种功能的使用权限。

3.4事件、报警及事故处理

当系统任何节点、任务模块出现故障或异常，在处理系统实时的或历史的数据过程中发现异常、故障时，系统自动给出各种报警提示。

包含预设的语音报警、报警简报窗口显示、报警总表显示、报警流水帐即时打印、报警推画面、图元/线条/区域变色等。

可单独使用，也可组合使用，可在调度工作站或其他工作站上实现，并可根据工作站的职责范围有选择性地报警。

报警提示：

当状态量发生变位（正常变化或事故变位），在预先设定的画面中予以闪烁，提醒操作员的注意。

当报警被确认或报警消失后，闪烁自动解除。

分类的报警窗口：

不同种类的报警按用户设置放置在不同报警简报窗口中显示，包括报警时间、地域信息、报警类别、报警内容等。

在醒目的报警态颜色和闪烁态之间闪烁，报警被确认且报警状态未被消失则用报警颜色显示报警信息，报警被确认且报警状态消失后用正常颜色显示报警信息。

报警存储及统计查询：

系统产生的报警全部存入事件库中，存入的信息包括告警时间、站点信息、告警类别、告警描述等。

同时可以按时间、地域信息、报警类别、描述等做复杂的关键字组合查询和进行复杂的统计。

3.5运行监控

运行监控工作站是发电站监控系统与运行人员联系的主要界面，现场设备就地控制是应急情况下的备用界面。

运行监控工作站应为运行人员提供包括：

调用、显示和拷贝各种图形、曲线、报表；发出控制操作命令；查看历史数据及各项参数或定制；数据库定义和修改，软件系统参数定义和修改；图形及报表的生成、修改；报警确认，报警点的抑制/恢复；运行文件的编辑、制作等。

图形监控画面内容应包括：

全站实时生产统计数据、环境参数、电气接线图与参数、设备通信联络与工况、设备参数、并网点参数、电能质量监测、历史发电趋势分析、发电预测图等。

图形监控画面形式应包括：

文本或图符表示的日期时间、模拟量值、遥信状态值、电能量值、实时统计值、历史数据、计算值等；曲线方式显示的数据历史或实时变化趋势等。

对测点的不同质量状态、遥信的不同值图符应有显著区别或动画效果。

控制操作与调节应具备：

操作权限检查、同一时刻操作的唯一性检查、位置检查等安全措施。

人工控制应包括主控室控制、现场设备控制两级，并具备站控层和现场设备的控制切换功能，现场设备控制权限级别高于站控层，同一时刻只允许一级控制。

当站控层设备及网络停运后，应能在现场设备层对断路器、逆变器等设备进行一对一人工控制操作。

在自动控制过程中，程序遇到任何软、硬件故障均应输出报警信息，停止控制操作，并保持所控设备的状态。

3.6视频监控

光伏发电站宜配置视频监控和安防系统，在光伏阵列场地周边根据场地大小应配置1～4个带云台控制摄像头，在设备室应配置1～2个固定摄像头；在主控室和设备室宜设置烟感等安防设备；在主控室配置视频监控工作站。

应能同时显示光伏阵列场地及站内的任意多个视频画面，并且切换灵活，方式多样如定时切换、人工切换和报警联动。

应具备对图像进行控制，包括云台动作、光圈大小、聚焦远近和变倍等。

应具备各种形式的数字视频录像，如计划录像、人工录像和报警联动录像等，并能方便的检索、回放控制录像

3.7在线统计与制表

应对发电站运行的各种常规参数进行统计计算，包括日、月、年、时段的最大、最小值及其出现时间、平均值、越限次数、越限时间、越限率、合格率等。

应能充分利用历史数据和以上统计数据，生成不同格式的生产运行报表。

并按要求方式打印输出。

生产运行报表应能由用户编辑、修改、定义、增加和减少

3.8打印管理

图表/报表可以输出到任意指定的打印机，包括本地和网络。

图表/报表打印设置可以使用系统缺省的打印机，也可以图表/报表都有自己的打印设置。

可以分页输出、指定区域输出、比例缩放输出。

图表/报表尺寸任意指定。

定时打印用户指定报表、报警即时打印。

3.9历史数据库

历史数据库至少保存至少5年以上历史数据。

用户自定义数据点历史存储周期

历史数据归档

实时库运行时进行常用历史统计

峰、谷、平统计和再统计功能

任意历史数据查询检索时间不应大于20s。

3.10可靠性

年可用率不应小于99.9%。

平均故障间隔时间不应小于20000h。

运行寿命不应小于10年。

遥控操作正确率应等于100%，遥控操作成功率不应小于99.99%。

事故时遥信正确动作率不应小于99%，事故画面及告警正确率不应小于99.98%。

事件顺序记录分辨率站内不应大于2ms。

系统测量误差不应超过±1.5%。

系统时间误差不应大于1ms。

重要电气参数突变至画面显示的响应时间不应大于2s。

开关变位至画面显示的响应时间不应大于2s。

控制命令从生成到输出的时间不应大于2s。

一般电气参数更新周期不应大于5s，次要电气参数更新周期不应大于10s。

视频信号延迟时间不应大于3s。

动态画面切换响应时间不应大于1s。

画面告警信息推出时间不应大于3s。

历史数据联机检索时间不应大于5s。

能在1s内完成5000点数据的处理。

4集中监控功能

1设备网络图

2设备运行状态

3设备详细信息

4当天发电量波形

5.直流电压波形

6.直流电流波形

7.光照波形

8.温度波形

9.逆变器采集详细数据

10.电表采集详细数据

11.温度采集详细数据

12.HCPV面板温度采集详细数据

13.光照采集详细数据

14.风速采集详细数据

15.风向采集详细数据

16.报警信息

17.按电站，按组显示数据

18.按设备，按组显示各种曲线

19.日统计，月统计，年统计等分析报表

20.光照，温度效能分析

21.不同设备，不同组效能分析比较

22.不同光伏组件效能分析

23.数据挖掘和数据仓库分析

5主要控制参数

5.1逆变器

接入目的：

监测和控制

采集的基础数据：

累加参数：

当前总功率、发电量（日、月、季度、年、总）、二氧化碳减排量（日、月、季度、年、总）、报警次数；

运行参数：

直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、

电流、逆变器机内温度、时钟、频率；

运行状态：

运行、关闭、待机；

报警警数据：

逆变器厂商所提供的设备报警数据，系统保证不遗漏任何一家厂商设备的任何一个原生告警。

控制的内容：

开启、停止、参数设置/调整

通讯方式：

RS485/Modbus协议

5.2汇流箱

接入目的：

监测和控制

采集的基础数据：

光伏阵列每路电流或每个光伏阵列电流

报警数据：

设备可提供的所有报警数据；

控制内容：

开启、停止

通讯方式：

RS485/Modbus协议

5.3光伏阵列

接入目的：

监测和控制

采集的基础数据

状态位置：

高度角、方位角等；

运行状态：

运行、关闭、待机；

报警数据：

系统急停传感器故障未检测到原点高度角超极限方位角超极限

控制内容：

开启、定位、停止

通讯方式：

RS485（确定厂家待沟通）

5.4光伏阵列（光伏阵列温度测量仪）

接入目的：

监测

采集的基础数据：

温度

控制内容：

无

通讯方式：

RS485/Modbus协议

5.5视频

接入目的：

监测和控制

采集的基础数据：

影像

控制内容：

云台：

放大、缩小、转向

通讯方式：

RS485/Modbus协议

5.6气象监测仪

接入目的：

监测

采集的基础数据

温度传感器：

环境温度

光照传感器：

光照强度

风速传感器：

检测风速等级

风向传感器：

检测风向

控制内容：

开启、停止

通讯方式：

RS485/Modbus协议

5.7主要参数

序号

对象

内容

1

太阳跟踪系统

高度角

2

方位角

3

运行状态

4

自动/手动状态

5

抗风雪状态

6

逆变器

直流侧电压

7

直流侧电流

8

直流侧功率

9

交流侧电压Ua

10

交流侧电压Ub

11

交流侧电压Uc

12

交流侧电压Uab

13

交流侧电压Ubc

14

交流侧电压Uca

15

交流侧电流Ia

16

交流侧电流Ib

17

交流侧电流Ic

18

交流侧有功功率

19

交流侧无功功率

20

交流侧功率因数

21

逆变器温度

22

日发电量

23

月发电量

24

年发电量

25

累计发电量

26

光伏逆变器最大可发有功

27

光伏逆变器无功输出范围

28

并网点

并网点电压Ua

29

并网点电压Ub

30

并网点电压Uc

31

并网点电压Uab

32

并网点电压Ubc

33

并网点电压Uca

34

并网点电流Ia

35

并网点电流Ib

36

并网点电流Ic

37

并网点有功功率

38

并网点无功功率

39

并网点功率因数

40

并网点上网电量

41

并网点A相电压闪变

42

并网点B相电压闪变

43

并网点C相电压闪变

44

并网点A相电压偏差

45

并网点B相电压偏差

46

并网点C相电压偏差

47

并网点A相频率偏差

48

并网点B相频率偏差

49

并网点C相频率偏差

50

并网点A相谐波THD

51

并网点B相谐波THD

52

并网点C相谐波THD

53

主升压变压器

低压侧电压Ua

54

低压侧电压Ub

55

低压侧电压Uc

56

低压侧电压Uab

57

低压侧电压Ubc

58

低压侧电压Uca

59

低压侧电流Ia

60

低压侧电流Ib

61

低压侧电流Ic

62

低压侧有功功率

63

低压侧无功功率

64

高压侧电压Ua

65

高压侧电压Ub

66

高压侧电压Uc

67

高压侧电压Uab

68

高压侧电压Ubc

69

高压侧电压Uca

70

高压侧电流Ia

71

高压侧电流Ib

72

高压侧电流Ic

73

高压侧有功功率

74

高压侧无功功率

78

汇流箱

各组串直流输入电流

79

直流输出电流

80

直流母线电压

81

升压变电站母线数据

母线电压Ua

82

母线电压Ub

83

母线电压Uc

84

母线电压Uab

85

母线电压Ubc

86

母线电压Uca

87

无功补偿设备

线电压Uab

88

线电压Ubc

89

线电压Uca

90

A相电流

91

B相电流

92

C相电流

序号

对象

内容

1

光伏逆

变器

直流过压

2

交流过压

3

交流欠压

4

初始停机

5

按键关机

6

保护动作总信号

7

××装置故障（异常、闭锁）

8

××保护动作信号

9

并网点

断路器位置状态

10

隔离刀闸

11

接地刀闸

12

远方/就地切换

13

保护动作总信号

14

控制回路断线

15

重合闸动作

16

××装置故障（异常、闭锁）

17

开关本体及操作机构故障障

18

××保护动作信号

19

××保护动作信号

20

隔离升压变压器

高压侧断路器位置状态

21

低压侧断路器位置状

22

高压侧隔离刀闸

23

低压侧隔离刀闸

24

高压侧开关远方/就地

25

低压侧开关远方/就地

切换

26

保护动作总信号

27

××装置故障（异常、闭锁）

28

××保护动作信号

29

××保护动作信号

30

汇流箱

保护动作总信号

31

××装置故障（异常、闭锁）

32

××保护动作信号

33

汇流柜

保护动作总信号

34

××装置故障（异常、闭锁）

35

××保护动作信号

序号

对象

内容

1

气象环境监测数据

环境温度

2

环境湿度

3

电池板温度

4

风速

5

风向

6

气压

7

太阳总辐射

8

直接辐射

9

散射辐射