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廣西某大廈光伏發(fā)電項(xiàng)目電力監(jiān)控系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

更新時(shí)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(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，通過(guò)各種樣式的圖表及數(shù)據(jù)快速掌握電站的運(yùn)行情況，其友好的用戶界面、強(qiáng)大的分析功能、完善的故障報(bào)警確保了太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠和穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)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(xiàng)目主要是通過(guò)電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(dá)逆變器KSG1－100K、利城環(huán)境檢測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)，并網(wǎng)柜使用安科瑞多功能儀表計(jì)量發(fā)電量。以上設(shè)備通過(guò)RS485通訊與后臺(tái)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(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的匯流箱、逆變器進(jìn)行電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀實(shí)時(shí)掌握天氣情況，一旦監(jiān)控點(diǎn)被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時(shí)越限報(bào)警，有關(guān)人員采取相應(yīng)的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動(dòng)抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢(shì)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(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行情況。

數(shù)據(jù)采集

自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)所有電量?jī)x表的模擬量數(shù)據(jù)，自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)。

支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。

支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正確性檢驗(yàn)，異常數(shù)據(jù)自動(dòng)處理。

支持多線程處理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時(shí)對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示采用光伏發(fā)電主接線圖直觀顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見(jiàn)。

數(shù)據(jù)分析與處理

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

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

各的發(fā)電功率最大、最小、平均值計(jì)算。

統(tǒng)計(jì)各分站及整體的發(fā)電量。

權(quán)限管理

要求對(duì)不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能授權(quán)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(jī)制，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護(hù)，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(píng)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(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線直接接至數(shù)據(jù)采集器然后通過(guò)光纖將數(shù)據(jù)上傳至值班室的監(jiān)控主機(jī)，保障了電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實(shí)時(shí)性。

1）站控管理層

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

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由采集器、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。通訊管理機(jī)主要功能是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)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(dá)到了無(wú)人值守的目的。

3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)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(guò)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(wù)器，通訊服務(wù)器通過(guò)光纖到達(dá)該值班室監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)功能

光伏發(fā)電一次實(shí)時(shí)系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電所所有回路的運(yùn)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(jìn)線和出線的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到匯流箱、并網(wǎng)柜、逆變器等設(shè)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?qū)崟r(shí)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(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行異常顯示與報(bào)警提示。

可針對(duì)光伏發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)的各種事件進(jìn)行記錄，如:通訊采集異常、開(kāi)關(guān)變位、操作記錄等，時(shí)間記錄支持按類型查詢，并可對(duì)越限報(bào)警進(jìn)行更改設(shè)置如下圖所示：

報(bào)警功能實(shí)時(shí)查詢

參數(shù)抄表功能，主要對(duì)匯流箱各回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時(shí)刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。該報(bào)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(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)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(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時(shí)監(jiān)測(cè)間隔層設(shè)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(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電系統(tǒng)的安全性至關(guān)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(xiàng)目的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電回路的電參量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能顯示回路發(fā)電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示光伏系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)參數(shù)越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框、語(yǔ)音提示，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為項(xiàng)目解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-3000WEB電能管理系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，整體架構(gòu)如下：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示：運(yùn)維云平臺(tái)包含站控管理層（運(yùn)維軟件）及網(wǎng)絡(luò)通訊層（變電所數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)），現(xiàn)場(chǎng)安裝多功能電力儀表及無(wú)線測(cè)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，與國(guó)際技術(shù)同步的綜合電力監(jiān)控。該產(chǎn)品具有三相交流電量測(cè)量、復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量、四象限電能計(jì)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(luò)通訊等功能，其中 ACR220ELH/ACR330ELH 同時(shí)還具有電網(wǎng)波形實(shí)時(shí)跟蹤顯示和 SOE 事件記錄功能，主要用于對(duì)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(wú)線測(cè)溫設(shè)備

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

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

通訊管理機(jī)

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(jī)，適用于國(guó)家公務(wù)機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、社區(qū)公共機(jī)構(gòu)、住宅商業(yè)樓宇、酒店餐飲商場(chǎng)等領(lǐng)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(xiàng)計(jì)量數(shù)據(jù)采集的需求。

網(wǎng)關(guān)可設(shè)置觸發(fā)式報(bào)警、觸發(fā)式主動(dòng)上傳，具備斷點(diǎn)續(xù)傳功能。網(wǎng)關(guān)自帶內(nèi)存可存儲(chǔ)15天左右現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后從斷點(diǎn)繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)不丟失。

通訊管理機(jī)

ANet智能通信管理機(jī)提供豐富的規(guī)約庫(kù)支持，實(shí)現(xiàn)不同二次設(shè)備供應(yīng)商的智能設(shè)備互聯(lián)。

5 系統(tǒng)軟件模塊

平臺(tái)登錄界面

用瀏覽器打開(kāi)云平臺(tái)鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

平臺(tái)首頁(yè)

展示頁(yè)面

平臺(tái)首頁(yè)為變電所概況，包括變電所狀態(tài)、地圖導(dǎo)航和用能月報(bào)。變電所狀態(tài)包括：變電所概況、運(yùn)行狀態(tài)、當(dāng)日事件記錄、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。

變壓器監(jiān)測(cè)

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

電力運(yùn)行報(bào)表

電力運(yùn)行報(bào)表顯示各回路分時(shí)段的電力參數(shù)和電能的實(shí)時(shí)值，如下圖所示：

用電分析

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

用戶報(bào)告

用戶報(bào)告展示了選中變配電站在選定時(shí)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(yùn)行情況（涵蓋了各個(gè)變壓器及其對(duì)應(yīng)的日負(fù)荷分析和日功率因數(shù)分析）、時(shí)間統(tǒng)計(jì)（包括遙測(cè)越限事件和遙信變位事件）、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維情況（巡檢過(guò)程中的設(shè)備缺陷及其處理情況）五個(gè)模塊。