光伏发电监测系统在内蒙古明华光伏发电项目中的应用

摘要

     20世纪70年代后，随着现代工业的发展，能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时约有20亿人得不到正常的能源供应。太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。光伏发电就是讲太阳辐射转化为电能的方式之一。光伏发电监测系统作为光伏发电的重要组成部分，光伏发电监测系统通过实时监测光伏发电设备：汇流箱、逆变器、环境监测仪以及安装在重要回路的智能监测仪表，采集、存储、显示相关电力参数，实现其智能化管理。本文就内蒙古明华项目中使用的Acrel-2000 v8.0光伏发电监测系统做一简要介绍。

关键词：内蒙古明华  光伏发电  无人值守  绿色环保  智能配电系统  配电自动化

0引言

     太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、自然地理状况和气候条件有关。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国高，属世界太阳能资源丰富地区之一。光伏发电场所须光照条件好，没有遮蔽物，鉴于此特性，光伏发电的场地面积都较大。反应光伏系统各个设备正常运行时的电流、电压等参数实时采集是光伏系统的一个关键，若是采用人工巡检，费时，费力，所采集的数据有一定的时差性，不能客观的反应整个系统在模式时间点的整体运行状态。所以一套智能的后台电力监控设备就显得十分重要。

     在重要的光伏发电设备和系统节点上安装智能仪表，通过智能仪表采集设备的电压、电流等电参量，后台监测系统通过数据采集设备将智能仪表的各项目电参量采集自系统主机实时显示、存储、处理。通过智能化设备对整个光伏发电系统的实时监测，通过光伏发电系统实时运行参数的积累，分析，制定和采取合适的运行和维护方案。由上可见光伏发电监测系统对用户可靠、安全、实时维护光伏系统有十分重要的意义。构建智能光伏发电维护体系，使用智能仪表以及智能监测管理终端设备，以此达到、科学、合理的维护目的。

     Acrel-2000 v8.0光伏发电监测系统正是针对以上趋势而研发的管理方光伏发电监测系统。本系统通过对内蒙古光伏发电系统的部分重要设备进行实时监测，通过对监测回路运行状态的实时监测采集器运行时的电力参数并进行存储、分析，以表格或图形的形式来显示整个计量体系运行状况，找出系统运行的故障点，为提高维护效率，用户实时掌握系统运行状况提供准确的数据支撑。

     本文以内蒙古明华光伏发电项目为例，简单介绍Acrel-2000 v8.0光伏发电监测系统在内蒙古明华光伏发电项目中的应用。

1项目介绍

     本项目位于内蒙古明华，本项目总计安装250Wp多晶硅光伏组件80000片，总装机容量20.0MWP。本项目的光伏组件每20片组件串联成串，设计500KWP光伏逆变器38台，1000KVa箱式变压器19台，汇流箱264台，其中16进1出226台，12进1出38台。

     本项目前期现针对其2MWP设计光伏监测系统，通过采集光伏发电系统中的各种电力设备实现实时监测，数据采集存储、处理，以各种图文报表的形式实时显示监控区域的设备运转状态。所有的数据都存储在系统后台主机内，通过对固定时间段的数据分析，掌握整个光伏发电系统的运作状态，针对当下的发电效率，制定合理的维护计划和日常巡检。

     本项目主要是针对光伏发电系统中的汇流箱、逆变器、环境监测仪等设备进行实时监测。

     本项目的光伏发电系统内须监控的汇流箱共计27台，逆变器2台，环境监测仪1台。 

    Acrel-2000 v8.0光伏发电监测系统通过采集光伏发电系统中的电力设备的数据，将汇流箱的每个回路的发电电流，逆变器的逆变两侧的数据以及环境监测仪所监测的温湿度、风速、辐照度等数据，将以上的数据通过界面实时显示，并将发电量制作分为年、月、日等报表，为管理者对整套光伏发电系统的发电效率评估提供可靠的数据依据。

2用户需求

     ①　汇流箱、逆变器、环境监测仪等设备数据的实时刷新，并以一次图形式直观动态显示。各回路子画面上显示，以及此回路名称等信息。

     ②　制作光伏发电系统的年、月、日发电量报表，报表可导出，可打印。

     ③　将发电量转化为标准煤、减少的二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放量。

     ④　汇流箱各发电回路的越限报警，针对客户的特定回路来设置越限报警

     ⑤　对各回路的电能集抄功能，并自动生成符合客户管理需求的用电参量报表

     ⑥　报警事件记录，便于维护人员来根据事件发生的时间性质对电路进行维护。

     ⑦　用户权限管理，不同等级权限实现不同等级操作。

3设计方案

3.1 参考标准

     系统的设计满足以下所列制造和试验标准：

     JGJ/T 16-92        《民用建筑电气设计规范》

     GB/J63-90          《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

     GB/T13730          《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》

     GB2887             《计算站场地技术要求》

     GB/50198-94        《监控系统工程技术规范》

     DL/T 698.31-2010   《第3.1部分：电能信息采集终端技术规范-通用要求》

     DL/T 698.35-2010   《第3-5部分：电能信息采集终端技术规范-低压集中抄表终端特殊要求》

     DL/T 698.41-2010   《第4-1部分：通信协议-主站与电能信息采集终端通信》

     DL/T 698.42-2010   《第4-2部分：通讯协议-集中器下行通信协议》

     DL/T/814-2002      《配电自动化系统功能规范》

3.2 系统架构设计

     鉴于内蒙古光伏发电项目的建筑规模、性质，以及后续项目的可连带发展的性质，安科瑞电气股份有限公司系统部根据用户的几点需求以及在相同性质工程中的经验，对该项目的监测的搭建做以下设计：通过检测，本光伏发电系统中所采用的设备且均采用标准的Modbus-RTU协议。将现场安装的相关设备通过屏蔽双绞线以手拉手式相连，数据总线连接至现场安装的数据采集器，数据采集器将数据采集后通过光纤传输至值班室内的后台主机。系统示意图1所示。

图1

4 系统功能

     上位机软件采用Acrel-2000 v8.0光伏发电监测系统，通过软件进行设备配置、数据库变量配置、界面设计等，完成了在上位机软件监控及电力监控的功能。

4.1功能特点

     Acrel-2000 v8.0光伏发电监测系统采用全中文界面，操作简单方便；运行稳定可靠的特点。点击相应快捷按钮即可进入相应的系统功能模块；系统具有一次系统图显示，模拟图显示和网络结构图显示；系统具有人机界面友好，显示数据直观，方便用户查阅。

4.2 软件功能

4.2.1 初始界面

     软件的界面可以根据项目的特点和客户的要求来设计。

4.2.2通讯示意图

     通讯示意图为拓扑图，显示系统与仪表的通讯是否正常。通过界面模块颜色的变化来反映整个系统各个监控点位的运行状态。界面如图3所示。

图3 通讯示意

4.2.3 监测详图

     监测详图反应了整个系统配电回路名称，相应的配电体系以及回路的主要电参量。通过实时数据的显示，直观反映本项目各个监测回路的运行数据，便于管理者实时了解系统运行状态。界面如图4所示。

图4 监测详图

4.2.4 参数抄表

     参数报表反映了本项目监测回路的在过去某时间点的运行数据，通过当前或者过去某时间点的实时参量数据反映回路状态。界面如图5所示

图5 参数抄表

4.2.5 趋势曲线

     趋势曲线可以查询各回路电压，功率负荷趋势，查看其历史趋势线；帮助用户进线趋势分析和故障追忆。负荷曲线图界面如图6所示。

图6趋势曲线

4.2.6实时报警

     本系统还针对主要电参量的遥测量（包括进线回路的电流、电压、频率、功率因素和出线回路的电流越线报警）。也能点击打开历史报警调出历史报警界面。界面如图7所示。

图7 实时报警

5 结束语

     本文介绍的Acrel-2000 v8.0光伏发电监测系统在内蒙古明华项目中的应用，可以实现对内蒙古明华光伏发电系统中的各设备实时监测，不仅能显示设备运行状况，还具有计量发电量，限制报警等功能。系统的设计、安装、调试的同时，也是对整个发电系统的详细梳理，设计符合现场的系统拓扑图，以及相关的软件界面，便于管理者快速掌握整个系统的运行状态。系统还将光伏发电量转化为标准煤，以及相关的二氧化碳排放量等参数，该系统运行安全、可靠、稳定，为光伏发电管理者的管理以及故障追溯等提供了准确的数据依据。

参考文献

[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4

[2].周中.电力仪表在大型商业酒店电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6

作者简介：周菁  女  本科  

任职单位：现任职于江苏安科瑞电器制造有限公司