徐艷華
(江蘇林洋新能源科技有限公司,江蘇南京 210004)
光伏電站是指與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng),是國(guó)家近年來(lái)大力鼓勵(lì)建設(shè)發(fā)展的綠色能源項(xiàng)目。作為光伏電站應(yīng)用過(guò)程中的重要方面,監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)的接入方式至關(guān)重要。該項(xiàng)課題的研究,將會(huì)更好地提升對(duì)光伏電站接入自動(dòng)化系統(tǒng)方式的分析與了解,從而通過(guò)有效的管理提升光伏電站的運(yùn)營(yíng)效益和運(yùn)維效率,降低運(yùn)維成本。
監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器作為光伏區(qū)逆變器、匯流箱、箱逆變一體機(jī)等電氣設(shè)備數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)管理的中心,以及光伏區(qū)數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的主要人機(jī)對(duì)話界面,用于設(shè)備圖形及信息報(bào)表顯示、事件順序記錄及故障報(bào)警狀態(tài)顯示和查詢、光伏區(qū)電氣設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)的查詢、操作指導(dǎo)、操作控制命令的解釋和下達(dá),等等。運(yùn)維人員可通過(guò)監(jiān)控主機(jī)對(duì)光伏區(qū)逆變器、匯流箱、箱逆變一體機(jī)等電氣設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測(cè)和操作控制,同時(shí)也使監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)、管理可完成數(shù)據(jù)庫(kù)的定義、修改,系統(tǒng)參數(shù)的定義、修改以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、軟件系統(tǒng)診斷等工作。對(duì)光伏區(qū)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)僅允許在監(jiān)控主機(jī)上進(jìn)行,并具有安全性的登錄保護(hù)。
光伏電站接入自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控后臺(tái)采用開(kāi)放式、分層分布式結(jié)構(gòu),系統(tǒng)縱向分為間隔層和站控層。間隔層采用電氣單元設(shè)置的測(cè)控單元,站控層采用功能分布結(jié)構(gòu)。間隔層與站控層之間采用單以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通信線纜通常使用RS485 屏蔽雙絞線帶鎧光纜,以此保證傳輸速率并增加可靠性,部分項(xiàng)目為節(jié)省施工及材料成本,已采用LTE 通信方式。
(1)間隔層。間隔層負(fù)責(zé)完成升壓站設(shè)備的控制監(jiān)視,各測(cè)控單元可實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)設(shè)備的采集和控制。所有間隔層設(shè)備測(cè)控單元均應(yīng)設(shè)置必要的人機(jī)接口設(shè)備,必要時(shí)自行完成就地監(jiān)控功能。各間隔設(shè)備相對(duì)獨(dú)立。光伏場(chǎng)區(qū)間隔層測(cè)控單元配置一個(gè)光伏集中監(jiān)控單元。
(2)站控層。一般根據(jù)用戶要求配置如下設(shè)備:①2 臺(tái)監(jiān)控主機(jī)(兼操作員站、工程師站),配置2 套,冗余配置。2 臺(tái)配置可區(qū)分電站側(cè)數(shù)據(jù)和光伏區(qū)數(shù)據(jù),顯示數(shù)據(jù)時(shí)互不干擾。②打印機(jī)配置2 套。A3A4 各1 套。打印實(shí)時(shí)設(shè)備運(yùn)行信息,提高人工操作效率。
(3)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。為滿足網(wǎng)絡(luò)通信的需要,按需要配置相應(yīng)的傳輸介質(zhì)轉(zhuǎn)換設(shè)備(如光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器)、接口熔接設(shè)備(如光纖接頭盒)等。
(1)設(shè)備數(shù)據(jù)采集和處理。光伏區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集光伏區(qū)逆變器、直流匯流箱、箱逆變一體機(jī)的遙測(cè)信號(hào)、遙信信號(hào)、告警信號(hào)等,保證逆變器高效和穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)全部電站設(shè)備運(yùn)行狀況的集中監(jiān)控、故障自動(dòng)告警和專(zhuān)家級(jí)診斷,提高故障分析準(zhǔn)確性和縮短故障處理時(shí)間,提高設(shè)備檢修質(zhì)量和生產(chǎn)安全性。通過(guò)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)工作的集中管理和統(tǒng)一指揮,實(shí)現(xiàn)備品配件等資源的優(yōu)化配置和規(guī)范管理。
(2)建立數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)具有儲(chǔ)存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的功能并保存運(yùn)行報(bào)表。
(3)控制及調(diào)節(jié)。具備對(duì)站內(nèi)設(shè)備的實(shí)時(shí)控制及調(diào)節(jié)功能。
(4)防誤閉鎖。
(5)數(shù)據(jù)通信。
(6)系統(tǒng)自診斷。
(7)時(shí)鐘對(duì)時(shí)。
(8)報(bào)文及記錄分析。
(9)語(yǔ)音報(bào)警。
(10)培訓(xùn)仿真及軟件開(kāi)發(fā)。
(11)自恢復(fù)功能。
(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏區(qū)設(shè)備數(shù)據(jù)可以提升運(yùn)維管理模式。①主動(dòng)型。實(shí)施主動(dòng)性的預(yù)防維護(hù)措施。運(yùn)維計(jì)劃的預(yù)防性和前瞻性。運(yùn)維工作實(shí)時(shí)可追蹤。②持續(xù)型。設(shè)備精細(xì)化管理。設(shè)備持續(xù)化管理。設(shè)備科學(xué)化管理。③精細(xì)型。標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維流程。完整有效的運(yùn)維管理平臺(tái)。精準(zhǔn)的運(yùn)維定位與管理。
(2)專(zhuān)家資源集中配置,提高管理效率。
(3)同類(lèi)設(shè)備不同區(qū)域統(tǒng)一調(diào)度,降低庫(kù)存風(fēng)險(xiǎn)。
(4)故障處理經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)一推廣,提高運(yùn)維效率。
圖1 光伏電站
(1)光伏區(qū)配置單獨(dú)監(jiān)控后臺(tái),實(shí)時(shí)采集光伏區(qū)逆變器、直流匯流箱等智能設(shè)備數(shù)據(jù)。光伏區(qū)監(jiān)控后臺(tái)可安裝在開(kāi)關(guān)站二次設(shè)備監(jiān)控室內(nèi)。
(2)監(jiān)控系統(tǒng)采用符合DL/T 860(IEC 61850)標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)。規(guī)約支持南自IEC 103、南瑞繼保IEC 103、南瑞科技103協(xié)議、IEC104 協(xié)議等。光伏區(qū)主設(shè)備及光伏區(qū)智能電氣設(shè)備滿足以上規(guī)約均可接入。
(3)光伏監(jiān)控系統(tǒng)采用的通信手段主要包括工業(yè)RS485 總線、工業(yè)以太網(wǎng)、CAN 總線、無(wú)線4G LTE 等。
(4)針對(duì)光伏區(qū)逆變器的類(lèi)型,可分為組串式逆變器接入光伏電站監(jiān)控、集中式逆變器接入光伏電站監(jiān)控及混合式接入光伏電站監(jiān)控。①組串式逆變器接入光伏電站監(jiān)控,光伏區(qū)用組串式逆變器,逆變器至數(shù)據(jù)采集器可以利用電力載波技術(shù)。箱變及智能設(shè)備可以通過(guò)RS485 或以太網(wǎng)接入數(shù)據(jù)采集設(shè)備。由數(shù)據(jù)采集器連成光纖環(huán)網(wǎng)接入監(jiān)控系統(tǒng)。②集中式逆變器接入光伏電站監(jiān)控,光伏區(qū)用集中式逆變器,逆變器、匯流箱等智能設(shè)備通過(guò)RS485 總線方式接入箱變測(cè)控,由箱變測(cè)控裝置連成光纖環(huán)網(wǎng)接入監(jiān)控系統(tǒng)。③混合式接入光伏電站監(jiān)控,由組串式逆變器和集中式逆變器組成,數(shù)據(jù)組環(huán)網(wǎng)時(shí)可采用箱變測(cè)控或統(tǒng)一用同一類(lèi)型的光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)連成光纖環(huán)網(wǎng)接入監(jiān)控系統(tǒng)。
(5)光伏區(qū)光纜敷設(shè)路徑盡量同高壓一次電纜一致,可節(jié)省施工成本。
(6)團(tuán)隊(duì)整體工作以電站高效管理為核心,多業(yè)務(wù)系統(tǒng)融合,各業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息共享,同時(shí)要求保證關(guān)鍵信息安全。
光伏電站如圖1 所示。
(1)從粗放式分散管理轉(zhuǎn)向智能集中化管理:①統(tǒng)一管理不同區(qū)域電站;②專(zhuān)家資源集中配置,提高管理效率;③同類(lèi)設(shè)備不同區(qū)域統(tǒng)一調(diào)度,降低庫(kù)存風(fēng)險(xiǎn);④故障處理經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)一推廣,提高運(yùn)維效率。
(2)單個(gè)電站運(yùn)營(yíng)商管理規(guī)模越來(lái)越大,精細(xì)化程度越來(lái)越高:①數(shù)據(jù)粒度分類(lèi):逆變器級(jí)、組串級(jí)電流、組串級(jí)電壓電流、組件級(jí);②數(shù)據(jù)類(lèi)型和數(shù)據(jù)量分類(lèi),包括逆變器運(yùn)行狀態(tài)和告警、組串運(yùn)行狀態(tài)及發(fā)電量、環(huán)境數(shù)據(jù)、電站及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、運(yùn)維統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、資產(chǎn)信息、設(shè)備的健康數(shù)據(jù)等。
(3)逐步實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)下的業(yè)務(wù)系統(tǒng)融合。一體化平臺(tái)向大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)轉(zhuǎn)變,用戶整體工作以電站高效管理為核心,多業(yè)務(wù)系統(tǒng)融合,各業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息共享,同時(shí)滿足關(guān)鍵信息安全。
加強(qiáng)對(duì)光伏電站光伏區(qū)信息接入的研究分析,對(duì)于其取得良好實(shí)踐效果意義十分重要??梢蕴岣唠娬具\(yùn)行的管理效率,提升生產(chǎn)運(yùn)行管理水平,降低生產(chǎn)運(yùn)行和設(shè)備維護(hù)成本。