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王海芹

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定

摘要：20世紀70年代后，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，能源危機和大氣污染問題日益突出，傳統(tǒng)的燃料能源正在天減少，對環(huán)境造成的危害日益突出，同時約有20億人得不到正常的能源供應。太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。光伏發(fā)電就是講太陽輻射轉化為電能的有效方式。光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)作為光伏發(fā)電的重要組成部分，光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)通過實時監(jiān)測光伏發(fā)電設備：匯流箱、逆變器、環(huán)境監(jiān)測儀以及安裝在重要回路的智能監(jiān)測儀表，采集、存儲、顯示相關電力參數(shù)，實現(xiàn)其智能化管理。本文就內蒙古明華項目中使用的Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)做一簡要介紹。

關鍵詞：內蒙古明華  光伏發(fā)電  無人值守  綠色環(huán)保  智能配電系統(tǒng)  配電自動化

0引言

    太陽能資源的分布與各地的緯度、海拔高度、自然地理狀況和氣候條件有關。我西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏、內蒙古高原的總輻射量和日照時數(shù)均為全高，屬世界太陽能資源豐富地區(qū)。光伏發(fā)電場所須光照條件好，沒有遮蔽物，鑒于此特性，光伏發(fā)電的場地面積都較大。反應光伏系統(tǒng)各個設備正常運行時的電流、電壓等參數(shù)實時采集是光伏系統(tǒng)的一個關鍵，若是采用人工巡檢，費時，費力，所采集的數(shù)據(jù)有一定的時差性，不能客觀的反應整個系統(tǒng)在模式時間點的整體運行狀態(tài)。所以一套智能的后臺電力監(jiān)控設備就顯得十分重要。

    在重要的光伏發(fā)電設備和系統(tǒng)節(jié)點上安裝智能儀表，通過智能儀表采集設備的電壓、電流等電參量，后臺監(jiān)測系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集設備將智能儀表的各項目電參量采集自系統(tǒng)主機實時顯示、存儲、處理。通過智能化設備對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的實時監(jiān)測，通過光伏發(fā)電系統(tǒng)實時運行參數(shù)的積累，分析，制定和采取合適的運行和維護方案。由上可見光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)對用戶可靠、安全、實時維護光伏系統(tǒng)有十分重要的意義。構建智能光伏發(fā)電維護體系，使用智能儀表以及智能監(jiān)測管理終端設備，以此達到、科學、合理的維護目的。

    Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)正是針對以上趨勢而研發(fā)的管理方光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過對內蒙古光伏發(fā)電系統(tǒng)的部分重要設備進行實時監(jiān)測，通過對監(jiān)測回路運行狀態(tài)的實時監(jiān)測采集器運行時的電力參數(shù)并進行存儲、分析，以表格或圖形的形式來顯示整個計量體系運行狀況，找出系統(tǒng)運行的故障點，為提高維護效率，用戶實時掌握系統(tǒng)運行狀況提供準確的數(shù)據(jù)支撐。

    本文以內蒙古明華光伏發(fā)電項目為例，簡單介紹Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)在內蒙古明華光伏發(fā)電項目中的應用。

1項目介紹

    本項目位于內蒙古明華，本項目總計安裝250Wp多晶硅光伏組件80000片，總裝機容量20.0MWP。本項目的光伏組件每20片組件串聯(lián)成串，設計500KWP光伏逆變器38臺，1000KVa箱式變壓器19臺，匯流箱264臺，其中16進1出226臺，12進1出38臺。

    本項目前期現(xiàn)針對其2MWP設計光伏監(jiān)測系統(tǒng)，通過采集光伏發(fā)電系統(tǒng)中的各種電力設備實現(xiàn)實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集存儲、處理，以各種圖文報表的形式實時顯示監(jiān)控區(qū)域的設備運轉狀態(tài)。所有的數(shù)據(jù)都存儲在系統(tǒng)后臺主機內，通過對固定時間段的數(shù)據(jù)分析，掌握整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的運作狀態(tài)，針對當下的發(fā)電效率，制定合理的維護計劃和日常巡檢。

    本項目主要是針對光伏發(fā)電系統(tǒng)中的匯流箱、逆變器、環(huán)境監(jiān)測儀等設備進行實時監(jiān)測。

    本項目的光伏發(fā)電系統(tǒng)內須監(jiān)控的匯流箱共計27臺，逆變器2臺，環(huán)境監(jiān)測儀1臺。

    Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)通過采集光伏發(fā)電系統(tǒng)中的電力設備的數(shù)據(jù)，將匯流箱的每個回路的發(fā)電電流，逆變器的逆變兩側的數(shù)據(jù)以及環(huán)境監(jiān)測儀所監(jiān)測的溫濕度、風速、輻照度等數(shù)據(jù)，將以上的數(shù)據(jù)通過界面實時顯示，并將發(fā)電量制作分為年、月、日等報表，為管理者對整套光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率評估提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2用戶需求

●匯流箱、逆變器、環(huán)境監(jiān)測儀等設備數(shù)據(jù)的實時刷新，并以一次圖形式直觀動態(tài)顯示。各回路子畫面上顯示，以及此回路名稱等信息。

●制作光伏發(fā)電系統(tǒng)的年、月、日發(fā)電量報表，報表可導出，可打印。

●將發(fā)電量轉化為標準煤、減少的二氧化碳、二氧化硫等有害氣體的排放量。

●匯流箱各發(fā)電回路的越限報警，針對客戶的特定回路來設置越限報警

●對各回路的電能集抄功能，并自動生成符合客戶管理需求的用電參量報表

●報警事件記錄，便于維護人員來根據(jù)事件發(fā)生的時間性質對電路進行維護。

●用戶權限管理，不同等級權限實現(xiàn)不同等級操作。

3設計方案

3.1參考標準

    系統(tǒng)的設計滿足以下所列制造和試驗標準：

JGJ/T 16-92      《民用建筑電氣設計規(guī)范》

GB/J63-90  《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》

GB/T13730  《地區(qū)電網數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術條件》

GB2887  《計算站場地技術要求》

GB/50198-94      《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》

DL/T 698.31-2010   《3.1部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-通用要求》

DL/T 698.35-2010     《3-5部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》

DL/T 698.41-2010    《4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

DL/T 698.42-2010     《4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

DL/T/814-2002        《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

3.2系統(tǒng)架構設計

    鑒于內蒙古光伏發(fā)電項目的建筑規(guī)模、性質，以及后續(xù)項目的可連帶發(fā)展的性質，安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)部根據(jù)用戶的幾點需求以及在相同性質工程中的經驗，對該項目的監(jiān)測的搭建做以下設計：通過檢測，本光伏發(fā)電系統(tǒng)中所采用的設備且均采用標準的Modbus-RTU協(xié)議。將現(xiàn)場安裝的相關設備通過屏蔽雙絞線以手拉手式相連，數(shù)據(jù)總線連接至現(xiàn)場安裝的數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)采集后通過光纖傳輸至值班室內的后臺主機。系統(tǒng)示意圖1所示。

圖1

4 系統(tǒng)功能

    上位機軟件采用Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)，通過軟件進行設備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監(jiān)控及電力監(jiān)控的功能。

4.1功能特點

    Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠的特點。點擊相應快捷按鈕即可進入相應的系統(tǒng)功能模塊；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網絡結構圖顯示；系統(tǒng)具有人機界面友好，顯示數(shù)據(jù)直觀，方便用戶查閱。

4.2軟件功能

4.2.1 初始界面

    軟件的界面可以根據(jù)項目的特點和客戶的要求來設計。界面如圖2所示。

圖2登陸界面

4.2.2通訊示意圖

    通訊示意圖為拓撲圖，顯示系統(tǒng)與儀表的通訊是否正常。通過界面模塊顏色的變化來反映整個系統(tǒng)各個監(jiān)控點位的運行狀態(tài)。界面如圖3所示。

圖3 通訊示意

4.2.3 監(jiān)測詳圖

    監(jiān)測詳圖反應了整個系統(tǒng)配電回路名稱，相應的配電體系以及回路的主要電參量。通過實時數(shù)據(jù)的顯示，直觀反映本項目各個監(jiān)測回路的運行數(shù)據(jù)，便于管理者實時了解系統(tǒng)運行狀態(tài)。界面如圖4所示。

圖4 監(jiān)測詳圖

4.2.4 參數(shù)抄表

    參數(shù)報表反映了本項目監(jiān)測回路的在過去某時間點的運行數(shù)據(jù)，通過當前或者過去某時間點的實時參量數(shù)據(jù)反映回路狀態(tài)。界面如圖5所示

圖5 參數(shù)抄表

4.2.5 趨勢曲線

    趨勢曲線可以查詢各回路電壓，功率負荷趨勢，查看其歷史趨勢線；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶。負荷曲線圖界面如圖6所示。

圖6趨勢曲線

4.2.6實時報警

    本系統(tǒng)還針對主要電參量的遙測量（包括進線回路的電流、電壓、頻率、功率因素和出線回路的電流越線報警）。也能點擊打開歷史報警調出歷史報警界面。界面如圖7所示。

圖7 實時報警

5 結束語

    本文介紹的Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)在內蒙古明華項目中的應用，可以實現(xiàn)對內蒙古明華光伏發(fā)電系統(tǒng)中的各設備實時監(jiān)測，不僅能顯示設備運行狀況，還具有計量發(fā)電量，限制報警等功能。系統(tǒng)的設計、安裝、調試的同時，也是對整個發(fā)電系統(tǒng)的詳細梳理，設計符合現(xiàn)場的系統(tǒng)拓撲圖，以及相關的軟件界面，便于管理者快速掌握整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。系統(tǒng)還將光伏發(fā)電量轉化為標準煤，以及相關的二氧化碳排放量等參數(shù)，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為光伏發(fā)電管理者的管理以及故障追溯等提供了準確的數(shù)據(jù)依據(jù)。

參考文獻

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 電力出版社. 2007. 4

[2].周中.電力儀表在大型商業(yè)酒店電能分項計量中的應用[J].現(xiàn)代建筑電氣 2010. 6