光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)處理方案

引言

煤炭、石油等化石能源頻頻告急，環(huán)境污染問題

日益嚴峻，而太陽能作為最具潛力的可再生能源，

因其儲量日勺無限性、存在的普遍性、運用日勺清潔性

以及實用的經(jīng)濟性，越來越被人們所青睞。大力發(fā)

展光伏產(chǎn)業(yè)、積極開發(fā)太陽能，在全球范圍得到了

空前重視，已成為各國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略日勺重要構(gòu)成

部分。光伏產(chǎn)業(yè)也稱太陽能電池產(chǎn)業(yè)，即運用太陽

能級半導體電子器件吸取太陽光輻射能，并使之轉(zhuǎn)

換為電能的產(chǎn)業(yè)。浙江正泰太陽能科技有限企業(yè)將

最新歐I自動化技術(shù)應用于光伏電站，推出

AstroWeb2023光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)。

L總述

光伏電站重要由光電池陣列、匯流箱、低壓直流

柜、逆變柜、交流低壓柜、升壓變壓器等構(gòu)成，最

終產(chǎn)生日勺高壓交流直接并入電網(wǎng)。針對每個環(huán)節(jié)電

力參數(shù)檢測時需要，浙江正泰太陽能科技有限企業(yè)

推出針對光伏電站監(jiān)控日勺AstroWeb2023光伏電站

監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對分布在不一樣區(qū)域日勺光伏發(fā)電站

時監(jiān)控。AstroWeb2023光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)可對太

陽能光伏電站里的電池陣列、匯流箱、逆變器、交

直流配電柜、太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備進行實時監(jiān)

測和控制，提供設(shè)備數(shù)據(jù)采集、解析、處理、事件

產(chǎn)生、存儲，并通過多種樣式日勺圖表、趨勢、報表

展現(xiàn)電站的運行狀況，保證客戶遠程對電站數(shù)據(jù)時

監(jiān)控需求。其友好的顧客界面、強大的分析功能、

完善日勺故障報警保證了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的完全

可靠和穩(wěn)定運行。

光伏電站重要由光電池陣列、匯流箱、低壓直流

柜、逆變柜、交流低壓柜、升壓變壓器等構(gòu)成，最

終產(chǎn)生的高壓交流直接并入電網(wǎng)。針對光伏電站整

體監(jiān)控歐I需要，正泰太陽能企業(yè)推的I了AstroWeb

2023光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對光伏電站的監(jiān)測與

控制。

2.監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架

全球監(jiān)控中心

區(qū)域監(jiān)控中心區(qū)域監(jiān)控中心

（浙江）（寧夏）

光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)采用分級分布式構(gòu)造配置,

系統(tǒng)由就地監(jiān)控子站、區(qū)域監(jiān)控中心和全球監(jiān)控

中心構(gòu)成。就地監(jiān)控子站位于光伏發(fā)電站現(xiàn)場。

區(qū)域監(jiān)控中心以省為單位，位于省會都市或者光

伏電站比較集中的市縣。全球監(jiān)控中心設(shè)在杭州

企業(yè)總部。

備監(jiān)測及環(huán)境控制等功能。

通訊服務器：將光伏電站數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為原則協(xié)議信

號(IEC60870-104/MODBUS-TCP),通過不一樣通訊

方式傳送到區(qū)域監(jiān)控或全球監(jiān)控中心。

設(shè)備清單

序數(shù)品

用途型號規(guī)格備注

號1量牌

就地DEL

DELL就地

1監(jiān)控主流配置1L/I

T110監(jiān)控

主機BM

通訊DEL

DELL通訊

2服務主流配置1L/I

T110監(jiān)控

帑BM

16個

網(wǎng)關(guān)RS232/485串Chi協(xié)議

31

RTU口，4個以太tic轉(zhuǎn)換

網(wǎng)接口

16個I/O模

塊，支持信號模擬

數(shù)采Chi

4RTU100萬能輸入，1量采

RTUtic

RS485接口,集

Modbus-RTU

協(xié)議。

TP-

網(wǎng)絡16LIN

TL-SG1

5互換口，100M/1001K/D組網(wǎng)

016DT

機0M自適應LIN

K

2）數(shù)據(jù)采集RTU簡介

數(shù)采RTU采用浙江正泰中自企業(yè)的RTU100產(chǎn)

品，RTU100是浙江正泰中自控制工程有限企業(yè)在

DCS系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)上，結(jié)合豐富的系統(tǒng)集成與

工程應用經(jīng)驗，通過持續(xù)改善與完善，推出的穩(wěn)定

可靠、先進實用、友好開放的新型RTU組件。它可

實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場信號的采集和對現(xiàn)場設(shè)備日勺控制。

該產(chǎn)品采用了模塊化構(gòu)造設(shè)計，系統(tǒng)基于RS-485網(wǎng)

絡接口，配以功能單元、功能模塊和I/O模塊，實

現(xiàn)各部分協(xié)調(diào)工作和數(shù)據(jù)輸入輸出。該產(chǎn)品支持通

用模擬量輸入（AI）、模擬量輸出（A0）、數(shù)字量輸

入（DI）、數(shù)字量輸出（DO）以及計頻率計數(shù)（PI）。

通過原則Modbus-RTU協(xié)議很輕易與主控制器或上

位機構(gòu)成網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集或集散控制。

圖4.2數(shù)采RTU構(gòu)造圖

數(shù)采RTU100技術(shù)指標：

分

項目指標

類

控控制模式當?shù)?遠程

制控制運算報警及越限控制

方

式

AI誤差±0.1%F.S.

A0誤差±0.15%F.S.

相

時間次序

記錄(SOE)

度1ms

時間辨別

率

抗

模干

AI共

dB

干2120

制比

擾擾克

模干

能AI串

B

260d

制比

力擾克

00V

@5

20MQ

阻抗

隔離

可選

電源

冗余

熱插

模塊

是

拔

持

A0保

電）

不掉

系統(tǒng)

是（

無端

平均

可

OOOh

^lOO

行時

障運

罪

BF

間MT

性

維修

平均

n

W5mi

MTTR

時間

可運

系統(tǒng)

95%

>99.

用率

實

ms

量50

數(shù)字

期

描周

時掃

0ms

量10

模擬

性

總線

機靈

網(wǎng)

bps

19.2k

Bus

Smart

絡

速率

通訊

性

能RS485通訊ModbusRTU,1200-38400bps

接口

AI輸入阻

電壓10MQ；電流250Q

抗

750Q?4?20mA

A0負載

1000Q@0-10mA

輸

DI輸入阻

入>6.8kQ

抗

軸

DO最大負100mA@24VDC（晶體管）

出

載能力5A@250VAC（繼電器隔離）;

特

PI頻率0?30KHz；辨別率：±lHz

性

I/O通道配

20mA,24±2VDC

電輸出

過壓及過

有

流保護

電輸入電源5VDC/1A,24VDC/1.5A

源指標

參

數(shù)

環(huán)工作溫度0?55℃

境存儲運送

-20-70℃

條溫度

件工作濕度10?85%RH,無凝結(jié)

存儲運送

W93%RH(40℃)

濕度

大氣壓力86?106kPa

機外形尺寸

械(LXWX

324mmX204mmX160mm

構(gòu)H)

造

網(wǎng)關(guān)RTU是一種提供數(shù)據(jù)通訊服務、協(xié)議轉(zhuǎn)換、

流量監(jiān)控、報警、GPS對時等功能于一體的I通訊互

換設(shè)備。它采用目前工業(yè)控制系統(tǒng)成熟的技術(shù)平臺:

嵌入式高性能處理器及嵌入式操作系統(tǒng)、智能通訊

冗余技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、端口保護技術(shù)等。實現(xiàn)

智能配電監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)控計算機與對現(xiàn)場設(shè)備的I

雙向數(shù)據(jù)傳播，配合工業(yè)自動化組態(tài)監(jiān)控軟件完畢

配電系統(tǒng)的I實時數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)、遠程控制以

及集中管理。

圖4.3網(wǎng)關(guān)RTU外形圖

智能網(wǎng)關(guān)服務器外形支持原則日勺19寸機架安裝、

桌面安裝，提供多達16個RS-232/422/485串口設(shè)備

聯(lián)網(wǎng),4個以太網(wǎng)接口可以通過軟件配置提供從機、

主機、互換以及冗余功能。提供LCD液晶屏和鍵盤

作為人機交互設(shè)備，用以配置通訊參數(shù)以及數(shù)據(jù)流

量監(jiān)視。

網(wǎng)關(guān)RTU技術(shù)指標

名參數(shù)指標備注

稱

中X86高性能嵌入式處理器，最大128M內(nèi)

央300MHz存，1GBDOC

處

理

單

以4口10/100BaseT自適應以可由軟件設(shè)定

太太網(wǎng)為master/slave

網(wǎng)網(wǎng)絡協(xié)議：TCP/IP>UDP

接

串?8口隔離RS232/485/422可由軟件設(shè)定

行?數(shù)據(jù)位：5,6,7,8為

接?校驗：master/slave/,

口None/Even/Odd/Space/Mark每個端口可以

?停止位：1,1.5,2通過軟件配置

?流控：RTS/CTS,Xon/Xoff或鍵盤設(shè)置為

?速度：1200-460800bpsRS232、RS485

?信號端15KVESD或RS422o

?隔離電壓2KV

?1KV(level2)浪涌保護

?形式：RJ45

?網(wǎng)絡協(xié)議：Modbus-RTU

人?16*2字符點陣LCD屏用于設(shè)置以太

機?每通道通訊狀態(tài)LED指示網(wǎng)口IP地址和

界燈串口通訊參數(shù)，

面查詢通信流量

鍵?4鍵監(jiān)控、通訊狀態(tài)

盤等

電?85?265VAC,47?63Hz

源?110?370VDC

輸

入

電25W

源

功

耗

工-20?55℃

作

溫

度

工5-95%

作

濕

度

儲-20?85℃

存

溫

度

儲5?95%

存

濕

度

外19英寸原則機架安裝，高度

形1U

構(gòu)

造

安可選前后安裝或臺式放置

裝

方

式

外440(L)X215(W)X44.2(H)不含固定支架

形mm

尺

寸

3）監(jiān)控計算機監(jiān)視功能

日照幅射

3.1）光伏電站配電電氣構(gòu)造監(jiān)控

通過對電站內(nèi)一次及二次配電網(wǎng)絡狀態(tài)日勺監(jiān)控,

理解電站內(nèi)各電氣設(shè)備的運行狀況及狀態(tài)，并對電

站的I并網(wǎng)狀態(tài)、有/無功功率流向狀況等進行實時監(jiān)

控。

3.2）光伏組件分布監(jiān)控

可以根據(jù)匯流箱采集數(shù)據(jù)顯示各個光伏方陣的輸

出功率，定位異常光伏組件。

3.3）逆變器監(jiān)控

逆變器重要監(jiān)測指標包括：

來直流電壓、直流電流、直流功率

來交流電壓、交流電流

*逆變器內(nèi)溫度、時鐘

來頻率、功率因數(shù)、目前發(fā)電功率

米日發(fā)電量、累積發(fā)電量、累積C02減排量

來電網(wǎng)電壓過高、電網(wǎng)電壓過低

來電網(wǎng)頻率過高、電網(wǎng)頻率過低

來直流電壓過高、直流電壓過低

,器過熱、逆變器里t

來逆變器過載、逆

來散熱器過熱

來逆變器孤島

來DSP故障、通訊故障等

AstroWEB光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)

全域q控中心>電出劃M>財比分析》歷史數(shù)**?>

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9日*電?：tOOkfX201058102000■網(wǎng)戲限

日啟充電?：250W￥20105510S000京過?壓電?

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3.4）匯流箱監(jiān)控

匯流箱重要監(jiān)測指標包括:

來光伏組串輸出直流電壓、輸出直流電流、輸

出直流功率

*各路輸入總發(fā)電功率、總發(fā)電量

來匯流箱輸出電流、匯流箱輸出電壓

輸出功率

來電流監(jiān)測允差報警

*傳播電纜/短路故障告警

*空氣開關(guān)狀態(tài)、故障信息等

3.5）直流配電柜監(jiān)控

直流配電柜重要監(jiān)測指標包

*進線相電壓

東進線相電流

來母線開關(guān)狀態(tài)

來防雷器狀態(tài)

來之路電流等

3.6）交流配電柜監(jiān)控

交流配電柜重要監(jiān)測指標包括：

*光伏發(fā)電總輸出有功功率、無功、

*功率因數(shù)、電壓、電流

來斷路器故障信息、防雷器狀態(tài)信息萼

3.7）環(huán)境參數(shù)監(jiān)控

環(huán)境參數(shù)重要監(jiān)測指標包括

*日照輻射

來風速、風向

*環(huán)境溫度

*太陽能電池板溫度等

3.8）升壓變壓器監(jiān)控

升壓變壓器重要監(jiān)測指標包括:

*高壓保護動作信號、保護殳

來變壓器重瓦斯跳閘

來超溫跳閘、變壓器油溫高報警信號

來壓力釋放掉閘信號

來低壓電源控制信號

米斷路器故障跳閘信號

來熔斷器熔斷信號

來負荷開關(guān)合閘信號、負荷開關(guān)分閘信號

來接地刀位置等

3.9）饋線間隔圖

來饋線開關(guān)刀閘位置

*饋線保護信號

來電壓、電流、有'無功功率、功率因數(shù)

來測控保護裝置故障信號、通訊中斷信號等、

3.10）站內(nèi)生產(chǎn)監(jiān)控圖

來溫度控制系統(tǒng)：控制空調(diào)時開關(guān)調(diào)整，控制

設(shè)備的溫度在正常工作范圍內(nèi)。

來安保防護系統(tǒng)：監(jiān)視控制各處門禁系統(tǒng)。

興火災防護系統(tǒng)：通過安裝煙霧、溫度傳感器

監(jiān)視火災時發(fā)生，并采用對應措施。

來視頻圖像監(jiān)視：圖像監(jiān)視各生產(chǎn)設(shè)備的工作

狀況，如監(jiān)視光伏組件表面的積雪、積塵狀

況。

3.11）系統(tǒng)智能設(shè)備運行工況圖：監(jiān)控系統(tǒng)拓撲

構(gòu)造，各智能設(shè)備通訊狀況展示。

3.12）全站告警光子牌圖

各單元間隔的告警光子牌匯總，集中監(jiān)視全站

設(shè)備工作狀態(tài)。

3.13）告警信息簡報

告警信息集中展示，內(nèi)容包括告警內(nèi)容描述、

告警等級、告警時間、與否復歸、與否確認等。

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3.14）數(shù)據(jù)查詢檢索：

可以按不一樣條件（時間、設(shè)備、描述匹配等）

進行告警信息的進行分類檢索、顯示和打印輸

出。

3.15）報表圖形功能

根據(jù)運行需求配置多種應用圖形報表，如：各

發(fā)電設(shè)備功率日、周、月、季、年報表圖形，

設(shè)備工作時間和運行狀態(tài)記錄，環(huán)境參數(shù)記錄,

自定義圖形對比，組件發(fā)電功率溫度特性圖，

組件發(fā)電功率日照強度特性圖等。

不一樣設(shè)備同一參數(shù)日勺對比：

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AstroWEB光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)

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歷史數(shù)據(jù)時詳細展現(xiàn):

PPP

xPP

PPP

PP

PPP

PPP

PPP

PPP

PPP

P三P

P

3.16）系統(tǒng)配置功能：設(shè)置顧客信息及管理權(quán)限、

設(shè)置告警等級對應日勺操作等。

3.17）顧客協(xié)助功能：圖文結(jié)合方式對系統(tǒng)的基

本操作進行信息指導。

4）通訊服務器遠程接入方式

就地監(jiān)控系統(tǒng)提供多種數(shù)據(jù)鏈路層接入遠程主站

的方式，可根據(jù)實際狀況靈活配置。應用層原則

上規(guī)定采用IEC60870-104或MODBUS-TCP協(xié)議。

4.1）VPN虛擬專網(wǎng)直接接入方式

向運行商申請固定IP地址，申請配置專線，通

過光纖、DDN等數(shù)據(jù)專線直接與監(jiān)控中心間實現(xiàn)數(shù)

據(jù)通訊。配置硬件放火墻，保證監(jiān)控子站的系統(tǒng)安

全，使子站設(shè)備處在一相對獨立網(wǎng)絡中，保證系統(tǒng)

不受病毒、黑客等惡意襲擊；同步自帶的VPN功能，

與遠程主站形成一虛擬專網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全交互。

配置清單如下所示：

序數(shù)品

用途型號規(guī)格備注

號量牌

自帶VPN,通CIS

網(wǎng)絡

V100-訊速co網(wǎng)絡安

1防火1

S-AC率：100Mbps,/H3全

墻

220V供電C

4.2）GPRS無線接入方式：

采用無線接入時，由于采用時為移動企業(yè)GSM

網(wǎng)絡，通訊速率較低，合用于接入數(shù)據(jù)量少（如只

采集電站運行參數(shù)，不接入設(shè)備參數(shù)及視頻信號）,

數(shù)據(jù)實時性規(guī)定不高日勺場所。GPRS采用點到點日勺方

式傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)安全性很好。采用GPRS通訊時,

一般采用MODBUS-TCP協(xié)議較多，通過網(wǎng)關(guān)RTU將

現(xiàn)場信號轉(zhuǎn)換為MODBUS-TCP協(xié)議后，由網(wǎng)關(guān)RTU

替代通訊服務器的功能。主站端申請公網(wǎng)固定IP地

址，通過訪問移動企業(yè)主機來獲取數(shù)據(jù)，不需要再

額外配置網(wǎng)絡設(shè)備。

全球％控中心

IKU中「站

配置清單如下所示:

序數(shù)品

用途型號規(guī)格備注

號量牌

理論帶寬：

深

無線GPRS-171.2Kb/s；數(shù)據(jù)

圳

1路由DTU實際帶寬：1無線

宏

器H721020-50Kb/s,遠傳

電

12VDC供電

4.3）ADSL撥號方式：

此種方式合用于子站向總站的單向數(shù)據(jù)傳播，

合用于監(jiān)控中心只要采集數(shù)據(jù)，不需對子站進行控

制的場所。ADSL每次撥號成功后，會隨機分派一種

網(wǎng)絡IP給撥號計算機，監(jiān)控子站通過向監(jiān)控中心（有

固定IP地址）服務器定期以報文或郵件形勢將子站

數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心，中心接受數(shù)據(jù)后進行解析,

保留數(shù)據(jù)。

序數(shù)品

用途途型型號號規(guī)格??備注備注

號量牌

ADSLADSL上行最高線

華

1調(diào)制路由1Mbps,下行1撥號

為

解調(diào)MT880最高26Mbps聯(lián)網(wǎng)

4.4）基于3G的CDMA無線專網(wǎng)VPDN方式：

VPDN英文為VirtualPrivateDial-upNetworks,又

稱為虛擬專用撥號網(wǎng)，是VPN業(yè)務的一種，是基于

撥號顧客日勺虛擬專用撥號網(wǎng)業(yè)務。即以撥號接入方

式上網(wǎng)，通過運用W-CDMA分組網(wǎng)絡上傳播數(shù)據(jù)時,

對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的封包和加密，可以傳播私有數(shù)據(jù)，到

達私有網(wǎng)絡的I安全級別，接入網(wǎng)絡的計算機就如同

工作在局域網(wǎng)中同樣。需要向中國電信企業(yè)開通有

關(guān)的無線寬帶業(yè)務，給各個子站和主站都分派固定

IP,在子站通訊主機上安裝3G無線網(wǎng)卡，以及有關(guān)

無線撥號上網(wǎng)客戶端軟件，實現(xiàn)子站通訊服務器與

監(jiān)控中心的I服務器進行通訊。

配置清單如下所示：

序數(shù)品

用途型號規(guī)格備注

號量牌

3G3G無

通訊速率：華

1路由D1001線接

54Mbps為

器入

4.區(qū)域監(jiān)控中心部分

區(qū)域監(jiān)控中心以省為單位設(shè)置，各地就地監(jiān)

控子站通過光纖、GPRS無線等多種傳播方式傳送

到區(qū)域監(jiān)控中心，區(qū)域監(jiān)控中心通過數(shù)據(jù)加工篩

選后轉(zhuǎn)發(fā)給全球監(jiān)控中心。通訊協(xié)議原則上規(guī)定

為和區(qū)域監(jiān)控中心

IEC60780-104M0DBUS-TCPo

運行WEB版AstroWEB2023光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)軟

件，進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)

轉(zhuǎn)發(fā)、警報告知、分析診斷、綜合查詢、記錄報

表、數(shù)據(jù)展現(xiàn)等工作。

構(gòu)建規(guī)模：

目前區(qū)域監(jiān)控中心建設(shè)規(guī)模，接入管轄范圍內(nèi)

所有光伏電站子站，并進行實時監(jiān)控，滿足同步

100個左右顧客連接訪問進行構(gòu)建。

寬帶接入：

考慮到由于中國南北網(wǎng)絡互通的I問題，也許會

對數(shù)據(jù)采集導致影響。數(shù)據(jù)中心寬帶將采用雙線

雙IP的方式接入。將分別接入電信、聯(lián)通10M日勺

（非光纖）寬帶。

雙線雙IP接入方式技術(shù)規(guī)定：

每條寬帶分別需要2個獨立IP地址來進行數(shù)據(jù)

上傳和WEB公布的|工作。以減少在顧客在訪問獲取

數(shù)據(jù)時，對數(shù)據(jù)上傳產(chǎn)生的I干擾。

設(shè)備數(shù)據(jù)中心

顧客WEB訪問

設(shè)備

顧客WEB訪問

數(shù)據(jù)安全措施：

1）雙線路保設(shè)備與數(shù)據(jù)中心的正常通訊，保證

了數(shù)據(jù)時正常上傳；

2）雙IP保證數(shù)據(jù)上傳與顧客訪問時不互相干

擾；

3）服務器采用RAID5方式可保證在單塊硬盤損

壞的狀況下繼續(xù)保持工作；

4）8小時不間斷電源，在斷電狀況下有富余日勺在

線時間。

拓撲構(gòu)造:

設(shè)得數(shù)據(jù)中心◎用戶1

數(shù)據(jù)監(jiān)管中心

系統(tǒng)構(gòu)架:

硬件設(shè)備清單:

序設(shè)備名稱及技術(shù)指標數(shù)品牌備

號型號