摘要
20世紀70年代后，隨著(zhù)現代工業(yè)的發(fā)展，能源危機和大氣污染問(wèn)題日益突出，傳統的燃料能源正在一天天減少，對環(huán)境造成的危害日益突出，同時(shí)約有20億人得不到正常的能源供應。太陽(yáng)輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無(wú)污染、廉價(jià)、人類(lèi)能夠自由利用的能源。光伏發(fā)電就是講太陽(yáng)輻射轉化為電能的方式之一。光伏發(fā)電監測系統作為光伏發(fā)電的重要組成部分，光伏發(fā)電監測系統通過(guò)實(shí)時(shí)監測光伏發(fā)電設備：匯流箱、逆變器、環(huán)境監測儀以及安裝在重要回路的智能監測儀表，采集、存儲、顯示相關(guān)電力參數，實(shí)現其智能化管理。本文就內蒙古明華項目中使用的Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監測系統做一簡(jiǎn)要介紹。
關(guān)鍵詞：內蒙古明華 光伏發(fā)電 無(wú)人值守 綠色環(huán)保 智能配電系統 配電自動(dòng)化
0引言
太陽(yáng)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(guān)。我國西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏、內蒙古高原的總輻射量和日照時(shí)數均為全國高，屬世界太陽(yáng)能資源豐富地區之一。光伏發(fā)電場(chǎng)所須光照條件好，沒(méi)有遮蔽物，鑒于此特性，光伏發(fā)電的場(chǎng)地面積都較大。反應光伏系統各個(gè)設備正常運行時(shí)的電流、電壓等參數實(shí)時(shí)采集是光伏系統的一個(gè)關(guān)鍵，若是采用人工巡檢，費時(shí)，費力，所采集的數據有一定的時(shí)差性，不能客觀(guān)的反應整個(gè)系統在模式時(shí)間點(diǎn)的整體運行狀態(tài)。所以一套智能的后臺電力監控設備就顯得十分重要。
在重要的光伏發(fā)電設備和系統節點(diǎn)上安裝智能儀表，通過(guò)智能儀表采集設備的電壓、電流等電參量，后臺監測系統通過(guò)數據采集設備將智能儀表的各項目電參量采集自系統主機實(shí)時(shí)顯示、存儲、處理。通過(guò)智能化設備對整個(gè)光伏發(fā)電系統的實(shí)時(shí)監測，通過(guò)光伏發(fā)電系統實(shí)時(shí)運行參數的積累，分析，制定和采取合適的運行和維護方案。由上可見(jiàn)光伏發(fā)電監測系統對用戶(hù)可靠、安全、實(shí)時(shí)維護光伏系統有十分重要的意義。構建智能光伏發(fā)電維護體系，使用智能儀表以及智能監測管理終端設備，以此達到、科學(xué)、合理的維護目的。
Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監測系統正是針對以上趨勢而研發(fā)的管理方光伏發(fā)電監測系統。本系統通過(guò)對內蒙古光伏發(fā)電系統的部分重要設備進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，通過(guò)對監測回路運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監測采集器運行時(shí)的電力參數并進(jìn)行存儲、分析，以表格或圖形的形式來(lái)顯示整個(gè)計量體系運行狀況，找出系統運行的故障點(diǎn)，為提高維護效率，用戶(hù)實(shí)時(shí)掌握系統運行狀況提供準確的數據支撐。
本文以?xún)让晒琶魅A光伏發(fā)電項目為例，簡(jiǎn)單介紹Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監測系統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(jìn)1出226臺，12進(jìn)1出38臺。
本項目前期現針對其2MWP設計光伏監測系統，通過(guò)采集光伏發(fā)電系統中的各種電力設備實(shí)現實(shí)時(shí)監測，數據采集存儲、處理，以各種圖文報表的形式實(shí)時(shí)顯示監控區域的設備運轉狀態(tài)。所有的數據都存儲在系統后臺主機內，通過(guò)對固定時(shí)間段的數據分析，掌握整個(gè)光伏發(fā)電系統的運作狀態(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)電系統中的匯流箱、逆變器、環(huán)境監測儀等設備進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。
本項目的光伏發(fā)電系統內須監控的匯流箱共計27臺，逆變器2臺，環(huán)境監測儀1臺。
Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監測系統通過(guò)采集光伏發(fā)電系統中的電力設備的數據，將匯流箱的每個(gè)回路的發(fā)電電流，逆變器的逆變兩側的數據以及環(huán)境監測儀所監測的溫濕度、風(fēng)速、輻照度等數據，將以上的數據通過(guò)界面實(shí)時(shí)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)電系統的發(fā)電效率評估提供可靠的數據依據。
2用戶(hù)需求
① 匯流箱、逆變器、環(huán)境監測儀等設備數據的實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀(guān)動(dòng)態(tài)顯示。各回路子畫(huà)面上顯示，以及此回路名稱(chēng)等信息。
② 制作光伏發(fā)電系統的年、月、日發(fā)電量報表，報表可導出，可打印。
③ 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。
④ 匯流箱各發(fā)電回路的越限報警，針對客戶(hù)的特定回路來(lái)設置越限報警
⑤ 對各回路的電能集抄功能，并自動(dòng)生成符合客戶(hù)管理需求的用電參量報表
⑥ 報警事件記錄，便于維護人員來(lái)根據事件發(fā)生的時(shí)間性質(zhì)對電路進(jìn)行維護。
⑦ 用戶(hù)權限管理，不同等級權限實(shí)現不同等級操作。
3設計方案
3.1 參考標準
系統的設計滿(mǎn)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范》
GB/J63-90 《電力裝置的電測量?jì)x表裝置設計規范》
GB/T13730 《地區電網(wǎng)數據采集與監控系統通用技術(shù)條件》
GB2887 《計算站場(chǎng)地技術(shù)要求》
GB/50198-94 《監控系統工程技術(shù)規范》
DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規范-通用要求》
DL/T 698.35-2010 《第3-5部分：電能信息采集終端技術(shù)規范-低壓集中抄表終端特殊要求》
DL/T 698.41-2010 《第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 《第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(dòng)化系統功能規范》
3.2 系統架構設計
鑒于內蒙古光伏發(fā)電項目的建筑規模、性質(zhì)，以及后續項目的可連帶發(fā)展的性質(zhì)，安科瑞電氣股份有限公司系統部根據用戶(hù)的幾點(diǎn)需求以及在相同性質(zhì)工程中的經(jīng)驗，對該項目的監測的搭建做以下設計：通過(guò)檢測，本光伏發(fā)電系統中所采用的設備且均采用標準的Modbus-RTU協(xié)議。將現場(chǎng)安裝的相關(guān)設備通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)以手拉手式相連，數據總線(xiàn)連接至現場(chǎng)安裝的數據采集器，數據采集器將數據采集后通過(guò)光纖傳輸至值班室內的后臺主機。系統示意圖1所示。
圖1
4 系統功能
上位機軟件采用Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監測系統，通過(guò)軟件進(jìn)行設備配置、數據庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監控及電力監控的功能。
4.1功能特點(diǎn)
Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監測系統采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單方便；運行穩定可靠的特點(diǎn)。點(diǎn)擊相應快捷按鈕即可進(jìn)入相應的系統功能模塊；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò )結構圖顯示；系統具有人機界面友好，顯示數據直觀(guān)，方便用戶(hù)查閱。
4.2 軟件功能
4.2.1 初始界面
軟件的界面可以根據項目的特點(diǎn)和客戶(hù)的要求來(lái)設計。
4.2.2通訊示意圖
通訊示意圖為拓撲圖，顯示系統與儀表的通訊是否正常。通過(guò)界面模塊顏色的變化來(lái)反映整個(gè)系統各個(gè)監控點(diǎn)位的運行狀態(tài)。界面如圖3所示。
圖3 通訊示意
4.2.3 監測詳圖
監測詳圖反應了整個(gè)系統配電回路名稱(chēng)，相應的配電體系以及回路的主要電參量。通過(guò)實(shí)時(shí)數據的顯示，直觀(guān)反映本項目各個(gè)監測回路的運行數據，便于管理者實(shí)時(shí)了解系統運行狀態(tài)。界面如圖4所示。
圖4 監測詳圖
4.2.4 參數抄表
參數報表反映了本項目監測回路的在過(guò)去某時(shí)間點(diǎn)的運行數據，通過(guò)當前或者過(guò)去某時(shí)間點(diǎn)的實(shí)時(shí)參量數據反映回路狀態(tài)。界面如圖5所示
圖5 參數抄表
4.2.5 趨勢曲線(xiàn)
趨勢曲線(xiàn)可以查詢(xún)各回路電壓，功率負荷趨勢，查看其歷史趨勢線(xiàn)；幫助用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)趨勢分析和故障追憶。負荷曲線(xiàn)圖界面如圖6所示。
圖6趨勢曲線(xiàn)
4.2.6實(shí)時(shí)報警
本系統還針對主要電參量的遙測量（包括進(jìn)線(xiàn)回路的電流、電壓、頻率、功率因素和出線(xiàn)回路的電流越線(xiàn)報警）。也能點(diǎn)擊打開(kāi)歷史報警調出歷史報警界面。界面如圖7所示。
圖7 實(shí)時(shí)報警
5 結束語(yǔ)
本文介紹的Acrel-2000 v8.0光伏發(fā)電監測系統在內蒙古明華項目中的應用，可以實(shí)現對內蒙古明華光伏發(fā)電系統中的各設備實(shí)時(shí)監測，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。系統的設計、安裝、調試的同時(shí)，也是對整個(gè)發(fā)電系統的詳細梳理，設計符合現場(chǎng)的系統拓撲圖，以及相關(guān)的軟件界面，便于管理者快速掌握整個(gè)系統的運行狀態(tài)。系統還將光伏發(fā)電量轉化為標準煤，以及相關(guān)的二氧化碳排放量等參數，該系統運行安全、可靠、穩定，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據依據。
參考文獻
[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 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].現代建筑電氣 2010. 6
作者簡(jiǎn)介：周菁 女 本科
任職單位：現任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司
