CN104615094B - 城市级高密度多点分布式光伏集群监控方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有信息采集与监控、光伏发电功率预测、调度管理等功能的基于三层架构的城市级高密度多点分布式光伏集群监控方法，其步骤是：将城市级高密度多点分布式光伏集群监控系统的构架按各部分功能分为三层；光伏监测控制单元对相应的城市级高密度多点分布式光伏发电单元进行数据采集与处理，得到日发电量、日发电总费用及发电量预测值；由区域光伏管理模块得到区域内日发电费、日发电费用及预测发电量；由市级监测控制中心得到全市日发电量、全市日发电费用、全市历史发电费及全市预测发电量；由市级监测控制中心接受上级系统指令并向区域光伏管理模块下达指令，将现场设备中光伏逆变器开断及电能质量调整信号传给光伏监测控制单元。
Description
技术领域
本发明涉及信息采集与监控装置，特别是基于三层架构的城市级高密度多点分布式光伏集群监控方法。
背景技术
随着全球能源短缺问题的日益严重，国际上光伏技术的发展势头迅猛。因此能够为光伏电站的设计和优化提供指导的光伏发电系统监测技术也得到了重视。国外早在90年代前后就开始了对监测系统的研究，例如美国电力研究所在90年代初对美国的七个光伏电站所做的实验研究；怀俄明州大学对系统电池板的最优尺寸、PV系统性能的介绍；美国国家可再生能源实验室在1995年对两座6kW并网型光伏电站进行的数据采集和分析等。同时，国内也已经开展了光伏电站数据采集及监测技术的研究及开发工作。
纵观国内外的现状，传统的监控方法只能针对某一具体问题来对系统数据中的一部分进行采集和分析，对监测数据的管理和再应用困难，难以满足系统综合监测的要求。其主要原因是传统的光伏监测方法将所有光伏发电单元的全部数据直接上传至监控系统的终端后统一进行分析处理，然而由于分布式光伏发电系统的测试点密度高，使得传统的数据采集过于零散且数目庞大，必然导致监控系统终端的信息处理设备的数据存储与处理等能力难以达到要求。
发明内容
本发明的目的是突破传统光伏监测方法在数据处理与储存上的局限性，减轻对终端信息处理设备的压力，为电力公司调度部门提供一种能够监测城市级高密度多点分布式发电集群数据信息并对其进行功率预测、实时管理与控制，提出了一种具有信息采集与监控、光伏发电功率预测、调度管理等功能的基于三层架构的城市级高密度多点分布式光伏集群监控方法。
本发明的目的是由以下方案实现的：
1、将城市级高密度多点分布式光伏集群监控系统的构架按各部分功能分为三层，分别为光伏监测控制单元及现场设备、区域光伏管理模块和市级监测控制中心；
2、由各个光伏监测控制单元与其所属区域光伏管理模块，各区域管理模块与市级监测控制中心之间的双向通讯构成通讯网络；
3、所述光伏监测控制单元，作为第一层架构的核心，为系统信息通讯终端，同时也是整个集群采集监控系统的基础，对相应的城市级高密度多点分布式光伏发电单元进行数据采集与处理，得到日发电量、日发电总费用及发电量预测值，与区域光伏管理模块取得数据与信息的双向通信；
4、所述区域光伏管理模块，作为第二层构架；对光伏监测控制单元上传的数据进行全面的统计分析与管理，得到区域内日发电费、日发电费用及预测发电量，上传数据至市级监测控制中心；
5、所述市级监测控制中心，作为第三层构架，对区域光伏管理模块上传的数据进行全面的统计分析与储存，并得到全市日发电量、全市日发电费用、全市历史发电费及全市预测发电量；
6、由所述市级监测控制中心接受上级系统调节发电量的指令并向区域光伏管理模块下达指令，区域光伏管理模块接收指令后将现场设备中光伏逆变器开断及电能质量调整信号传给光伏监测控制单元。
本发明的有益效果是：能够克服传统监控系统在数据采集和处理上的局限性，简化监控系统终端数据的处理；并能够对本地发电量进行预测；监控系统运行状态，对系统进行协调控制。
附图说明
图1为基于三层架构的城市级高密度多点分布式光伏集群监控系统示意图；
图2为本发明的信息通讯示意图；
图3为光伏监测控制单元的发电量模型图；
图4为第二层架构的信息流示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明的步骤如下：
一、参照图1，本发明将城市级高密度多点分布式光伏集群监控系统的构架按各部分功能分为三层，分别为光伏监测控制单元及现场设备、区域光伏管理模块和市级监测控制中心。
二、参照图2可知，本发明的通讯网络是由各个光伏监测控制单元与其所属区域光伏管理模块，各区域光伏管理模块与市级监测控制中心之间的双向通信构成的。
三、参照图2和图3可知，所述光伏监测控制单元，作为第一层架构的核心，为系统信息通讯终端，同时也是整个集群采集监控系统的基础，对相应的城市级高密度多点分布式光伏发电单元进行数据采集与处理，得到日发电量、日发电总费用及发电量预测值，与区域光伏管理模块取得数据与信息的双向通信；
发电量预测的实现过程为：光伏监测控制单元能够以历史发电量、历史气象信息、历史发电机组运行状态三个数据建立一个发电量预测模型，以气象信息、实时发电量作为模型的输入，结合发电机组的设备状态及运行工况，得到未来的发电量。再将各单元的日发电量预测值逐级上传，得到区域发电量预测值与全市发电量预测值。
四、参照图4，所述区域光伏管理模块，作为第二层构架；对光伏监测控制单元上传的数据进行全面的统计分析与管理，得到区域内日发电费、日发电费用及预测发电量；具体过程为：光伏监测控制单元1－光伏监测控制单元n通过现场设备（包括测控装置、智能仪表、光伏逆变器、智能回流表、配电柜、环境检测仪等光伏监测系统常用传感器）对城市级高密度多点分布式光伏发电单元进行数据采集，并将经过监测及处理得到交流侧电压、交流侧电流、交流侧频率、交流功率、日发电预测值、光照强度、环境温度、CO2减排量等数据信息，然后上传至区域光伏管理模块；区域光伏管理模块对光伏监测单元上传的数据进行分析处理后得到区域光伏日发电量、日发电费用及区域光伏发电量预测值信息上传至市级监测控制中心。
五、所述市级监测控制中心，作为第三层构架，对区域光伏管理模块上传的数据进行全面的统计分析与储存，并得到全市日发电量、全市日发电费用、全市历史发电费及全市预测发电量。
六、由所述市级监测控制中心接受上级系统调节发电量的指令并向区域光伏管理模块下达指令，区域光伏管理模块接收指令后将现场设备中光伏逆变器开断及电能质量调整信号传给光伏监测控制单元。
Claims (1)
1.城市级高密度多点分布式光伏集群监控方法，其特征是：
1)、将城市级高密度多点分布式光伏集群监控系统的构架按各部分功能分为三层，分别为光伏监测控制单元及现场设备、区域光伏管理模块和市级监测控制中心；
2)、由各个光伏监测控制单元与其所属区域光伏管理模块，各区域管理模块与市级监测控制中心之间的双向通讯构成通讯网络；
3)、所述光伏监测控制单元，作为第一层架构的核心，为系统信息通讯终端，同时也是整个集群采集监控系统的基础，对相应的城市级高密度多点分布式光伏发电单元进行数据采集与处理，再得到日发电量、日发电总费用及发电量预测值，所述发电量预测值即未来的发电量是通过光伏监测控制单元以历史发电量、历史气象信息、历史发电机组运行状态三个数据建立一个发电量预测模型，以气象信息、实时发电量作为模型的输入，结合发电机组的设备状态及运行工况得到；与区域光伏管理模块取得数据与信息的双向通信；
4)、所述区域光伏管理模块，作为第二层构架；对光伏监测控制单元上传的数据进行全面的统计分析与管理，并将经过监测及处理得到交流侧电压、交流侧电流、交流侧频率、交流功率、日发电预测值、光照强度、环境温度、CO2减排量数据信息，然后上传至区域光伏管理模块得到区域内日发电费、日发电费用及预测发电量，上传数据至市级监测控制中心；
5)、所述市级监测控制中心，作为第三层构架，对区域光伏管理模块上传的数据进行全面的统计分析与储存，并得到全市日发电量、全市日发电费用、全市历史发电费及全市预测发电量；
6)、由所述市级监测控制中心接受上级系统调节发电量的指令并向区域光伏管理模块下达指令，区域光伏管理模块接收指令后将现场设备中光伏逆变器开断及电能质量调整信号传给光伏监测控制单元。
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