CN202306286U

CN202306286U - 适用于多光伏发电系统监控的数据平台

Info

Publication number: CN202306286U
Application number: CN2011203970783U
Authority: CN
Inventors: 吴福保; 赫卫国; 汪春; 张新龙; 董大兴; 姚虹春; 路小俊; 华光辉; 张祥文; 刘海璇
Original assignee: State Grid Electric Power Research Institute
Current assignee: State Grid Electric Power Research Institute
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-10-18

Abstract

适用于多光伏发电系统监控的数据平台，其主要由数据平台主站、无线通讯网络以及部署在光伏发电系统内的无线通讯模块三部分组成。数据平台主站由GPS系统、监控工作站、维护工作站、SCADA服务器、数据服务器、WEB服务器、远程工作站以及前置服务器通过以太网相互连接组成。无线通信网络采用中国电信CDMA无线专网VPDN。无线通讯模块通过VPDN与数据平台主站进行连接，将各地光伏发电系统的电气、环境运行数据等上传至数据平台主站。该数据平台可以对不同地区、不同规模、不同类型的光伏发电系统提供监视和控制功能，根据光伏发电系统运行情况与应用需要，可以对逆变器、配电开关等关键设备进行远程控制，尤其适用于偏远地区无人值守的独立光伏发电系统。

Description

适用于多光伏发电系统监控的数据平台

技术领域

本实用新型涉及一种适用于多地区、多光伏发电系统监控的数据平台，属于光伏发电监控技术领域。

背景技术

近些年来，以风能、太阳能为代表的新能源在全球得到迅猛发展。目前，太阳能是世界上最具前景的清洁能源之一，各国都将太阳能资源利用作为构建可持续发展战略的重要内容。

光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、维护简便等优点，是近年来出现爆发式增长趋势的太阳能利用方式。我国太阳能资源十分丰富，全国有90%以上的陆地太阳能资源属于较丰富、很丰富或最丰富，这为我国光伏发电的发展提供了基本条件。为了支持光伏发电的发展，国家陆续出台了“金太阳”示范工程、光电建筑一体化、特许权招标等一系列支持政策，随着相关项目的逐步实施，我国光伏发电有望得到规模化发展。

适用于多光伏发电系统监控的数据平台可以对多个光伏发电系统的运行状况进行集中监测、显示、存储、分析，得到全国各地光伏发电系统运行状态以及各地太阳能资源分布数据，以便掌握光伏发电系统的运营管理与运行经验。从而改进和调整系统运行状态，以达到最佳和最充分地利用当地太阳能资源的目的，并且可为光伏发电系统的进一步优化设计提供可靠的科学依据。同时对把握和引导光伏发电发展趋势、对大规模光伏发电接入电网也具有重要意义，为国家和地方相关部门和企业进行光伏发电的建设开发以及产业引导方面的决策也提供一定的技术支撑。

发明内容

本实用新型的技术目的是为了解决不同地区、不同规模、不同类型光伏发电系统的监视和控制问题，实现对不同光伏发电系统的监视，并根据系统运行情况以及应用需要进行远程控制。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：适用于多光伏发电系统监控的数据平台，其特征在于，其主要由数据平台主站、无线通讯网络以及部署在光伏发电系统内的无线通讯模块三部分组成。数据平台主站由GPS系统、监控工作站、维护工作站、SCADA服务器、数据服务器、WEB服务器、远程工作站以及前置服务器通过以太网相互连接组成。无线通信网络采用CDMA无线专网VPDN。无线通讯模块通过VPDN与数据平台主站进行连接，将各地光伏发电系统的电气、环境运行数据等上传至数据平台主站。

本实用新型可以达到以下技术效果：1）实现监视功能，监视光伏发电系统信息，包括光伏电池阵列信息、蓄电池信息、汇流箱信息、交直流配电柜信息、逆变器信息、升压变信息、电能计量信息、电能质量监测信息、气象环境监测信息等；2）实现控制功能，根据光伏发电系统运行情况与外界应用需要，对逆变器、配电开关等光伏发电系统关键设备进行远程控制，尤其适用于偏远地区无人值守的独立光伏发电系统。

附图说明

图1适用于多光伏发电系统监控的数据平台结构图。

具体实施方式

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电系统根据是否并网分为独立光伏系统和并网光伏系统。

独立光伏发电系统包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。

并网光伏发电系统是与大电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电，常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。

光伏汇流箱是为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线，将一定数量、规格相同的光伏电池串联起来，组成一个个光伏串列，再将若干个光伏串列并联接入并汇流输出的设备。

逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力。一般由升压回路和逆变桥式回路构成。升压回路把太阳能电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压；逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。

蓄电池是电池中的一种，它的作用是能把有限的电能储存起来，在合适的时候使用。它的工作原理就是化学能和电能之间的转换。

电能质量监测是测量公用电网供到用户受电端的交流电能质量，包括电力系统电流波形畸变、电压波动与闪变和三相不平衡等电能质量问题，

气象环境监测功能一般由微型气象站完成，对现场实时气温、湿度、风速、风向、气压、太阳能辐射量、日照时数等相关的气象环境进行监测。

虚拟专用拨号网（VPDN）是与公众互联网完全隔离的虚拟专用网络，具有较高的安全性，保证了电力数据可靠传输。

数据采集与监视控制（SCADA）是以计算机为基础的生产过程控制与自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

图1是适用于多光伏发电系统监控的数据平台结构图，数据平台主要由数据平台主站、无线通讯网络以及部署在光伏发电系统内的无线通讯模块三部分组成。数据平台主站系统具备数据采集功能、SCADA功能以及WEB发布功能，可以对光伏信息进行采集、处理、显示、存储，并通过WEB进行对外发布。无线通信网络采用中国电信无线VPDN。无线通讯模块通过VPDN与数据平台主站进行连接，将各地光伏发电系统的电气、环境运行数据等上送到数据平台主站。

1数据平台主站

数据平台主站的软件体系结构由操作系统、支撑平台、应用功能共三个层次组成。其中操作系统Unix/Linux/Winodws的主流通用版本，支撑平台为各种应用功能的实现提供通用的支撑服务。支撑平台提供网络数据传输、实时数据处理、历史数据处理、图形界面、报表、系统管理、权限管理、告警、计算等通用服务功能。应用功能包括数据采集功能，SCADA功能，WEB数据发布功能等。为了满足以上各项功能，系统一般配置数据库服务器、前置服务器、WEB服务器、监控工作站、维护工作站等。数据库服务器用于存放数据结构、数据定义及描述、历史告警数据、实时数据库采样数据、告警信息等；前置服务器用于数据采集及预处理；WEB服务器向网络提供浏览图形、报表、历史曲线、各种告警操作记录等信息；监控工作站提供友好的、丰富多彩的人机交互界面和监控手段，如显示各种画面、报表、告警信息和管理信息；维护工作站供值班人员进行系统维护用，进行各种数据库以及图形、报表等的维护。

数据平台主站的通用服务功能如下：

（1）网络数据传输：主要采用动态平衡双网技术，对底层网络数据传输进行封装，实现服务器和工作站各个节点之间透明的网络数据传输，同时可以监视网络流量、网络传输异常，并自动进行告警。

（2）实时数据处理：主要采用C/S分布式结构以及CIM数据模型，实现高效的实时数据存取和管理，为其他服务平台的和应用功能的实现提供服务。

（3）历史数据处理：主要的历史数据服务包括数据的存贮、数据的复制与同步、数据的检索、商用数据库告警功能。

（4）图形界面服务：主要的功能包括图形编辑、图元编辑、间隔编辑、图形浏览功能。

（5）通用报表服务：具有全图形的人机界面、所见即所得的电子制表功能，能方便的生成各种表格，具有报表定义编辑、显示、存储、打印等功能。

（6）系统管理服务：实现对整个系统中的设备、功能及权限等进行分布化管理。

（7）通用权限服务：按照功能、角色、用户和属性来构建权限体系。

（8）通用告警服务：当事故或计算机系统故障时系统产生告警，用户可以预先定义告警事件的类别和级别以及选择告警方式。

（9）通用计算服务：能够完成用户各种计算功能，使数据库具有动态特性。

数据平台主站的应用功能如下：

（1）数据采集功能：数据平台主站通过无线通信网络采集各光伏发电系统无线通讯模块上传的数据信息，通过主站内各应用系统对这些数据进行处理、分析和归档。采集的数据包括模拟量、数字量、电度量、状态量、告警信号、动作信号以及其它非远动类数据等。考虑到全国各地的光伏发电系统建设采用的设备和通讯通道具有多样性，通讯系统和通信规约也不完全相同，适用于多光伏发电系统监控的数据平台满足多通道、多设备以及多通信规约兼容的数据接入，兼容的通信规约包括CDT、XT9702、DL 476-92、IEC101、IEC104以及各种通信规约的变种。

（2）SCADA功能：数据平台主站采集全国各地的光伏发电数据信息，对不同类型的数据进行处理，并提供强大的脚本及编译器功能，用于实现数据的计算、统计、检索、以及考核等。同时通过曲线、棒图和报表等画面进行人机联系，对全国各地的光伏发电系统的运行进行实时监视。此外还提供事件顺序记录功能，记录主要设备和各类故障及保护状态信息，能按照厂站方式等对事件进行检索和查询。

（3）WEB数据发布功能：数据平台主站是对外信息交互的依托平台，可以根据用户权限通过WEB页面或软件客户端的方式登陆数据平台主站，获取访问权限范围内的各光伏发电系统原始数据和文件资料。

2无线通信网络

无线通信网络是数据平台系统的支撑，中国电信无线VPDN是基于中国电信的2G/3G网络，利用L2TP隧道技术为客户的无线移动用户构建的与公众互联网完全隔离的虚拟专用网络，具有全国覆盖范围最广、全国可漫游和通信数率高的特点。无线通讯模块通过无线通信网络把所有采集信息上传到数据平台主站。考虑到整个系统安全性、可靠性、稳定性方面的需要，无线通信网络采用租用CDMA无线专网VPDN的方式，能够满足数据平台对现场数据接入信道的要求。

3 无线通信模块

无线通信模块是适用于多光伏发电系统监控的数据平台进行远程数据采集的基础，将来自发电系统的电池阵列信息、蓄电池信息、汇流箱信息、交直流配电柜信息、逆变器信息、升压变信息、电能计量信息、电能质量监测信息、气象环境监测信息等，经由无线专网接入数据平台主站，实现各项数据信息的即采即送。当发电系统具备计算机监控系统时，可由监控系统统一提供运行数据给无线通讯模块。若发电系统不具备计算机监控系统，则需要增加一套数据采集装置，能够采集发电系统运行数据，由数据采集装置将数据提供给无线通讯模块。无线通信模块的输入口具有串口和以太网口，可以灵活的选用相应的方式进行数据传输。

Claims

1.适用于多光伏发电系统监控的数据平台，其特征在于，包括数据平台主站、无线通讯网络以及部署在光伏发电系统内的无线通讯模块，数据平台主站由GPS系统、监控工作站、维护工作站、SCADA服务器、数据服务器、WEB服务器、远程工作站以及前置服务器通过以太网相互连接组成；无线通信网络采用CDMA无线专网VPDN；无线通讯模块通过VPDN与数据平台主站进行连接，将各地光伏发电系统的电气、环境运行数据等上传至数据平台主站。