• 詳細內容

    光伏電站數據云監控系統優化解決方案

    一、背景

    生態環境的日益惡劣,加快可再生能源,清潔能源的使用迫在眉睫,隨著國家對新能源的不斷支持和青睞,各地方也相繼出臺了各類補貼政策鼓勵光伏發電。電站數量不斷的攀升,規模不斷擴大,如此規模的電站建成后如何保障電站發電量和運行狀況呢?無人值守電站又應如何監測發電情況?這些問題影響著電站投資者的投資利益,務必及早解決。

    二、采集通訊方案

     出于可靠性、先進性和經濟性的多重考慮,采用GPRS光伏數據采集器進行現場設備的數據采集和遠程通訊。光伏數據采集器通過RS485/422協議采集電站運行數據,包括逆變器、電表、氣象站、匯流箱、直流柜、跟蹤軸等。這些數據通過內置的GPRS/3G/4G通訊模塊傳輸到互聯網上,然后通過登錄綠色電力網就可以方便的瀏覽數據和運行狀況。

      GPRS采集器從通訊管理機的多余的上位485通訊接口采集數據,通過GPRS遠傳到綠色電力網云監控平臺,一臺GPRS采集器最多可以采集32臺設備。

     名詞解釋:綠色電力網--是中國最大的第三方光伏電站監控數據管理服務平臺,以優質的產品和技術來實現光伏電站智能管家服務。綠色電力網的光伏電站監控總量已突破1GW。

     如果通訊管理機沒有多余的上位485口就采用從環網交換機的多余的上位485的通訊接口采集數據,通過規約轉換器和遠傳工控機將電站數據進行遠傳到綠色電力網云計算中心。

     如果通訊管理機和環網交換機均無多余的上位485通訊接口就從遠動管理機的多余的上位485接口采集數據通過規約轉換器,通過遠傳工控機進行數據遠傳,原則上規約轉換器和遠傳工控機都是一儲一備的,進行雙485的隔離,禁止外網對內網的干擾。最后實現數據的遠程監控。


    GPRS光伏數據采集器

    ?自行開發的嵌入式操作系統

    ?強大的485總線通訊(一根總線可連接N種不同協議和波特率的設備)

    ?較強的數據穩定性(數據掉包率控制在5‰左右)

    ?近500臺應用實例,采集設備總量超過2000臺

    ?兼容100家逆變器等設備品牌,成為通用性光伏數據采集器

    ?通過自行設計算法控制GPRS的數據流量

    GPRS光伏數據采集器通過RS485/422 協議采集電站運行數據,包括逆變器、電表、氣象站、匯流箱、直流柜、跟蹤軸等。這些數據通過內置的GPRS網絡通訊模塊傳輸到互聯網上,然后通過登錄綠色電力網就可以方便的瀏覽數據和運行狀況。


                   GPRS+本地監控的光伏數據采集器技術參數

    參數

    單位


    技術指標

    產品型號


    G10-08S


    G10-16S

    連接逆變器等設備數量

    8


    16

    電源

    Vdc


     8-12

    瞬時最大功耗

    W

    <5

    靜態功耗

    W

    <2

    指示燈數量

    4

    下位機連接


     RS485/422

    互聯網連接


    GPRS(GSM)

    現場PC 連接


    Ethernet(TCP/IP)

    SIM 卡


    出廠時已包含并開通GPRS 功能

    通訊預留接口


     RJ45

    數據采集間隔

    min

    標準5 分鐘(1-15 可調)

    采集速率

    bps

    4800~19.2K

    工作溫度

     -10~55(14~131℉)

    防護等級


     IP21

    安裝方式


    掛墻或平放

    長×寬×高

    mm

    135×85×25  

    符合認證及測試


    TUV 、CE、FCC 、EMC

    光伏智能通訊管理單元

    適應性

    n  可與SCSDA系統對接

    n  數據交互協議modbus、101、104

    n  最多可連接100臺設備

    智能

    n  新型監控拓撲結構

    n  組串、匯流箱、逆變器自定義報警

    n  效率分析與自定義管理功能

    特性

    n  光伏專用管理機

    n  參數自定義

    n  多終端數據發送

    光伏智能通訊管理單元通過RS485和以太網協議采集電站運行數據,包括逆變器、電表、氣象站、匯流箱、直流柜、跟蹤軸、開關柜、箱變等。這些數據通過內置的以太網通訊模塊傳輸到本地監控電腦上,同時可通過GPRS或以太網口發送至綠色電力網或客戶自己的遠程數據中心。解決了光伏電站數據異地備份、數據遠傳、組串報警、效率分析等困擾客戶的一系列難題。

                            現場安裝

    三、  光伏監控服務模式——已建電站方案

    ● 大型光伏電站加裝遠程監控       ● 分布式光伏電站加裝遠程監控

     對于新建分布式電站一臺采集器最多可以采集16臺設備,所監控設備間用RS485線進行手拉手方式進行連接一根總線到數據采集器,通過GPRS方式將數據遠傳到綠色電力網云計算中心。云計算中心為電站提供數據存儲,數據分析,電站管理等服務。

    對于后續深能南京能源控股公司下屬已經建設運營中的電站加裝遠程監控,深能南京能源控股公司后臺統一管理查看,方案如下。

    (方案一)大型電站加裝遠程監控

    從通訊管理機的485串口或以太網口采集數據

    (方案1)說明:

    方案適用于大型光伏電站

     本地監控系統和遠程監控系統相對獨立,互不影響。光伏數據采集器從通訊管理機(也叫通訊服務器或通訊采集器)的485串口或以太網口采集數據,通過采集器自帶的GPRS進行遠程數據發送至綠色電力網云計算中心,云中心為電站提供數據存儲、數據分析和電站管理等服務,同時綠色電力網擁有的智能管家服務,可帶來更為便捷的管理方式。該方式在實現遠程監控同時,通過485方式和自行開發的采集器內置操作系統進行了雙重隔離,確保站內本地監控系統不受外網的任何干擾。另外,一旦本地監控工作站由于某種原因停止工作,只要通訊管理機正常運行,綠色電力網云計算中心數據依然穩定,電站仍可進行數據管理。

    大型電站加裝遠程監控(方案二)

    從遠動管理機的485串口或以太網采集數據

    (方案2) 說明:

     本方案適用于大型光伏電站,本地監控系統和遠程監控系統相對獨立,互不影響。光伏數據采集器從遠動管理機的485串口或以太網采集數據,通過采集器自帶的GPRS進行遠程數據發送至綠色電力網云計算中心,云中心為電站提供數據存儲、數據分析和電站管理等服務,同時綠色電力網擁有的智能管家服務,可帶來更為便捷的管理方式。該方式在實現遠程監控同時,通過485方式和自行開發的采集器內置操作系統進行了雙重隔離,確保站內本地監控系統不受外網的任何干擾。另外,一旦本地監控工作站由于某種原因停止工作,只要通訊管理機和遠動管理機正常運行,綠色電力網云計算中心數據依然穩定,電站仍可進行數據管理。該項目采用的通訊管理機具備多余對外接口,或該項目整體只采集逆變器,被采集設備數量少,可通過一臺或兩臺采集器即可完成數據遠傳。

    大型電站加裝遠程監控(方案三)

    從遠動管理機的以太網口采集數據

    (方案3)說明:

     本方案適用于大型光伏電站,本地監控系統和遠程監控系統相對獨立,互不影響。從遠動管理機的以太網口采集數據,通過規約轉換器進行數據格式轉換以后,再由遠傳工控機通過電站現場自帶路由器,將數據發送至綠色電力網云計算中心,云中心為電站提供數據存儲、數據分析和電站管理等服務,同時綠色電力網擁有的智能管家服務,可帶來更為便捷的管理方式。該方式在實現遠程監控同時,通過規約轉換器與遠傳工控機之間的485方式進行隔離,盡可能確保站內本地監控系統不受外網的任何干擾。另外,一旦本地監控工作站由于某種原因停止工作,只要通訊管理機和遠動管理機正常運行,綠色電力網云計算中心數據依然穩定,電站仍可進行數據管理。該項目采用的通訊管理機不具備多余對外接口,項目整體被采集設備數量較多(可能包含匯流箱等設備),或只能通過以太網絡進行對外傳輸。

    大型電站加裝遠程監控(方案四)

    規約轉換器從交換機的以太網口采集數據,以環網廣播或被動接收方式進行數據采集

    (方案4)說明:

     本方案適用于大型光伏電站,本地監控系統和遠程監控系統共用光纖環網。規約轉換器從交換機的以太網口采集數據,以環網廣播或被動接收方式進行數據采集,規約轉換器進行數據格式轉換以后,再由遠傳工控機通過電站現場自帶路由器,將數據發送至綠色電力網云計算中心,云中心為電站提供數據存儲、數據分析和電站管理等服務,同時綠色電力網擁有的智能管家服務,可帶來更為便捷的管理方式。該方式在實現遠程監控同時,通過規約轉換器與遠傳工控機之間的485方式進行隔離,盡可能確保站內本地監控系統不受外網的任何干擾。另外,一旦本地監控工作站由于某種原因停止工作,只要通訊管理機和遠動管理機正常運行,綠色電力網云計算中心數據依然穩定,電站仍可進行數據管理。該項目采用的通訊管理機不具備多余對外接口之外,項目整體被采集設備數量多(可能包含匯流箱等設備),或只能通過以太網絡進行對外傳輸,同時遠動管理機也不具備多余的對外數據接口。

    大型電站加裝遠程監控(方案五)

    通過設備廠家的采集器端口,采用光伏數據采集器進行數據采集

    (方案5)說明:

     本方案適用于分布式電站,通過設備廠家的采集器端口,采用光伏數據采集器進行數據采集后,將數據發送至綠色電力網云計算中心,滿足遠程監控需求。綠色電力網云中心為電站提供數據存儲、數據分析 電站管理等服務,同時綠色電力網擁有的智能管家服務,可帶來更為便捷的管理方式。

    四、方案優勢

     雙重監控平臺,滿足本地數據管理和遠程數據查看,多樣性的手機APP,給予更多便捷。

     數據備份功能,本地數據庫出現問題,可進行數據補充和恢復,確保數據完善。

     本地維護難度降低。我方負責前端數據的穩定和通信,客戶只需IT負責后端數據庫,難度降低,不需專業人員即可搞定。

     整體監控費用直線下降。本地數據中心建設硬件成本上百萬,軟件成本上百萬,費用難以控制。數據維護難度較高,監控中心升級換代實時性更新難度大,對升級和維護人員技術要求高,耗費人力周期長。

     保證數據的穩定性和安全性,保證客戶利益。第三方保障數據公正性。

    五、光伏電站數據云監控系統特點

     綠色電力網云監控管理平臺,現今管理著超過1.2GW的光伏電站,采集、數據保障和云端服務一體化解決方案,為超過200家企業提升了光伏電站的管理性能,使得中國光伏電站的遠程管理提高了一個臺階。

    1.  云平臺和采集器架構一體化,保證系統穩定性;

    2.  后臺管理系統經過3年多的使用驗證,滿足運行維護的基本需求;

    3.  基于云計算的手機APP、多樣化PC客戶端等,讓電站享受極致體驗;

    4.  WEBSERVICE等十幾種對外數據開放接口,使數據分享和二次開發十分便利;

    5.  優質的性價比可以提高客戶滿意度。

    六、大型電站的第三方云監控應用優勢

     針對大型光伏電站和分布式光伏電站存在一定意義上的差異,在進行光伏云監控系統實施過程中,也存在一定的區別。大型電站一般采取的是光纖環網形式,現場本地監控系統為必配,且和綜自綜保系統連接為一個整體,屬于電力二次信息系統的一部分。

     根據國家電監會第5號令《電力二次系統安全防護規定》中要求,電力二次信息必須與廣域網(互聯網)進行有效隔離,可通過安裝國家電網認證過的反向物理隔離裝置來實現數據遠傳;


                   大型電站光纖環網形式監控系統

     在這種情況下,由于安裝了反向物理隔離裝置,現場維護就變得比較麻煩,一旦出現數據傳輸上的任何問題,都需要有專人前往電站現場進行維護,維護成本較高,且該隔離裝置價格昂貴,單個60,000元,必須成對使用。另外,光纖傳輸故障導致的監控數據丟失也會影響到遠程監控數據獲取。

     而采用我公司大型電站解決方案,在每一個MW的機房安裝光伏數據采集器,從通訊管理機去獲取數據,不受光纖系統的制約。且光伏數據采集器是一個標準化設備,運行的穩定可靠性較高;就算采集器出現故障,影響的也只是1個MW的數據,電站整體受影響程度小。而且出現故障以后,現場維護人員只需要更換一個備用采集器即可,自行在綠色電力網變更下采集器就完成操作了。


                          大型電站的第三方云監控應用

     還有就是,這種通過GPRS采集數據的方式,可以避免電站現場寬帶路由器出現問題而導致的數據中斷。由于光伏數據采集器采用的是利用匯編語言自行研發的操作系統,軟硬件都設置了反向隔離措施,任何通過互聯網下發的操作指令都無法通過采集器傳遞給下位機,確保了電力二次系統的安全性。

     

    (注:當然有人會說很多西部電站移動網絡信號不好,會導致通訊異常。其實作為大型地面光伏電站,由于地域較廣,運維過程中對講機也經常無法有效溝通,為了確保長期運維的便利性,安裝一個移動通訊中繼站是非常有必要的。一個中繼站只需投入幾萬元,且后續維護可以交給移動通信運營商管理,不需要電站業主支付維護費用。)


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