趙斌

安科瑞電氣股份有限公司
，上海 嘉定 201801
；

摘要：介紹九州新能源股份有限公司3MW光伏電站電力監控軟件，采用彙流箱、逆變器、環境監測儀采集配電現場的各種電參量、微機保護。係統采用現場就地組網的方式，組網後通過現場總線通訊並遠傳至後台，通過Acrel-2000 V8.0型光伏監控係統實現變電所配電回路用電的管理。

關鍵詞：九州方圓新能源;變電所;彙流箱；逆變器；環境監測儀；Acrel-2000 V8.0；光伏監控係統

0 概述 

    湖北九州方園新能源股份有限公司的獨資子公司，2012年6月成立
，注冊資本1.69億元。公司專業從事並網光伏電站
、光伏建築一體化電站、光伏農業一體化電站的投資建設、運營維護和管理；生產、研發光伏照明、光伏充電等光伏集成應用係統。

    光伏電站必須配備自動運行、功gong能neng完wan善shan的de監jian控kong係xi統tong。這zhe種zhong監jian控kong係xi統tong不bu同tong於yu傳chuan統tong發fa電dian廠chang監jian控kong係xi統tong或huo變bian電dian站zhan綜zong合he自zi動dong化hua係xi統tong
，相xiang對dui來lai說shuo，光guang伏fu電dian站zhan內nei設she備bei種zhong類lei不bu及ji傳chuan統tong電dian廠chang豐feng富fu，生sheng產chan控kong製zhi流liu程cheng也ye不bu太tai複fu雜za。但dan其qi典dian型xing特te點dian是shi裝zhuang機ji容rong量liang大da、占地麵積廣、維護人員很少
，這就要求生產運行
、設備監控
、環境監測、安保技防等各環節集中統一起來，且能夠適應其位置分散、配置靈活的特點。基於現場總線設計的大型光伏電站監控係統可以滿足這些要求。

    由於太陽能電池板發電參數是不穩定的
，而且是波動和間斷的
，光伏發電監控係統可對太陽能光伏電站裏的電池陣列
、彙流箱、逆變器
、交直流配電櫃、太tai陽yang跟gen蹤zong控kong製zhi係xi統tong等deng設she備bei進jin行xing實shi時shi監jian控kong和he控kong製zhi。光guang伏fu電dian站zhan光guang伏fu監jian控kong係xi統tong通tong過guo各ge種zhong樣yang式shi的de圖tu表biao及ji數shu據ju快kuai速su掌zhang握wo電dian站zhan的de運yun行xing情qing況kuang

，其qi友you好hao的de用yong戶hu界jie麵mian、強大的分析功能、完善的故障報警確保了太陽能光伏發電係統的完全可靠和穩定運行。

    本項目為3MW的廠區屋頂光伏並網發電。據客戶需求我司隻需監控逆變器及彙流箱。客戶如需實現溫度、濕度、光照度、風向
、風速模擬量采集，可另安裝環境監控儀。

    本項目共有5台逆變器,41台彙流箱。其中廠區有4台逆變器，33台彙流箱分布在1#廠房屋麵、2#廠房屋麵、倉庫屋麵，監控室在逆變器室旁。國貿大廈有1台逆變器，8台彙流箱分布在大廈屋頂
，監控室在大廈一層。

    Acrel-2000 V8.0型低壓智能配電係統，充分利用了現代電子技術、計算機技術
、wangluojishuhexianchangzongxianjishudezuixinfazhan
，duibianpeidianxitongjinxingfensanshujucaijihejizhongjiankongguanli。duipeidianxitongdeercishebeijinxingzuwang
，tongguojisuanjihetongxunwangluo，jiangfensandepeidiansuodexianchangshebeilianjieweiyigeyoujidezhengti，shixiandianwangyunxingdeyuanchengjiankonghejizhongguanli。

1  係統結構描述

    本項目共有5台逆變器,41台彙流箱。其中廠區有4台逆變器，33台彙流箱分布在1#廠房屋麵
、2#廠房屋麵、倉庫屋麵

，監控室在逆變器室旁。國貿大廈有1台逆變器
，8台彙流箱分布在大廈屋頂，監控室在大廈一層。

    本監控係統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；廠區組網如下圖(1)所示：

圖（1）

    國貿組網如下圖(2)所示：

圖（2）

    間隔設備層主要為：逆變器、彙流箱、環境監測儀等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣櫃內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。

    網絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。

    站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器

、UPS電源
、打印機、報警蜂鳴器等設備。監控係統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

    以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便
；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發送數據但是在同一時刻隻能發送或接收數據，數據最高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲幹擾能力增強
，總線上允許連接多達32個設備
，最大傳輸距離為1.2km。

2  光伏監控係統主要功能

2.1  數據采集與處理

    數據采集是配電監控的基礎
，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：逆變器相電壓U、相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ
、電度EPI
、等數據，彙流箱電壓、各路電流等，環境監測儀溫度
、濕度、風速、風向、光照度等，遠程設備運行狀態等數據。

    數shu據ju處chu理li主zhu要yao是shi把ba按an要yao求qiu采cai集ji到dao的de電dian參can量liang實shi時shi準zhun確que的de顯xian示shi給gei用yong戶hu，達da到dao配pei電dian監jian控kong的de自zi動dong化hua化hua和he智zhi能neng化hua要yao求qiu，同tong時shi把ba采cai集ji到dao的de數shu據ju存cun入ru數shu據ju庫ku供gong用yong戶hu查zha詢xun。

2.2  人機交互

    係統提供簡單
、易用、良好的用戶使用界麵。采用全中文界麵，CAD圖形顯示低壓配電係統電氣一次主接線圖，顯示配電係統設備狀態及相應實時運行參
；畫麵實時動態刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續記錄顯示等。

2.3  曆時事件

    曆時事件查看界麵主要為用戶查看曾經發生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、yuexianjilutigongfangbianyouhaoderenjijiaohu，tongguolishishijianzhakanpingtai，ninkeyigenjuzijideyaoqiuhezhaxuntiaojianfangbiandingweininsuoyaozhakandelishishijian，weininbawozhenggexitongdeyunxingqingkuangtigonglelianghaoderuanjianzhichi。

2.4  數據庫建立與查詢

    主要完成遙測量和遙信量定時采集，並且建立數據庫
，定期生成報表


，以供用戶查詢打印。

2.5  用戶權限管理

    zhenduibutongjibiedeyonghu
，shezhibutongdequanxianzu，fangzhiyinrenweiwucaozuogeishengchan，shenghuodailaidesunshi，shixianpeidianxitongdeanquan，kekaoyunxing。keyitongguoyonghuguanlijinxingyonghudenglu

、用戶注銷、修改密碼
、添加刪除等操作
，方便用戶對賬號和權限的修改。

2.6  運行負荷曲線

    負(fu)荷(he)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線(xian)功(gong)能(neng)主(zhu)要(yao)負(fu)責(ze)定(ding)時(shi)采(cai)集(ji)進(jin)線(xian)及(ji)重(zhong)要(yao)回(hui)路(lu)電(dian)流(liu)和(he)功(gong)率(lv)負(fu)荷(he)參(can)量(liang)
，自(zi)動(dong)生(sheng)成(cheng)運(yun)行(xing)負(fu)荷(he)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線(xian)的(de)，方(fang)便(bian)用(yong)戶(hu)及(ji)時(shi)了(le)解(jie)設(she)備(bei)的(de)運(yun)行(xing)負(fu)荷(he)狀(zhuang)況(kuang)。點(dian)擊(ji)畫(hua)麵(mian)相(xiang)應(ying)按(an)鈕(niu)或(huo)菜(cai)單(dan)項(xiang)可(ke)以(yi)完(wan)成(cheng)相(xiang)應(ying)功(gong)能(neng)的(de)切(qie)換(huan)；可以查看實時趨勢曲線或曆史趨勢線
；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨

    勢分析和故障追憶，為分析整個係統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

2.7  遠程報表查詢

    報表管理程序的主要功能是根據用戶的需要設計報表樣式，把係統中處理的數據經過篩選
、組合和統計生成用戶需要的報表數據。本程序還可以根據用戶的需要對報表文件采用定時保存

、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

    報表具有自由設置查詢時間實現日
、月
、年的電能統計
，數據導出和報表打印等功能。

3  案例分析

3.1  客戶要求

    本項目共有5台逆變器,41台彙流箱。其中廠區有4台逆變器
，33台彙流箱分布在1#廠房屋麵、2#廠房屋麵

、倉庫屋麵
，監控室在逆變器室旁。國貿大廈有1台逆變器，8台彙流箱分布在大廈屋頂，監控室在大廈一層。

    客戶提供的配電監測需求表：

    客戶對報表的要求：對逆變器輸出和輸入率的電流

、電壓
、功率
、功率因數和環境溫濕度光照的報表並支持查詢曆史數據打印功能，逆變器日月年電能以棒圖的形式顯示。

3.2  針對本項目軟件實現功能

    本項目中監測點分布廣
，采用光纖組網方式，以減少數據傳輸中的幹擾。

光伏陣列監測功能，主要完成對各個彙流箱，單路直流電流、光伏電壓、光伏總電流、彙流箱溫度監測，各彙流箱運行狀態的監測，並對故障點進行異常顯示與報警提示。如圖（3）

圖（3）光伏陣列監測

    報警事件主要用於查看電流越限信息和彙流箱、逆變器、環境監測儀通訊連接信息；幫助用戶進行事故查詢；支持曆史查詢，打印等功能。如果有任何主進線回路電流越限、通(tong)訊(xun)中(zhong)斷(duan)和(he)連(lian)接(jie)，實(shi)時(shi)報(bao)警(jing)信(xin)息(xi)中(zhong)會(hui)及(ji)時(shi)展(zhan)現(xian)哪(na)一(yi)個(ge)回(hui)路(lu)哪(na)一(yi)相(xiang)電(dian)流(liu)和(he)回(hui)路(lu)名(ming)稱(cheng)
，並(bing)會(hui)自(zi)動(dong)彈(dan)出(chu)這(zhe)個(ge)窗(chuang)口(kou)，直(zhi)至(zhi)值(zhi)班(ban)員(yuan)過(guo)去(qu)確(que)認(ren)或(huo)清(qing)除(chu)報(bao)警(jing)才(cai)會(hui)停(ting)止(zhi)報(bao)警(jing)。如(ru)圖(tu)（4）

圖（4）曆史遙測報警信息查詢

    遠程抄表導航欄的主要功能為：查看變電所中所有回路的電參量。報表可以進行EXCEL導出或者打印。在主界麵上點擊遠程抄表按鈕將出現如圖（5）所示。設置好時間，通過點擊1#廠房屋麵
、2#廠房屋麵和倉庫屋麵按鈕，就可以看到相應回路的曆史數據。。

圖（5） 參數抄表

    發電日棒圖的主要功能為：是對四台逆變器的用電量年、月

、日統計
，報表可以進行EXCEL導出或者打印
，棒圖隻能打印。以日報表為例
，報表的查詢設置好查詢時間既可查詢曆史用電量；對應棒圖的查詢，先要查報

    表在點擊棒圖下麵對應的量程選擇。如圖（6）

圖（6） 電能報表

    自定義電能報表的主要功能為：查看台逆變器的用電量，報表可以進行EXCEL導出或者打印。點擊自定義電能報表按鈕將出現如圖（7）所示，設置好查詢的起始與結束時間即可查詢曆史用電量。（注意隻有報表中台逆變器起始時間和結束時間都有數據的情況下，總的發電量才正確。）

圖（7） 自定義報表

    發電趨勢和環境關係曲線圖主要負責查看環境對台逆變器的功率的關係
，曲線可以查看實時趨勢曲線或曆史趨勢線；幫助用戶管理用電設備。本界麵曲線顯示的環境監測儀的環境溫度
、環境濕度
、風向
、風feng速su的de曲qu線xian，還hai有you光guang照zhao強qiang度du和he四si台tai逆ni變bian器qi的de功gong率lv對dui比bi圖tu，曲qu線xian的de查zha詢xun方fang法fa和he並bing網wang監jian測ce中zhong逆ni變bian器qi曲qu線xian查zha詢xun方fang法fa一yi樣yang。左zuo邊bian是shi環huan境jing監jian測ce儀yi的de數shu據ju報bao表biao。如ru圖tu（8）

圖（8）發電趨勢和環境關係

    並網監測界麵主要負責查看逆變器的工作情況，逆變器有功功率和無功功率曲線圖，逆變器的實時輸出和輸入電壓、電流功率


、發電效率發電量以及逆變器運行狀態的實時監測。如圖（9）

圖（9）並網監測

4  結束語

    隨著國內光伏產業規模逐步擴大、技術逐步提升
，光伏發電成本會逐步下降


，未來國內光伏容量將大幅增加。中國已將新能源產業上升為國家戰略產業，未來10niannijiadaduibaokuotaiyangnengzaineidexinnengyuanchanyetouzi

，yijianshaojingjiduishihuanengyuanyilaihejiangditanpaifang。weilaiwudaoshinianzhongguoguangfufadianyouwangguimohuafazhan。benwenjieshaodeAcrel-2000 V8.0光伏監控係統在九州新能源股份有限公司3MW光伏電站的應用，可以實現九州新能源股份有限公司3MW光伏電站發電的實時監控和並網的實時監控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網絡通訊功能
，可以與串口服務器、計算機等組成光伏監控係統。係統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示光伏電站各逆變器、彙流箱的運行狀態，對模擬分合閘、負載越限具有彈出報警對話框及報警聲音提示，並生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便於電能的遠程抄表以及用電分析、研究。該係統運行安全、可靠、穩定，為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的社會效益。［1］

參考文獻：

 [1].周中等編著. 智能電網用戶端電力監控與光伏監控係統產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業出版社. 2011.10

作者簡介：趙斌
，男，本科。任職單位：現任職於安科瑞電氣股份有限公司
，技術交流：021-69158305 手機： 郵箱：