安科瑞智能化分布式光伏运维监控系统的作用

0、引言

随着世界能源产业结构的调整和人类对环境问题的重视，太阳能凭借资源丰富、布局灵活的优势，成为当今新能源发展的主流，当前越来越多的光伏电站投入运营。光伏电站的可靠运行，需要汇流箱、逆变器等设备在无故障状态下运行，对光伏设备的状态监测十分重要。目前，光伏电站主要采用人工定期检查、网络化监控的方式对设备进行监测。由于人力资源有限及传统光伏监测系统智能化不足，这两种方式都存在光伏阵列监测不足、遇到故障时无法快速定位的问题。

在此背景下，本文对某企业屋顶光伏电站的监测系统进行了智能化设计。该监控系统为光伏电站汇流箱、逆变器等设备配备通信模块，利用RS485总线与各通信模块相连，将运行数据传输至上位机，并利用组态软件在上位机建立监控界面，对运行数据进行分析，实现光伏电站运行状态实时动态监测，设备故障时上位机通过监控界面发出报警信号，提高了光伏电站的安全性。

1、光伏电站布局

企业厂区4个屋顶被分成A、B、C、D四个光伏发电区域，采用集中式和分布式相结合的方式发电。C区厂房面积较大且自用电较少，故对C区厂房采用集中式结构，根据工厂屋顶面积配置与之相对应的光伏面板，并以20路为一组接入直流汇流箱，汇流箱的电流输入到集中式逆变器。A、B、D区采用分布式结构，使用组串式逆变器将直流转换为交流后直接并入电网，最后再将四个区域通过交流电缆将电流输送至并网柜。

2、智能监控系统设计方案

为了能够在光伏设备发生故障时快速定位故障点，在硬件上选用智能型的汇流箱、逆变器；使用组态软件构建一个界面，将每个智能元器件在界面上显示出来，通过RS485总线将数据汇总到机柜串口后，通过光纤与上位机进行连接从而实现监视功能。该系统实现数据采集和状态监控的同时，可进行简单、直观的人机交互。其中，数据采集、状态监控和简单的数据分析由各种智能元器件来实现，人机交互通过组态软件实现；在组态软件中建立监控界面，将实时数据导入其中进行分析处理，两者之间的连接通过建立在C区的串口机柜实现，数据传输示意图如图1所示。

3、硬件选型

3.1直流汇流箱

直流汇流箱需要监视各个光伏面板的输出电流，当任意一个回路发生电流故障，该模块提供报警信号。另外，汇流箱要采集保护断路器的触点信号，了解该断路器的位置，在发生跳闸后需要及时送出信号。因此，直流汇流箱选用常熟开关制造有限公司生产的CXPV-16/Z光伏直流汇流箱。

3.2逆变器

根据设计要求，逆变器需提供远程控制功能，并且发生故障时，能够及时输出报警信号。因此选用两种型号的逆变器，一种为CS1并网型光伏逆变器。该型号逆变器具有较多的通信接口和远程控制功能，且输入电压范围宽，使其适用于小型组串低压设备。另一种选用SUN2000-60KTL-M0组串式逆变器。这种型号的组串式逆变器基于模块化的设计，能够减少电池组件较佳工作点不匹配逆变器的情况，大幅增加发电量。

4、软件开发

利用Riyear-PowerNet系统设计该光伏电站的工业现场信息。采集到的元器件数据RiyearPowerNet系统进行储存，建立历史及实时数据库，在系统发生故障时，利用存储的数据对故障进行分析定位。

4.1软件结构

智能硬件系统通过Modbus驱动程序与上位机相连接，人机界面就可以显示设备数据的记录、数据报警等，系统软件结构如图2所示。

5、安科瑞分布式光伏运维云平台介绍

5.1概述

AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台通过监测光伏站点的逆变器设备，气象设备以及摄像头设备、帮助用户管理分散在各地的光伏站点。主要功能包括：站点监测，逆变器监测，发电统计，逆变器一次图，操作日志，告警信息，环境监测，设备档案，运维管理，角色管理。用户可通过WEB端以及APP端访问平台，及时掌握光伏发电效率和发电收益。

5.2应用场所

目前我国的两种分布式应用场景分别是：广大农村屋顶的户用光伏和工商业企业屋顶光伏，这两类分布式光伏电站今年都发展迅速。

5.3系统结构

在光伏变电站安装逆变器、以及多功能电力计量仪表，通过网关将采集的数据上传至服务器，并将数据进行集中存储管理。用户可以通过PC访问平台，及时获取分布式光伏电站的运行情况以及各逆变器运行状况。平台整体结构如图所示。

5.4系统硬件配置

5.4.1交流220V并网

交流220V并网的光伏发电系统多用于居民屋顶光伏发电，装机功率在8kW左右。

部分小型光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能。光伏电站规模较小，而且比较分散，对于光伏电站的管理者来说，通过云平台来管理此类光伏电站非常有必要，安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面：

审核编辑：汤梓红