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光伏監(jiān)控運維平臺接入方案
發(fā)布時間： 2022-09-08 點擊次數(shù)： 2062次1.項目概況 1.1.項目規(guī)模 本工程總裝機容量為6403.65kWp，組件功率為550Wp，共安裝組件11643塊，擬采用分塊發(fā)電、0.4kV并網(wǎng)方案。項目由4個廠房屋頂8個發(fā)電單元組成，組件采用沿屋頂平鋪的安裝方式。 在2#屋頂布置5991塊550Wp單晶硅光伏組件，直流側(cè)共計容量3295.05kWp，設(shè)置110kW逆變器25臺、50kW逆變器1臺、匯流箱10臺；在3#屋頂布置1461塊550Wp單晶硅光伏組件，共803.55kWp，設(shè)置110kW逆變器6臺、50kW逆變器1臺、匯流箱2臺；在4#屋頂布置537塊550Wp單晶硅光伏組件，共295.35kWp，設(shè)置110kW逆變器2臺、50kW逆變器1臺、匯流箱1臺；在6#屋頂布置3654塊550Wp單晶硅光伏組件，共2009.7kWp，設(shè)置110kW逆變器16臺、匯流箱6臺。 1.2.概述
光伏電站主要由光伏陣列、匯流箱、逆變器、低壓并網(wǎng)柜、升壓變等組成，最后產(chǎn)生交流并入電網(wǎng)或者分配到配電側(cè)供負載使用。目前光伏電站基本都采用組串式逆變器組建分布式或者集中式電站。整個電站系統(tǒng)包括：現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層和站控層三部分組成，采用光纖以太網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，提供電站：設(shè)備監(jiān)控、視頻監(jiān)控和運行管理、遠程管理。部分小規(guī)模分布式屋頂光伏、車棚光伏由于網(wǎng)絡(luò)布線不方便，而采用無線傳輸數(shù)據(jù)的方式。 2.系統(tǒng)方案
為了滿足光伏監(jiān)控系統(tǒng)的要求，達到對光伏設(shè)備、光伏計量的多方位監(jiān)控，使有關(guān)人員做出反應(yīng)，采取措施，并對相關(guān)設(shè)備進行集中監(jiān)控、集中維護和集中管理。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計遵循以下原則： 標準化 整個監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計符合國家標準或國際標準。系統(tǒng)軟件、硬件均采用標準化設(shè)計，提供開放的接口，可與不同供應(yīng)商的設(shè)備及軟件系統(tǒng)互聯(lián)互通。 穩(wěn)定性 能源數(shù)據(jù)采集器采用嵌入式實時Linux操作系統(tǒng)和專用的硬件結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定可靠，保證系統(tǒng)整體的穩(wěn)定，尤其適合在環(huán)境比較復(fù)雜、可靠性要求較高的環(huán)境中運行。WEB系統(tǒng)平臺采用J2EE業(yè)內(nèi)專業(yè)級的開發(fā)框架，滿足大數(shù)據(jù)采集、大容量數(shù)據(jù)存儲和高并發(fā)的數(shù)據(jù)訪問請求。 經(jīng)濟性 系統(tǒng)開發(fā)運行平臺均采用當(dāng)今最為通用的各種操作系統(tǒng)和開發(fā)工具，充分利用了我們在其它監(jiān)控領(lǐng)域中成功應(yīng)用的中間件和模塊，大大減少在系統(tǒng)平臺方面的投入，具有高的性價比。 先進性 基于組態(tài)軟件的設(shè)計理念，以一套通用平臺，解決光伏數(shù)據(jù)采集、本地SCADA監(jiān)控、云平臺數(shù)據(jù)分析、手機App運維管理。四維一體的解決方案推動分布式光伏運維平臺智能化。 擴展性 整個系統(tǒng)具有進一步擴展功能的能力，可以很好的適應(yīng)現(xiàn)代智能管控的需求。保證用戶在系統(tǒng)上進行有效的開發(fā)和使用，并為今后的發(fā)展提供一個良好的環(huán)境。可充分利用和保護現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源便于當(dāng)前以及以后的擴建；平臺服務(wù)器具備擴展和堆疊能力，便于不同級別的中心整合與擴建，系統(tǒng)必須具有很強的監(jiān)控點數(shù)、存儲空間擴容能力。 實用性 以實時數(shù)據(jù)庫為依托，可多用戶多畫面實時監(jiān)控、遠程控制、可連接多種報警設(shè)備滿足用戶的監(jiān)控要求。 安全性 平臺監(jiān)控系統(tǒng)安全性在管理中是關(guān)鍵問題之一，安全性分為數(shù)據(jù)安全和信息安全，在上述三方面有如下要求： 數(shù)據(jù)安全：對數(shù)據(jù)進行多級別、分布式的存儲，數(shù)據(jù)不容易受到破壞。數(shù)據(jù)的AES加密機制，保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的安全，不會被截獲、篡改和利用； 信息安全：所有配置信息、管理信息、日志信息均存放在中心數(shù)據(jù)庫，實行信息集中管理； 分級授權(quán)：對下屬管理員的應(yīng)用功能、訪問范圍進行授權(quán)。由下屬管理員對所屬機構(gòu)操作員的應(yīng)用功能、訪問范圍進行授權(quán)和管理。 3.系統(tǒng)建設(shè)目標
3.1.系統(tǒng)建設(shè)
該系統(tǒng)可以幫助分布式光伏監(jiān)控部門實現(xiàn)現(xiàn)場的無人值守或者少人值守，可以實現(xiàn)對光伏配電運營情況的實時監(jiān)控、運營數(shù)據(jù)的分析和故障信息的報警提示，逐步推動電力監(jiān)控的自動化、集中化和智能化。 系統(tǒng)建設(shè)分為2部分實施，一部分籌備數(shù)據(jù)采集，達到所有設(shè)備數(shù)據(jù)可以正確傳輸?shù)狡脚_，平臺提供基礎(chǔ)的功能模塊，對數(shù)據(jù)的可視化有完整的顯示；二部分對數(shù)據(jù)進行深度分析和利用，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)挖掘數(shù)據(jù)本身的價值，結(jié)合用戶生產(chǎn)實際環(huán)境，指導(dǎo)用戶進行光伏設(shè)備的信息搜集、優(yōu)化配電運行、以達到電能能效的。 3.2.光伏監(jiān)控系統(tǒng)
光伏運維系統(tǒng)以互聯(lián)網(wǎng)+光伏運維服務(wù)為目標，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的“智能云運維”。 項目實施的整體經(jīng)濟效益目標如下： 為客戶提供基于云平臺的WEB方式數(shù)據(jù)監(jiān)控業(yè)務(wù)，從而取消原傳統(tǒng)的監(jiān)控SCADA運行值班系統(tǒng)；
為客戶提供基于云平臺的運維響應(yīng)、及調(diào)度指揮系統(tǒng)，通過APP實時調(diào)度企業(yè)運維人員或設(shè)備運維服務(wù)人員，能夠快速鎖定故障，及時處理故障，減少故障對企業(yè)生產(chǎn)的影響，減低損失；
為客戶管理層提供基于云平臺的WEB和APP方式的智能分析系統(tǒng)，達到對運行工況、運行效率、運行分析、能效、系統(tǒng)管理等方面的智能分析評估業(yè)務(wù)。
4.整體方案
4.1.軟件構(gòu)架
軟件主用功能模塊體現(xiàn)在實時監(jiān)控、智能分析和在線運維上，實時監(jiān)控提供實時與歷史的在線數(shù)據(jù)監(jiān)控功能；智能分析提供包括數(shù)據(jù)、波形、故障預(yù)警、容錯、用電質(zhì)量和能效的分析及報告；在線運維體現(xiàn)了在線服務(wù)的功能模塊，實現(xiàn)在線報修，在線監(jiān)控，故障分析，維修管理等內(nèi)容。主要功能顯示如下：
4.2.接入結(jié)構(gòu)圖
整個系統(tǒng)分為4層結(jié)構(gòu)，其中設(shè)備層指光伏電力等設(shè)備；采集層指具有本地采集，并按規(guī)約上傳的數(shù)據(jù)采集器；傳輸層分為2個部分，一部分的功能在采集器，具有加密/認證、斷點續(xù)傳、自描述、智能控制功能，另一部分在前置通訊服務(wù)器，提供在線接入，加密授權(quán)，設(shè)備在線管理等功能；應(yīng)用層為數(shù)據(jù)服務(wù)器和web服務(wù)器，提供云運維業(yè)務(wù)功能模塊。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：
視頻監(jiān)控拓撲圖：
5.數(shù)據(jù)接入方式
數(shù)據(jù)接入方式需要根據(jù)電站現(xiàn)場的情況來決定。目前主要有三類：本地SCADA接入、遠程云服務(wù)接入和通訊管理機接入，（本項目選擇第3種方式）具體如下：
5.1.本地scada接入
如果本地有SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，則優(yōu)先從SCADA系統(tǒng)里面通過其開放的數(shù)據(jù)接口，獲取設(shè)備數(shù)據(jù)。此方式，一方面可以減少加裝設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)布線、通訊調(diào)試這些過程；另一方面，不用破壞現(xiàn)場既有的設(shè)備運行環(huán)境，程度保證了原有系統(tǒng)的完整性。本地SCADA系統(tǒng)提供的常見接口包括：http協(xié)議，modbusTCP協(xié)議等。通過SCADA提供的接口，可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄓ嵐芾頇C或者本地工作站。其工作示意圖如下：
5.2.遠程云服務(wù)器接入
對于現(xiàn)場已經(jīng)將數(shù)據(jù)接入到了第三方云平臺中，此時如果要獲取電站的數(shù)據(jù)就需要與第三方的云平臺進行對接。第三方云平臺需要開放相應(yīng)的接口，供采集方使用。常用的開放接口形式包括：RestfulAPI、Mqtt、WebServicet、數(shù)據(jù)庫接口等方式。這種形式的接入，一般都是直接采用平臺與平臺之間的對接，完成數(shù)據(jù)采集工作。其工作示意圖如下：
5.3.通訊管理機接入
針對本地沒有任何SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，需要根據(jù)現(xiàn)場的光伏設(shè)備自行采集數(shù)據(jù)的現(xiàn)場，可以依托通訊管理機進行數(shù)據(jù)的集中采集和上傳。整個采集與傳輸過程包括：
1）布線。匯流箱，逆變器，并網(wǎng)柜等這些設(shè)備需要通過485通訊線纜連接到通訊管理機的RS485端子上；
2）通訊調(diào)試。線纜接完后，需要配置工程到通訊管理機中，根據(jù)設(shè)備的通訊協(xié)議調(diào)試通訊管理機與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)采集是否正常；
3）數(shù)據(jù)上傳。數(shù)據(jù)采集完成后，配置工程并上傳的服務(wù)器地址。根據(jù)服務(wù)器端協(xié)議，調(diào)試通訊管理機上傳的數(shù)據(jù)服務(wù)器是否可以正常收到，數(shù)據(jù)是否正確。完成以上三個主要的步驟后，即完成整個數(shù)據(jù)的接入工作。其工作示意圖如下：
6.通訊管理機介紹
6.1.硬件特性
(1)豐富的數(shù)據(jù)接口，RS232、RS485、以太網(wǎng)等多種接口
(2)支持4G無線網(wǎng)絡(luò)
(3)支持USB接口，可以通過其更新通訊管理機的工程配置、更新更新
(4)支持SD卡擴展存儲空間
(5)支持一鍵重啟
(6)寬電壓，支持9V-40V
(7)工作溫度：-10到75攝氏度
(8)存儲溫度：-20到80攝氏度
(9)工作濕度：10%RH到90%RH無凝霜
(10)抗震性能：符合IEC61131-2標準
(11)抗靜電性能：2.5kv，符合EN61000-4-2、3級標準
(12)認證標準：EN55011ClassA、EN6000-6-2、CE、FCC
6.2.軟件特性
(1)內(nèi)置組態(tài)軟件，可以通過配置的方式實現(xiàn)與各類設(shè)備的互聯(lián)互通
(2)內(nèi)置實時數(shù)據(jù)庫，可以完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換、存儲、報警、計算
(3)內(nèi)置關(guān)系數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地存儲
(4)內(nèi)置驅(qū)動監(jiān)視功能，可以監(jiān)視采集、上傳驅(qū)動與設(shè)備交互的報文
(5)內(nèi)置豐富的協(xié)議，包括：IEC60870-101、IEC60870-103、IEC60870-103、modbusRTU、modbusTCP、modbusASCII、DLT/645-1997、DLT/645-2007、CDT、各省市建筑能耗協(xié)議等
(6)支持通過遠程方式維護管理機，包括：更新配置、設(shè)備重啟、校時等操作
(7)支持斷點數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)加密等
6.3.聯(lián)網(wǎng)方式
有線聯(lián)網(wǎng)：對于光伏電站現(xiàn)場具備以太網(wǎng)的情況下，優(yōu)先使用以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的上傳。主要接線示意圖如下：
無線聯(lián)網(wǎng)：對于現(xiàn)場無以太網(wǎng)的情況下，可以使用通訊管理機的無線傳輸模式，插入SIM卡即可實現(xiàn)自動撥號上網(wǎng)。另以采集設(shè)備為單位，每個設(shè)備采集50個點，上傳頻率按照15分鐘上傳一次，則一個月流量預(yù)計200M左右。使用物聯(lián)網(wǎng)卡，可采用包年包月或者流量池模式。注意：聯(lián)網(wǎng)信號受地理位置、基站和天氣影響，信號的強度會受到一起干擾。要使用無線網(wǎng)絡(luò)上傳時，優(yōu)先選擇4G信號，加裝天線，并將天線放置到空曠位置。
7.視頻接入
7.1.視頻監(jiān)控
通過加裝攝像頭，可以實時監(jiān)控電站周邊環(huán)境情況，包括：是否有人破壞、是否有樹木遮擋等，避免因為外部干擾導(dǎo)致電站發(fā)電效率的降低。另，高配攝像頭還具備入侵檢測、主動告警、語音通報等功能。用戶可以根據(jù)實際需求選配不同的攝像頭。
7.2.設(shè)備選型
攝像頭視頻數(shù)據(jù)的播放有兩種：一種是直接連接攝像頭，獲取視頻。這種情況，就要求本地監(jiān)控系統(tǒng)或者遠程云平臺可以直接訪問到攝像頭，對于服務(wù)器與攝像頭不在同一個局域網(wǎng)內(nèi)的均無法實現(xiàn)此功能；另一種是通過視頻服務(wù)商提供的第三方接口，調(diào)取攝像頭的視頻數(shù)據(jù)。攝像頭通過網(wǎng)絡(luò)（有線或者無線）連接視頻服務(wù)商的服務(wù)器，本地監(jiān)控系統(tǒng)或者遠程云平臺通過二次開發(fā)的形式，調(diào)取視頻服務(wù)商提供的接口，就可以拉取到視頻流。目前，國內(nèi)比較大的幾家視頻廠商都提供這種解決方案，比如：海康、大華等。提供的光伏系統(tǒng)，默認支持：熒石云。
7.3.接入方案
1）本地視頻接入方案 
8.軟件清單
8.1.軟件功能介紹
一級
二級
功能子項
功能描述
平臺首頁
綜合大屏
平臺概況
顯示當(dāng)前登錄賬號所綁定的站點、網(wǎng)關(guān)的數(shù)量以及總裝機容量
光伏電站
顯示所有站點的日發(fā)電量、累計發(fā)電量、日減碳量、總減碳量
設(shè)備信息
顯示總逆變器、正常逆變器、報警站點以及報警的數(shù)量
報警信息
滾動列表顯示實時的報警信息，以及報警的當(dāng)前狀態(tài)
等效利用小時
顯示各站點的月、年等效利用小時量
綜合信息
顯示當(dāng)前所有站點的當(dāng)月總發(fā)電量、當(dāng)月總收益、累計發(fā)電量以及累計收益
地圖
顯示站點在地圖中的地理分布信息，也可切換顯示各站點的實景圖
站點概覽
站點列表
顯示當(dāng)前所有站點的列表，并可通過點擊站點名稱，跳轉(zhuǎn)站點信息頁面
站點信息
顯示查看站點的各項實時數(shù)據(jù)
主系統(tǒng)圖
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顯示上傳的站點一次接線圖
實時監(jiān)測
設(shè)備監(jiān)測
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顯示當(dāng)前查看站點的設(shè)備實時的電流、電壓、有功、無功功率等綜合數(shù)據(jù)
設(shè)備概況
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可查看顯示單個站點下的所有逆變器、匯流箱的實時采集數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計設(shè)備的在線離線情況
視頻監(jiān)控
實時視頻
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顯示平臺中所有站點的攝像頭的實時視頻
通訊監(jiān)控
站點監(jiān)控
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顯示所有站點的網(wǎng)關(guān)與設(shè)備的在線、離線數(shù)量
網(wǎng)關(guān)監(jiān)控
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顯示所有站點的網(wǎng)關(guān)的信息，并可查看單個網(wǎng)關(guān)下的設(shè)備在線離線數(shù)量
設(shè)備監(jiān)控
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顯示所有站點的設(shè)備的信息，并可查看該設(shè)備每次的狀態(tài)變化時間
報警分析
預(yù)警檢測
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通過將監(jiān)測站點的各個回路的檢測數(shù)據(jù)與參考標準數(shù)據(jù)進行檢測周期內(nèi)比對生成偏離模型；將監(jiān)測站點的各個回路的檢測數(shù)據(jù)通過人工智能判斷數(shù)據(jù)波動幅度生成狼牙模型
實時報警
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顯示站點的所有實時報警信息，并可自行選擇顯示報警的信息條目
歷史報警
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顯示站點的所有歷史報警信息
報警統(tǒng)計
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在檢測周期內(nèi)，統(tǒng)計站點報警的類型、報警時間、報警設(shè)備以及報警等級等數(shù)據(jù)，對站點的安全進行評估
光伏分析
發(fā)電統(tǒng)計
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可查看站點的各設(shè)備的日、月、年發(fā)電數(shù)據(jù)統(tǒng)計（柱狀圖）
收益統(tǒng)計
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可查看站點的日、月、年發(fā)電量以及收益數(shù)據(jù)統(tǒng)計（柱狀折線圖）
發(fā)電效率
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可查看站點的月、年發(fā)電量以及發(fā)電效率數(shù)據(jù)統(tǒng)計（柱狀折線圖）
統(tǒng)計報表
發(fā)電統(tǒng)計
——
可查看站點的各設(shè)備的日、月、年發(fā)電數(shù)據(jù)統(tǒng)計（列表）
收益統(tǒng)計
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可查看站點的日、月、年發(fā)電量以及收益數(shù)據(jù)統(tǒng)計（列表）
發(fā)電效率
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可查看站點的月、年發(fā)電量以及發(fā)電效率數(shù)據(jù)統(tǒng)計（列表）
檔案管理
站點檔案
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配置站點檔案
網(wǎng)關(guān)檔案
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配置分組檔案
設(shè)備檔案
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配置監(jiān)控設(shè)備檔案
視頻檔案
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配置攝像頭設(shè)備檔案
數(shù)據(jù)字典
采樣指標
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配置指標碼的各項信息
指標分組
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配置指標的分組信息
設(shè)備類型
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自定義配置各項設(shè)備的分類信息
系統(tǒng)管理
用戶權(quán)限
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配置用戶賬號權(quán)限、用戶角色信息及系統(tǒng)功能菜單的調(diào)整
用戶角色
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系統(tǒng)菜單
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產(chǎn)品中心
Products