馮 玲 南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 211156

光伏并網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

馮 玲 南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 211156

在光伏并網(wǎng)發(fā)電的過程中，電站的控制管理工作相對(duì)復(fù)雜，容易出現(xiàn)過壓、過載和過流等情況。而設(shè)計(jì)一套光伏并網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，則可以利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、上位機(jī)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控等操作進(jìn)行光伏并網(wǎng)控制，繼而使光伏電站在無人值守的情況下保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。因此，有必要對(duì)光伏并網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用問題展開分析，從而更好的促進(jìn)電力事業(yè)的發(fā)展。

光伏并網(wǎng)；監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)與應(yīng)用

0　引言

隨著不可再生能源的逐漸減少，太陽能等新型能源的開發(fā)必將得到足夠的重視。所謂的光伏并網(wǎng)發(fā)電，其實(shí)就是利用太陽電池的光生伏特效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換成電能進(jìn)行發(fā)電。但就目前來看，有關(guān)的光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)尚不夠成熟，所以還需要利用配套的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)光伏并網(wǎng)過程進(jìn)行監(jiān)控。而利用該系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光伏并網(wǎng)設(shè)備的有效調(diào)節(jié)和控制，因此能夠使光伏發(fā)電并網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1　光伏并網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

從系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理上來看，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包含有并網(wǎng)發(fā)電單元、并網(wǎng)逆變器，可以進(jìn)行三相電的輸出。利用雙分裂升壓變壓器，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)就可以接入中壓電網(wǎng)，然后實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)光伏并網(wǎng)發(fā)電的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出的光伏并網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、上位機(jī)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控構(gòu)成。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控的過程中，系統(tǒng)可以利用應(yīng)急啟停按鍵和LCD顯示屏進(jìn)行系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)備的監(jiān)控。而系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)備包含匯流箱、并網(wǎng)逆變器和環(huán)境采集儀等等。

2　光伏并網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.1現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控部分主要有兩部分功能，即監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示功能和現(xiàn)場(chǎng)故障應(yīng)急啟?？刂乒δ?。通過在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上進(jìn)行人性化LCD顯示屏的安裝，就可以使設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、歷史故障數(shù)據(jù)、歷史發(fā)電量數(shù)據(jù)和總發(fā)電量數(shù)據(jù)顯示出來，從而為人員的管理提供依據(jù)。而設(shè)備運(yùn)行信息則包含電網(wǎng)頻率、并網(wǎng)電流、當(dāng)天發(fā)電量、電網(wǎng)電壓和機(jī)內(nèi)溫度等各種參數(shù)信息，能夠?yàn)槿藛T了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)提供便利。在顯示屏選擇方面，可以選擇液晶顯示器，并且利用單片機(jī)進(jìn)行顯示屏的控制。在現(xiàn)場(chǎng)通信方面，可以使用DSP控制板進(jìn)行數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)。

2.2上位機(jī)監(jiān)控的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

由于光伏并網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上帶有RS485通訊接口，所以在進(jìn)行上位機(jī)監(jiān)控設(shè)計(jì)時(shí)可以使用MODBUS通訊協(xié)議。使用該通訊接口，則可以將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控室，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遙信和遙測(cè)。利用本地監(jiān)控計(jì)算機(jī)，則可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控功能。利用計(jì)算機(jī)上的監(jiān)控軟件，系統(tǒng)將能完成采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析，并且利用各種圖形和圖標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況的反映。同時(shí)，利用打印設(shè)備，還可以將需要數(shù)據(jù)打印導(dǎo)出。完成數(shù)據(jù)的專業(yè)分析后，操作人員就可以進(jìn)行相應(yīng)控制信息的輸入，然后通過改變?cè)O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的控制管理。由于系統(tǒng)配有Web服務(wù)器，所以能夠?qū)⒃O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息發(fā)布到網(wǎng)上。從上位機(jī)監(jiān)控功能的軟件設(shè)計(jì)上來看，可以使用LABVIEW平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)編程開發(fā)。因?yàn)?，利用該平臺(tái)可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和顯示，并且能夠?qū)崿F(xiàn)圖形化編程。同時(shí)，利用其進(jìn)行監(jiān)控軟件開發(fā)和測(cè)試，將能有效提升系統(tǒng)的編程效率。

2.3遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

利用以太網(wǎng)，操作人員可以通過連接本地監(jiān)控室服務(wù)器進(jìn)行光伏并網(wǎng)的遠(yuǎn)程控制。利用IE瀏覽器，操作人員也能夠進(jìn)行網(wǎng)站的登錄，然后利用操作管理權(quán)限進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況的查看和分析，具體包含電站收益、設(shè)備參數(shù)和故障報(bào)警等并網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息。而系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)本地監(jiān)控計(jì)算機(jī)上的所有監(jiān)控功能，同時(shí)還能夠進(jìn)行人員崗位工資的管理，所以能夠?yàn)殡娬镜墓芾硖峁┹^大的便利。利用系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，高層管理人員也可以根據(jù)檢測(cè)信息對(duì)自己負(fù)責(zé)的控制活動(dòng)作出及時(shí)、有效的決策。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能時(shí)，需要利用Visual Studio2010這一微軟的開發(fā)工具進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)［3］。考慮到系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息量較多的問題，需要使用三層體系結(jié)構(gòu)的服務(wù)器，以便使系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性，并且利用清晰的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互。

3　結(jié)論

總而言之，利用光伏并網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)的自動(dòng)化管理，所以能夠?yàn)榘l(fā)電企業(yè)節(jié)省大量的人力和物力，繼而為企業(yè)獲得更多的效益。而隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相信該種監(jiān)控系統(tǒng)也將在電力系統(tǒng)管理中得到有效應(yīng)用，從而使電力企業(yè)的工作效率和經(jīng)營(yíng)效益得到提高。

［1］葉琴瑜，胡天友，秦文.光伏并網(wǎng)電站智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.自動(dòng)化儀表，2012，05：64-66+69.

［2］楊海柱，張永生，張輝.并網(wǎng)型戶用太陽能光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.電源技術(shù)，2013，02：269-271.

［3］尹小恩.光伏并網(wǎng)發(fā)電網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.船電技術(shù)，2011，06：40-42+68.