分布式光伏监控系统关键技术研究及标准应用

张硕 薛源

国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司 河北石家庄 050000

分布式光伏发电拥有良好的市场前景。分布式光伏电站监控系统能很好地集中管理分散的光伏电站，对提高分布式光伏发电站的运行管理效率，提升生产运行管理水平，降低生产运行和设备维护成本有着重大的意义。但现有的光伏电站的维护工作量比较大，还需进一步深入研究，给出智能专家诊断系统，更有效地提供光伏电站的维护策略。

1 分布式光伏监控系统技术要求

1.1 系统简述

分布式光伏指的是将大量的光伏直接向配电网中接入，并且广泛分布在各个用电负荷周围，是一种有效的发电能源。有效利用分布式光伏，可以有效地节约成本，并且能够灵活地发电，且具有环保的优点。将分布式光伏接入配网中之后，可以有效提高整个电网系统的运行效率，安全可靠、灵活经济地满足环保与节能需求。但是跟常规的电源相比，分布式光伏电源由于其波动性与间隙性特性，相对的可控制性与可预测性就比较低。

1.2 系统功能

分布式光伏具有强大的功能，包括对数据与环境的监测，监控与防窃电管理，数据库与数据的管理，还有统计、报表以及打印功能，同时还能对故障进行有效分析，并具备必要的通信管理等功能。要实现上述系统功能，相应地必须满足系统当中各模块的技术要求，技术方面要确保信息检测、发电量监测、电能质量监控、防窃电监测、异常信息报警、数据传输以及信息互动各个模块的技术要求。同时还要满足分布式光伏监控装置的技术要求，确保各项指标正常，按照相应功能与执行标准进行具体的设计与操作。

2 分布式光伏监控系统应用

2.1 数据采集

数据采集单元采集电站现场的所有重要设备的实时信息。信息主要包括环境气象参数、主要设备的状态量和模拟量以及现场设备（逆变器、汇流箱）的故障信息。环境气象参数主要包括室外温度、辐照度、风向、风速和组件温度等气象参数；设备的状态量主要包括电站逆变器、汇流监测箱等设备的防雷状态，断路器状态，通讯状态等。模拟量包括直流电压、直流电流及输入输出功率等电气参数信号；故障信息主要有逆变器和汇流监测箱的温度报警、电流超限、通讯断开等故障信号。现场采集的数据通过无线网络传输至无线网关，无线网关并将数据传输给监控软件，可以实时显示累计发电量、方阵电压、方阵电流、方阵功率、电网电压、电网频率、实际输出功率、实际输出电流、太阳能电池组件温度、辐照度、风速、风向等。监控系统每一分钟可记录一次数据。

2.2 信息采集

对此部分的设计主要依据无线与有线等各种各样的通信方式。通信方式当中，无线通信可以对各个运营商提供的相关公网业务进行全面支持；利用有线方式可以在监控系统与现场采集装置当中实现加密装置模块的布控，并利用相关技术实现各个站点之间信息通道的独立。无线方式当中利用防火墙、纵向加密认证装置模块、正反隔离装置以及安全接入区来实现对分布式光伏监控系统各种身份进行鉴别，保护信息的完整性，有效消除无线通信的利用所产生的各种信息安全风险[1]。

2.3 报警装置

监控系统不仅能够进行报警，同时，也能够利用保护装置来进行操作，有利于了解系统状态变化，并制定系统报警处理限制，通过对系统设备以及相关界限进行分类，从而为系统装置运作提供保障，也能够解决系统运作过程出现的问题、分层进行，便于查阅、检索。报警输出信息直观、醒目，并伴有声、光报警。

2.4 功率预测

光伏电站的功率能反映出电站的发电效率，对功率的预测以及研究功率的变化趋势有助于更好的发挥电站的潜力。监控系统能便捷地查看各个逆变器的实时功率和历史功率，同时，能在趋势图里与辐射度、温度和发电量进行对比分析。系统可自动绘制光伏阵列的实际功率曲线，并对比光伏组件厂家所提供的标准曲线，调整设备相应参数，充分挖掘光伏电站潜力，提高光伏电站的负荷率，最大限度的提高发电效率。

2.5 信息交互

要实现分布式光伏监控系统与气象系统之间信息的安全交互。设定严格的交互规则，并用电力专用的防火墙来实现分布式光伏监控系统和政府气象系统之间的有效隔离。利用相关服务器从气象系统获取相关气象信息的时候，要确保安全之后再进行获取，并利用反向隔离装置实现气象数据向监控系统的单向传输。

3 分布式光伏运维的未来发展趋势

3.1 互联网+

互联网+分布式光伏发电监控运维平台通过对实时运行数据的采集、计算、处理、分析、存储，结合天气状况对发电数据进行挖掘分析，建立业务专家知识库，实现一键体检、自动巡检等体检服务，及时发现电站运行故障或隐患，并基于消息推送技术、智能化派单技术完成自动化运维服务，提高光伏电站的发电效率，增加用户的发电收益。其中，一键体检、自动巡检、大数据分析全方位电站检查服务采用独立任务体方式控制，可扩展性强，适应不同业务的需求，内存采用缓存技术提高了任务处理、访问效率，减轻了服务器压力[2]。

3.2 物联网

物联网，就是物互联。通过不同的传感网络，将信息传感设备相互连接形成物品与物品的分布式系统，从而实现物品感知、识别、位置跟踪等功能。远程抄表主要是通过远程智能终端的计量和数据采集，并通过网络或其他传输方式传送到特定系统的一种抄表方式，并在系统中完成其他形式的操作。远程抄表系统工作周期通常以年为单位计算，关键设备需要24h实时监测，而复杂的现场环境决定要从系统功能、体系架构、软硬件系统的稳定性、设备功耗等角度进行评价，以智能化、小型化的监控系统为设计宗旨。而嵌入式系统则迎合了微型化、智能化的发展趋势，为远程抄表系统的建设提供了有效途径，嵌入式系统已成为远程抄表系统发展的方向之一。

4 结语

目前我国对光伏发电技术的利用范围越来越广，并且在国家的相关支持之下，越来越多的分布式广电站实现了向电网的接入。因此，要积极利用分布式光伏监控系统并实现其有效应用，有效实现对分布式光伏电站的控制，才能确保其功效的有效发挥。