新能源在线监测系统研究

沈 平

（国核电力规划设计研究院有限公司，北京 100000）

随着社会的不断发展进步，人们对电能的需求逐渐增加，标准也越来越高，不仅对可靠性提出了更多的要求，而且给电能质量带来了更多的挑战。对于常规能源来说，由于其污染相对较大，所以带来了一系列弊端[1-2]。我国大力发展新能源主要是利用了太阳能、风能等新型资源，在使用过程中不存在污染，而且具有可再生的特点，所以得到了广泛应用与重视。这也是未来电网的发展趋势，电网朝着智能电网方向发展，必须大量应用新能源同时与大电网进行补充[3-4]。

对于我国而言新能源的建设逐步扩展提升，数量随之增加，分布式能源得到广泛应用。但是随之产生的问题如下。

（1）发电设备分布相对较为分散，并且环境较为多样复杂，安全问题容易被忽视。

（2）发电参数因易被外部环境影响，所以受到多种限制。如果一旦产生扰动，则有可能难以及时报警发现，同时还会干扰到设备的正常应用，影响各类参数[5-6]。

（3）目前，因我国使用的分布式新能源种类丰富，并且涵盖着多种不同的规模，布置方式也较为多样且分散，所以难以进行集中统计，在调度上也存在着一定的困难，同时通信协议的不同也会带来管理上的麻烦。

针对上述问题及所产生的相关现象，只有进行一定的监测，才有利于新能源更好地应用和发展，同时建立相关数据平台，实现远程监测，保证数据能够安全稳定地运行[7]。

新能源企业目前发展势头迅猛，但数据的监测系统则相对较为落后。与国外相比，对于分布式发电项目的在线监测，仍然处于起步阶段，而且大都注重数据的采集业，对于数据分析方面相对较为落后。国内主要是对单一的对象进行监测，为单个的发电站，所以难以同时进行多个的综合评估及实施监测[8-12]。

针对上述问题，本文设计一种新型的新能源在线监测系统，可以实现多种功能，而且便于分布式的安排，能够以较为清晰的结构进行扩展和应用。同时对于该系统根据传输准则及标准进行数字化及精确管理，同时实现安全的监控。

1 架构设计

1.1 系统架构

KNN算法（K Nearest Neighbors）对于新能源而言，为实现系统的在线监测，必须要保证能够实时进行数据跟踪，同时还需要包括信息发布环节。对此必须要对数据进行准确的监测，实时的监控，同时进行采集及分析。除此之外对于信息发布环节而言，则是对公众主要指政府以及相关单位进行展示，可以支持相关的移动设备进行浏览并且利用多媒体平台进行推送服务等。为了更好地为数据提供支持，还可以为信息的浏览进行相关的支撑，提供查询服务等，在信息发布中建立数据镜像。

1.2 系统软件逻辑架构设计

为了对整个新能源系统进行在线监测，在进行软件部分设计时，需根据模型的相关标准和准则建立逻辑架构，具体如图1所示，其中软件部分共分为平台数据应用及展示层4个部分。平台层作为主要系统的核心提供最基础的底层服务，同时各个模块之间保持相互独立。为了更好地进行软件部分设计，还需要为实时的信息进行全面的分析，提供一定的支持，需要满足相关的应用功能及提供接口。数据层主要进行数据的采集及存储等相关方面操作，应用层是进一步分析以及制作报表等，展示层是在相应的平台上进行统计以及展示，以此显示一个完整的实时状态信息，方便管理人员进行状态监测。这些动态监测能够进行展示，方便浏览及查询，同时还能够满足相应的指定需求。

图1 系统软件逻辑架构

1.3 物理架构设计

对于本系统而言，物理架构也是非常重要的，是一个复杂的部分，包括计算机的硬件部分及软件部分，同时还包含一系列配套装备，具体需要安装各种监测设备及控制装置进行相关的连接。

数据中心是最重要的核心环节，其内部包含多种数据及服务器隔离装置等，进行存储查询以及一系列相关数据操作，而且可以通过通信通道，将数据进行传递，最终运送给数据中心进行分析，对于新能源而言，尤其是风力光伏发电等相关的数据，可以进行采集，同时方便进行后续处理。

对于部署在终端的电能表而言，其与本地监测装置有所不同，因为使用了通信协议进行数据的收集，需要根据规定对数据进行处理，同时发送，具体的协议为TCP/IP协议，这些都为整体的实施系统提供了更多的支持。

1.4 系统设计关键技术

1.4.1 双网平衡分流技术

在对此在线实时监控系统进行设计时，采用了动态平衡分流的相关方法，同时还能够利用双网模式进行应用，该做法的好处不仅能够保证运算快速进行，同时能够准确传输，保持平衡，避免故障带来的系统影响。

1.4.2 图模库一体化技术

为了更好地动态展示图形，需要利用可视化原理及图模库。利用这种一体化的系统可以更好地建立整体联系，便于约束和限制整个电网拓扑关系，更能够便于进行自动建立，从而简化整体的设计流程，避免了人为失误带来的影响，能够保证图形的一致性及准确性。

1.4.3 “软同步”技术

在面对多组数据库时，该系统能够利用较高的软同步技术，从而使服务器之间相互配合，这样能够改变程序的复杂程度，使得整体的成本下降，同时得到系统安全保证，降低整体成本。

1.4.4 系统自检自愈

对于本系统而言，利用自监视系统，能够方便进行故障的诊断和分析。这样提高了系统的智能化，不仅能够自我监测，同时还能够进行问题的查找与分析，出现异常情况后能够具有自启动功能。

2 系统功能设计

2.1 系统功能定位

对于本系统而言，主要是分析新能源系统的基本情况，包括发电量及运行情况，不仅能够进行在线监测及处理，同时还便于对数据进行分析展示，实现一个动态化的展示过程。

2.2 系统功能设计

2.2.1 在线监测系统

（1）数据采集管理。对于数据采集环节而言，其主要就是对于设备的参数以及一些信息进行处理占据重要地位。不仅能够上传相关的数据信息，还可以导入和导出一些非实时数据，并进行维护。

（2）运行监测管理。对于系统的整体运行情况而言，其包括维护及监测2部分。尤其是前者在维护管理方面主要是对信息进行挖掘，同时还能够实现面对异常情况的告警，在图形输出方面更加灵活而且直观。对于监测管理环节能够进行曲线绘制及用电等相关环节的监测实现多种多样的功能，当综合用电时，可以更好地进行可靠性等相关要求，以及性能的分析。

（3）报表管理。所谓报表管理其实是对复合曲线及原始的初始数据进行整理，最终以报表形式进行输出，这样更方便于用户的使用。

（4）高级应用分析。该部分主要是用户的个性化操作，由于用户需求及功能较为多样，所以需要对数据进行个性化的分析以及探讨。这就需要进行对比分析，评估不同的部分带来的影响，从而更好地发现系统及设备的运行情况，对比效率及发电情况分析，整体的优势利用率等综合实际情况。

所以对于本系统而言，其发展主要立足于未来的系统发展方向，必须结合智能电网进行深入的数据分析，资源的利用与企业复核的监测和控制，对于该系统而言，则对能源及节能等方面的探索和应用，提出了一定的建设方案。

2.2.2 信息发布系统

对于该部分而言，由于需要满足信息发布，所以需要利用其框架进行展示，具体需要支持PC端及移动设备，这些能够方便进行访问，而且对于一些新兴的平台也应该便于进行推送服务，这样能够更好地支持用户进行数据的处理及信息的浏览。同时这样也更有利于整体的进步及监测，有针对性地进行需求管理，对用户进行分类，从不同的角度进行展示及分析，具体的展示平台主要包括面向用户公众等相关方面，可以满足多角度的监测以及多范围的考核。

3 系统部署及应用

目前对于整体新能源在线监测系统而言，已经在北京市区范围内展开部署及相关操作与应用，并且大力发展光伏和风能等新能源已经成为未来发展的趋势。北京市的待接入项目为1 500个，根据设计的相关规定，带采集的指标共包括200个，平均每15 min上报，并且要求保证一定裕度，通过这种方式能够对整体进行设计及部署，而且该系统能够更好地验证可靠性。

4 综合效益评价

4.1 社会效益分析

随着时代进步，科技不断发展，这也使得全球经济得到了高速增长。对于工业而言，传统能源过多依赖如石油等，给环境带来极大的污染，因此人们为了改善这一境况，一直在寻求替代能源。这种替代能源不能产生任何温室气体或其污染他物质，同时作为替代能源使用。

对于我国而言，为了尽量减少传统能源的依赖度，同时对环境作出改善，从而大力发展新能源，对此必须完善新能源监控产业与系统，这样能够更好地帮助我国改善能源结构，并且对能源结构进行调整，从而带来有利影响，这就要求大力发展能源的监控系统。同时此操作更有助于改善本地的电网结构，监控电网的运行程度及电力供应相关情况，可更进一步地提升新能源的占比，促进新能源的使用。

对于一些新能源监控变电站而言，由于其处于能量较为发达的地区，尤其是太阳能，所以能够吸引更多的投资并增加相关的岗位及带动就业，这在一定程度上促进了经济的发展，促进财税收入的增加，改善了人们的生活水平。

4.2 环境效益分析

所谓环境效益，其实就是新能源监测系统对环境产生的影响，这个影响主要体现在建设的过程中及建设完成后，大多为显性，而且具有正面的积极作用。

在《京都议定书》签订之后，世界上的各个国家都制定了一系列目标，从而促进节能。针对减排我国也制定了明确的目标及规划，并且针对节能减排目标不断完成。我国建立了更多的新能源网站，同时为了满足电力供应的相关需求，进一步完善我国的能源结构，减少温室气体的排放，从而促进新能源设备的大力投入和生产。正是基于这些原因，所以对新能源的设备监测异常重要。而且为了避免环境发生改变，新能源在大力发展的同时能够促进当地经济也是未来的发展方向之一。在我国政府的大力支持下，对于新能源的项目政策发展得到了有力的支撑，进一步促进了我国新能源产业的发展及监控系统的投入和使用。这也进一步加快了新能源监控系统的发展。

5 结束语

本文主要针对新能源系统的在线监测进行分析，由于企业在线监测需要利用到信息技术，并且以互联网作为支持，必须对用户进行更好的监测和分析，提供相关的个性化服务，尤其是数据的采集和处理方面应该实现功能模块综合集于一体。本系统则实现了这样一个功能，对数据进行实时采集，同时进行展示。

在研发及分析的过程中，对于不同的项目指标也需要进行规范，同时结合不同的发电项目及数据进行采集以及标准化，这也为后续深入研究提供了相关支持。后续将在新能源领域，逐步探索更多的发展方向，深入挖掘并且进一步推动新能源在线监测系统的广泛应用。