摘要：為解決光伏電站監控系統光伏陣列監控不足、故障定位困難等問題，設計了集數據采集和處理于一體的智能光伏電站監控系統。根據企業光伏電站布局，提出了光伏電站智能監控系統方案，完成了監控系統的硬件選擇和軟件開發。仿真結果表明，監控系統具有光伏電站運行參數分析、光伏設備實時在線監控和報警功能，保證了光伏電站的可靠運行和集中管理。

關鍵詞：光伏電站；智能監控系統；分布式光伏運維；實時在線

引言

隨著世界能源產業結構的調整和人類對環境問題的重視，太陽能以其豐富的資源和靈活的布局成為當今新能源發展的主流，越來越多的光伏電站投入運營。光伏電站的可靠運行要求匯流箱、逆變器等設備在wu故障狀態下運行，這對光伏設備的狀態監測非常重要。目前，光伏電站主要采用人工定期檢查和網絡監控的方式對設備進行監控。由于人力資源有限，傳統光伏監測系統智能化不足，光伏陣列監測不足，故障時無法快速定位。

在此背景下，本文對企業屋頂光伏電站的監控系統進行了智能化設計。監控系統為光伏電站匯流箱、逆變器等設備配備通信模塊，利用RS485總線與各通信模塊連接，將運行數據傳輸到上位機，利用上位機組態軟件建立監控界面，分析運行數據，實現光伏電站運行狀態的實時動態監控。設備故障時，上位機通過監控界面發出報警信號，提高了光伏電站的安全性。

一光伏電站布局

企業廠區四個屋頂分為A、B、C、D四個光伏發電區域采用集中式和分布式相結合的方式發電。C區工廠面積大，自用電少。因此，C區工廠采用集中式結構，根據工廠屋頂面積配置相應的光伏面板，20路連接直流匯流箱，匯流箱電流輸入集中式逆變器。A、B、D區采用分布式結構，直流轉換為交流，直接并入電網，最后通過交流電纜將四個區域的電流輸送到并網柜。

二智能監控系統設計方案

為了在光伏設備故障時快速定位故障點，在硬件上選擇智能匯流箱和逆變器；使用組態軟件構建界面，在界面上顯示每個智能元件。通過RS485總線將數據匯總到機柜串口后，通過光纖與上位機連接，實現監控功能。該系統可以實現簡單直觀的人機交互，同時實現數據采集和狀態監控。其中，數據采集、狀態監控和簡單的數據分析由各種智能元件實現，通過組態軟件實現人機交互；在組態軟件中建立監控界面，導入實時數據進行分析處理。兩者之間的連接通過基于C區的串口機柜實現，數據傳輸示意圖如圖1所示。

設備故障報警設計方案如下：監控系統中設有報警裝置，當光伏面板發電量低于正常值時，會發出報警信號。晴天，軟件系統及時響應所有故障報警信號；雨天，軟件屏蔽逆變器島保護和回流0A電流輸入報警，但響應其他報警；晚上不響應任何故障報警。

根據上述設置，使用通過GPS校時的上位機計算機，查詢當地歷史平均每月或每10天、日出和日落時間。超出日出和日落范圍的時間被認為是晚上，不響應故障報警；在此范圍內，時間被認為是晴天，以響應所有故障報警。此外，由于軟件算法難以計算雨天、多云和低光強度的天氣，該工作由值班人員完成。軟件提供功能開關，值班人員可在雨天關閉島嶼保護和0A電流輸入報警。

三硬件選型

1直流匯流箱

DC匯流箱需要監控每個光伏面板的輸出電流。當任何電路發生電流故障時，模塊提供報警信號。此外，匯流箱應采集保護斷路器的接觸信號，了解斷路器的位置，跳閘后應及時發出信號。因此，DC匯流箱采用常熟開關制造有限公司生產的CXPV-16/ZDC匯流箱。

2逆變器

根據設計要求，逆變器需要提供遠程控制功能，發生故障時可以及時輸出報警信號。因此，選擇兩種類型的逆變器，一種是CS1并網光伏逆變器。該逆變器通信接口多，遠程控制功能多，輸入電壓范圍廣，適用于小型串低壓設備。另一種選擇SUN2000-60KTL-M0串逆變器。該類型的串逆變器基于模塊化設計，可以減少電池組件工作點不匹配逆變器的情況，大大增加發電量。

四軟件開發

利用Riyear-Powernet系統設計光伏電站的工業現場信息。采集到的元器件數據RiyearPowernet系統存儲，建立歷史和實時數據庫，利用存儲的數據對系統故障進行分析定位。

1軟件結構

智能硬件系統通過Modbus驅動程序與上位機連接，人機界面可顯示設備數據記錄、數據報警等，系統軟件結構如圖2所示。

2軟件設計與實現

首先，添加配置，選擇常熟開關設備制造有限公司的兩種I/O配置；其次，為了讀取數據，需要定義數據庫；第三，定義中間變量。在定義數據庫變量之前，需要確定設備類型和模塊。數據由Modbus標準命令收集，存儲在各種存儲器中，便于軟件讀取數據。設備地址、串口號和相關通信參數應根據相關要求設置在設備配置中。數據庫變量的功能范圍包括整個應用程序。定義數據庫是定義地址，將變量與相應的設備連接起來。此時，在連接過程中，可以依靠事先設置的地址準確找到所需的數據。

當設備發生故障，軟件判斷需要響應時，及時切換到設備故障界面，同時播放報警聲。當逆變器發生故障時，系統主界面顯示區域閃爍，使值班人員能夠快速定位故障區域。系統故障報警顯示如圖3所示。

3軟件運行流程

首先啟動軟件，加載軟件基本環境后，TCP/IP進行網絡連接，連接完成后初始化每個串口，根據地址將數據發送給硬件設備。如果發送失敗，嘗試連續發送三次。如果發送失敗，則判斷設備離線；如果成功，在智能設備接收數據信息后，將自己的數據返回到上位機。軟件接收數據后，存儲在實時數據庫中，并在人機界面讀取數據。將每個串口連接并通信，并加載和讀取歷史數據。如果智能設備出現故障，將故障數據發送到系統。系統根據定義的算法判斷設備的故障類型，并在界面上顯示報警區域。故障解除后，軟件系統恢復正常狀態。流程圖如圖4所示。

五安科瑞分布式光伏運維云平臺介紹

1概述

AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺通過監控光伏站點的逆變器設備、氣象設備和攝像頭設備，幫助用戶管理分散在各地的光伏站點。主要功能包括:站點監控、逆變器監控、發電統計、逆變器一次圖、操作日志、報警信息、環境監控、設備檔案、運維管理、角色管理。用戶可以通過WEB和APP訪問平臺及時掌握光伏發電的效率和收益。

2應用場所

目前，我國的兩種分布式應用場景是：農村屋頂的家庭光伏和工商企業的屋頂光伏。這兩種分布式光伏電站今年發展迅速。

3系統結構

在光伏變電站安裝逆變器和多功能電源計量儀器，通過網關將收集到的數據上傳到服務器，并集中存儲和管理數據。用戶可以通過PC訪問平臺及時獲取分布式光伏電站和各逆變器的運行情況。平臺的整體結構如圖所示。

4系統功能

AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺軟件采用B/S架構。任何有權限的用戶都可以通過WEB瀏覽器監控分布在區域內各建筑物的光伏電站的運行狀態（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態、發電功率曲線、并網、當前發電量、總發電量等）。

光伏發電；綜合看板；事件記錄；運行環境；

5系統硬件配置

(1)220V并網交流

(2)380V并網交流

(3)10kV或35kV并網

六結束語

毫無疑問，設備監控對光伏電站的安全運行和管理具有重要意義。為了方便電站的智能化和精細化管理，本文設計開發了光伏電站的智能監控系統。該系統收集光伏電站設備的數據，然后利用RS485總線將數據傳輸到上位機；然后，利用RiyearPowernet軟件將電站的歷史和實時運行數據建立成數據庫。基于此，該軟件實現了電站的實時在線監控。當光伏設備發生故障時，監控系統可以通過數據庫數據分析快速準確地定位故障位置。監控系統保證了光伏電站的可靠運行和集中管理。

【參考文獻】

[1]顧超，宋樹平，方凱.智能化光伏電站監控系統設計與實現[J].交流園地，2022年3月上

[2]丁坤，陳富東，翁帥等．基于I-V特性灰色關聯分析的光伏陣列健康狀態評估[J].電網技術，2021，45（8）:3087-3095

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版