光伏電站一體化監(jiān)控統(tǒng)一管理平臺項目建設技術方案

1、光伏電站一體化監(jiān)控統(tǒng)一管理平臺項目建設技術方案1 .項目概述隨著規(guī)模性的太陽能電站在中國開始陸續(xù)建設和投入運行，如何 實時了解電站的運行狀況，如何滿足上一級系統(tǒng)或電網(wǎng)調度系統(tǒng)的監(jiān) 控需求，是電站業(yè)主和電網(wǎng)公司所共同關心的問題。而現(xiàn)有光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)主要由逆變器廠商隨設備提供，主要從 本廠逆變器出發(fā)，對電站運行的一些參數(shù)進行監(jiān)測，難以或不能直接 控制逆變器的運行狀態(tài)，亦無法獲取電站中的其它設備的信息及控制 這些設備，更無法滿足電網(wǎng)調度系統(tǒng)對電站的實時監(jiān)控要求。另外,大型電站均會采用不同廠商的產(chǎn)品，這些不同廠商的產(chǎn)品彼此無法兼 容，造成一個個“孤島”系統(tǒng)，無法形成統(tǒng)一的監(jiān)控體系。因此，迫切需要一套

2、統(tǒng)一的監(jiān)控平臺，能夠對不同廠商、不同類 別、不同型號的逆變器及其它設備進行管理，實現(xiàn)對光伏電站完整、 統(tǒng)一的實時監(jiān)測和控制。192 .總體目標建設光伏電站監(jiān)控設備的統(tǒng)一管理平臺實現(xiàn)電站設備的統(tǒng)一運行監(jiān)控，數(shù)據(jù)的集中管理，給運行人員、 檢修人員、管理人員等提供全面、便捷、差異化的數(shù)據(jù)和服務；成為電站設備的承載系統(tǒng)，為電站設備的規(guī)劃、新設備的接入提供載體；建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，為監(jiān)控平臺和其他各種專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)提供 數(shù)據(jù)服務。整合各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對不同人員的差異化服務對運行人員、管理人員、檢修人員、領導等不同人員提供不同的用戶界面、展現(xiàn)方式、數(shù)據(jù)信息等。在各類人員登錄后，即可看到各自最關心的內容，提供

3、差異化服務；為運行人員提供設備的狀態(tài)信息、告警信息、實時數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)應用服務；為管理人員提供各類監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、變化趨勢、狀態(tài)信息等應用服務；為檢修人員提供告警信息、變化趨勢、故障錄波數(shù)據(jù)等應用服 務。3 .設計原則本系統(tǒng)在設計上堅持以下原則：完整性- 業(yè)務數(shù)據(jù)完整性：系統(tǒng)能夠完成不同廠商不同種類不同型號設 備的監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一完整采集。- 業(yè)務流程完整性：系統(tǒng)能夠提供實時數(shù)據(jù)、周期采樣數(shù)據(jù)、事 件數(shù)據(jù)的應用服務。規(guī)范性- 系統(tǒng)建設遵循有關國家標準、國際標準、電力行業(yè)有關標準。- 制定或完善相關標準規(guī)范，確保監(jiān)測設備、監(jiān)測數(shù)據(jù)通訊的規(guī) 范性。-界面設計遵循有關界面設計規(guī)范。擴展性- 硬件擴展性：系統(tǒng)

4、能夠廣泛適配新接入監(jiān)測設備的通信接口。- 軟件擴展性：軟件功能模塊應可重用、可配置、可拆卸。開放性- 系統(tǒng)能夠同各類專家系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信息交換。- 系統(tǒng)能夠與電網(wǎng)調度等系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信息交換。集成性- 能夠集成環(huán)境、安防、電能量、電能質量等監(jiān)測數(shù)據(jù)，分類處 理，分類存儲，統(tǒng)一界面顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)。(6)可操作性- 界面友好，操作方便，注重用戶體驗。4 .系統(tǒng)架構4.1. 總體架構為了解決監(jiān)測設備分散獨立、無法進行遠程集中監(jiān)控和診斷的問題，本系統(tǒng)接入所有的光伏電站在線監(jiān)測設備，進行設備統(tǒng)一管理，設備 運行數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、查看和分析，提供綜合全面的運行狀態(tài)監(jiān)測、數(shù) 據(jù)查詢分析、設備運行管理。為實現(xiàn)設備的動態(tài)

5、擴展接入，系統(tǒng)應能實現(xiàn)在不進行二次開發(fā)的情況 下即能完成新增監(jiān)控設備的接入。設備數(shù)據(jù)接入后進行分級存儲，分類匯總統(tǒng)計，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)和事件信息，可以實現(xiàn)電站設備的集中遠 程監(jiān)控，也可以為故障診斷提供技術手段和數(shù)據(jù)支持，亦為電站管理 提供全面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和各類報表。監(jiān)測數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)類型和應用特性分類存儲，實現(xiàn)不同層面和不同 人員關注不同的信息。 同時各級數(shù)據(jù)可自上而下進行追溯。應用層月，層I I消息層««K依也前時情息史購總*9UXD5時信息史信息俄旭總管理甩舞 摧芳數(shù)據(jù)層號合查詢I外系統(tǒng)運行監(jiān)J交避詞狀態(tài)警報匯雋警握酒知程耀楹分析修4f追溯查，應史記錄查詢遠程控制©&a

6、mp;EI5鏡部設f設備信息采集以及中濟驅動模塊RS483HJk 或宜傅M 1<一 . ：a.d苴武日修內存"座害程實煢希酎幽思片皆思總體架構系統(tǒng)分為4個層次實現(xiàn)：應用層、服務層、設備驅動層、數(shù)據(jù)層，每 個層次負責各自的處理，最終通過組合形成使用者可使用的系統(tǒng)功能。 應用層負責與使用者進行交互，它負責將使用者所需數(shù)據(jù)以直觀、合 理的方式按照使用者的需要展現(xiàn)給使用者，并記入使用者的輸入信息 或操作指令，以傳遞給服務層進行處理；服務層負責進行業(yè)務的實際處理、數(shù)據(jù)運算、處理流程的控制；設備驅動層負責與設備進行通訊，從設備中獲取數(shù)據(jù)，并進行解 析，轉換成系統(tǒng)能夠識別的數(shù)據(jù)格式；同時，還

7、提供以上的逆向處理， 即將系統(tǒng)希望發(fā)送給設備的信息組織成設備能識別的格式并傳送給設 備。4.2. 應用架構系統(tǒng)整體設計方案采用SOA（面向服務架構）設計思想，自下而 上提供應用服務。 下層應用不需關心上層應用的邏輯，只需提供本層應用的數(shù)據(jù)接口，所有交互由上層應用發(fā)起。采用SOA為監(jiān)控系統(tǒng)的分層應用提供很好的擴展性，也為本系統(tǒng)外的其他應用提供了不同級 別的數(shù)據(jù)服務和功能接口。一體化監(jiān)控平臺的核心應用是數(shù)據(jù)分類處理與分層應用，解決不 同設備監(jiān)測數(shù)據(jù)及應用的差異化需求，具體包括：實時數(shù)據(jù)與應用、 周期采樣數(shù)據(jù)與應用、事件數(shù)據(jù)與應用。監(jiān)測數(shù)據(jù)分層應用架構如下圖：見啊-氈削一的蛆和應出數(shù)皮制用加中江沌舒

8、迤受鞋 環(huán)境監(jiān)潮位 其它沒東圖1.應用架構圖分類架構三類數(shù)據(jù)與應用基本都包括分類采集、分類存儲、分類處理、分 層應用四部分。實時數(shù)據(jù)與應用設備驅動層通過設備進行狀態(tài)數(shù)據(jù)的實時性采集，采集的實時數(shù) 據(jù)進行分類存儲后，最后通過實時應用服務向運行人員提供狀態(tài)監(jiān)控, 告警處理、實時數(shù)據(jù)顯示等應用服務。周期采樣數(shù)據(jù)與應用設備驅動層通過設備進行運行數(shù)據(jù)的周期性采集，采集的周期采 樣數(shù)據(jù)進行分類存儲后，然后進行格式化規(guī)約處理，最后通過運行分 析應用服務向技術管理人員和領導提供運行分析、健康預測、在線評 估、在線預警、報表分析等服務。4.3. 物理架構系統(tǒng)組網(wǎng)設計如下，組網(wǎng)架構主要包括一體化監(jiān)控平臺、監(jiān)測設

9、備、通訊設備、以及各系統(tǒng)/設備的連接方式。所有監(jiān)控設備統(tǒng)一接入INTERNET對于沒有提供RJ45接口的設備，使 用RS485/23" TCP/IP轉換器適配接入。 平臺和數(shù)據(jù)庫集中部署于監(jiān)控平臺服務器，對平臺的不同層（應用層、服務層、設備驅動層）或 服務層中的不同服務亦可以根據(jù)需要進行分布式部署。 平臺的設備驅 動層通過INTERNE怵集各設備的監(jiān)測信息并發(fā)送控制指令，各工作人 員在PC機上通過INTERNET問本平臺。由于平臺的不同層（應用層、服務層、設備驅動層）或服務層中 的不同服務均支持分布式的部署，因此，當由于監(jiān)控設備太多而使得 監(jiān)控平臺服務器性能無法滿足使用要求時，可以將

10、它們重新組合部署，盡可能地增加系統(tǒng)的可擴展性，最大程度的保護業(yè)主的投資。5 .系統(tǒng)功能5.1. 應用層功能5.1.1. 運行監(jiān)測運行監(jiān)測用于監(jiān)測電站及設備的運行情況，從總體到局部依次有 三個監(jiān)測層次，分別是電站的整體運行監(jiān)測、設備群監(jiān)測、單設備監(jiān) 測。5.1.1.1. 電站運行監(jiān)測電站運行監(jiān)測主要監(jiān)測電站的總體運行情況，包括總體的設備運行情況、關注度高的數(shù)據(jù)、整體告警信息等?？傮w的設備運行情況包括：處于各種狀態(tài)（運行、關機、故障等）中的設備數(shù)；關注度高的數(shù)據(jù)包括：逆變器的部分運行狀態(tài)（如當前的實時總功率）；整體告警信息包括：電站中所有的未消除的告警信息的列表，列表中展示告警的內容、 告警的來源

11、（設備原生、系統(tǒng)判斷）以及告警的產(chǎn)生時間等信息；設備群（或單一設備）的運行總體狀況。電站運行監(jiān)測的界面以圖形、表格加文字說明的形式直觀體現(xiàn)， 對于部分指標或參數(shù)，在界面中亦能以各種直觀的圖形來顯示，直觀的圖形顯示方式包括：趨勢圖、餅圖、直方圖等。5.1.1.2. 設備群監(jiān)測設備群監(jiān)測指同時監(jiān)控一群設備，群的劃分方式較為靈活，可以 是某個種類的設備，如將所有的逆變器劃分為一個群，也可以是某個 品牌的某種設備，如將所有SMA的逆變器劃分為一個群。群設備監(jiān)測的內容包括群設備當前的總體運行情況、關注度高的 數(shù)據(jù)以及群中所有設備的告警數(shù)據(jù)。內容的展示方式同樣豐富，既有直觀的圖形展示，包括實物圖、 趨勢圖

12、、餅圖、直方圖、儀表盤、表格、文字等。5.1.1.3. 單設備監(jiān)測單設備監(jiān)測指監(jiān)測特定的一個設備的運行情況，監(jiān)測的內容包括：該設備當前的狀態(tài)、該設備所有的運行參數(shù)以及所有的衍生參數(shù)、該 設備當前所有待處理的告警等。5.1.2. 遠程控制在運行監(jiān)測界面，通過點擊待控制設備的圖標，即可調出設備的 遠程控制菜單。 選擇或輸入的控制內容后，指令將立即傳遞給需控制 的設備，基本可以達到實時控制。5.1.3. 視頻監(jiān)控視頻監(jiān)控功能能夠展示實時的視頻內容，從而實現(xiàn)“遙視”。視頻監(jiān)控可以單獨使用，即選擇某個視頻設備后，展示選定視頻設備傳 輸過來的視頻影像；同時，視頻監(jiān)控亦和運行監(jiān)測進行緊密結合，在單設備監(jiān)測界

13、面，亦同時顯示該設備的實時視頻影像。視頻監(jiān)控還可控制視頻設備，從而實現(xiàn)視頻拍攝方向的調整、視 頻的放大、縮小。5.1.4. 綜合查詢綜合查詢功能為使用者提供各種數(shù)據(jù)的自定義查詢，可查詢的信 息包括系統(tǒng)中所有的存儲數(shù)據(jù)，查詢的條件使用可以方便的選擇和自 定義。查詢的結果既可以表格的方式展現(xiàn)，亦能圖形的方式直觀體現(xiàn)， 還可以表格+圖形的方式綜合顯示。5.1.5. 統(tǒng)計報表統(tǒng)計報表功能可為管理人員提供必要的報表，根據(jù)報表的不同， 系統(tǒng)自動按照報表的功能及需要，按照日、月、季、年等方式提供不 同粒度的報表，所有的報表均可以導出成使用者非常習慣使用的 EXCEL 或者通過連接的打印機進行打印，打印出的格

14、式和內容與看到的格式 和內容完全一致。5.1.6. 設備管理通過設備管理，使用者可以建立電站所有設備的臺帳，從而實現(xiàn) 了設備臺帳管理的信息化。除了設備本身的信息外，使用者還可以為設備進行標識（命名或 編號），以幫助使用者在各種設備展示界面中能夠方便地定位到識別 設備。5.1.7. 系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理中包括用戶管理、角色管理、權限管理。能夠添加、修改、刪除系統(tǒng)用戶，能夠定義每個用戶的角色，亦能為每個用戶或每 種角色分配系統(tǒng)各種功能的使用權限。5.2. 服務層功能5.2.1. 狀態(tài)管理系統(tǒng)所有的設備信息的采集均通過狀態(tài)管理進行處理，設備狀態(tài) 包括設備的運行狀況、設備的各種參數(shù)的獲取。對不同的設備，有

15、不同的狀態(tài)處理過程，既有系統(tǒng)循環(huán)發(fā)送請求再由設備報送的，也有設 備自動報送的。設備管理除了進行狀態(tài)信息的獲取外，還負責設備實時狀態(tài)的維 持，從而為系統(tǒng)中的各項處理提供相應的依據(jù)，比如說，給用戶發(fā)送 一個控制指令時，首先由狀態(tài)管理判斷該設備目前所處的狀態(tài)，一旦 設備處于不適宜控制的時候，系統(tǒng)將立即停止控制指令的發(fā)送，并反 饋給操作者并記錄在系統(tǒng)中。5.2.2. 設備控制設備控制用于控制設備控制指令的下達， 并進行控制處理的組織。 包括與狀態(tài)管理交互，了解待控制設備是否處于適宜控制狀態(tài)；與排 他管理交互，通知排他管理鎖定或解鎖定某個設備等。5.2.3. 排他管理排他管理主要用于維持設備的虛擬鎖。比

16、如在一個設備被控制的過程中，系統(tǒng)還沒有收到設備的控制反饋前，系統(tǒng)應不能對該設備進 行任何操作。5.2.4. 警報識別警報識別用于識別設備的所有告警。它可以通過解析設備的報文，發(fā)現(xiàn)設備報送給系統(tǒng)的告警，也可以通過自身的智能分析功能， 來發(fā)現(xiàn)設備沒有報送或者設備本身無法識別的報警，包括閾值告警和 變化率告警。閾值告警指當設備的某項參數(shù)達到某個值時，由系統(tǒng)自動產(chǎn)生的 告警；變化率告警指當設備的某項參數(shù)的變化過快，超出預期時，由系 統(tǒng)自動發(fā)出的告警。5.2.5. 任務管理所有給設備發(fā)送的指令均由任務管理通知組織下達。根據(jù)指令的不同，任務也分為單次任務、批次任務和循環(huán)任務。單次任務只執(zhí)行一次即告結束，批

17、次任務將執(zhí)行多次，達到指定的次數(shù)后結束；循環(huán) 任務在系統(tǒng)運行過程中永不結束，它通過設定的循環(huán)間隔定時執(zhí)行。5.2.6. 日志管理在系統(tǒng)中，所有的用戶操作、系統(tǒng)異常等信息都將通過日志管理 功能被保存。 在需要審計或分析問題時，日志將會提供很多的幫助。5.2.7. 數(shù)據(jù)庫功能包括實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫保存的是從各個裝置采集上來的實時數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)在每次系統(tǒng)掃描周期之后被刷新一次， 在實時數(shù)據(jù)庫中可以保存模擬量、數(shù)字量、脈沖累計量、控制量、計 算量、設定點控制輸出等多種類型的量。對運行數(shù)據(jù)和開關狀態(tài)進行實時監(jiān)視和記錄保存。數(shù)據(jù)庫生成：系統(tǒng)管理人員可以方便地在工作站和服務器在線生 成實時庫和

18、歷史庫。數(shù)據(jù)庫查詢：利用數(shù)據(jù)庫查詢程序，對實時數(shù)據(jù)分類檢索，通過 人機聯(lián)系系統(tǒng)及相應的圖表直觀地反映， 并根據(jù)需要隨時存在外設內。數(shù)據(jù)庫方便檢索和查詢。歷史數(shù)據(jù)能方便地轉移到磁盤、光盤等其他存貯介質上。歷史數(shù)據(jù)庫至少可保存二十五年。5.2.8. 操作權限遙控操作可在任何畫面上預定義的操作對象上進行，系統(tǒng)具有多 種校核方式，以滿足系統(tǒng)對遙控操作的安全性、正確性和速度的要 求。權限：操作者輸入口令，以確認是否具備操作權限，操作權限可人工 設置。驗證：操作者選擇操作對象，程序校核該對象是否可控，并彈出遙控 對話窗口，顯示啟發(fā)對象的屬性描述，供操作員再確認。操作記錄：操作人員姓名、操作時間、操作內容結

19、果（狀態(tài)量狀態(tài)改 變）等記錄下來，存檔于控制作記錄中，可分類檢索顯示、打印等。 配置用戶：包括用戶管理、角色管理、權限管理。能夠添加、修改、刪除系統(tǒng)用戶，能夠定義每個用戶的角色，也能為每個用戶或每種角 色分配系統(tǒng)各種功能的使用權限。6 .關鍵技術統(tǒng)一集控平臺系統(tǒng)接入所有的光伏電站在線監(jiān)控設備和系統(tǒng)：包括匯流系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、電能及電能質量設備等； 接入的數(shù)據(jù)非常全面：包括設備狀態(tài)數(shù)據(jù)、設備運行數(shù)據(jù)、警報數(shù)據(jù)、 事件數(shù)據(jù)等；系統(tǒng)所提供的應用服務面廣，服務的人員包含了電站的 各類人員，包括運行人員、檢修人員、管理人員等。堅強的分層式部署架構平臺采用SO糜構將涉及諸多的資源都抽象為

20、服務，利用Web Service統(tǒng)一接口和數(shù)據(jù)交換格式，通過服務間的組合和交互形成全面完整的系統(tǒng)應用。各服務間各自獨立，分層部署，完全松耦合，各服務可獨立升級和維護，不影響其他功能的應用。通過服務管理對各服務進行注冊，通過服務調用流程 CallFlow動態(tài)控制 業(yè)務邏輯，形成各種應用。采用設備AD和設備規(guī)約庫的智能數(shù)據(jù)采樣體系電站設備種類和型號各異，各設備的通信接口和協(xié)議也都有差別，即便是同種設備也由于廠商、型號的不同而不同。針對這種情況，對每個設備進行單獨開發(fā)接口已不合適。為解決這個問題，本系統(tǒng)采用設備適配器（ADP模式（智能設備適配器）實現(xiàn)智能采集。設備ADP分為物理層、協(xié)議層、數(shù)據(jù)層和控制層，物理層與設備 對接