光伏電站一體化監(jiān)控統(tǒng)一管理平臺項目建設(shè)技術(shù)方案

1、 光伏電站一體化監(jiān)控統(tǒng)一管理平臺項目建設(shè)技術(shù)方案項目概述隨著規(guī)模性的太陽能電站在中國開始陸續(xù)建設(shè)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(diào)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(guān)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(shè)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(shè)備的信息及控制 這些設(shè)備，更無法滿足電網(wǎng)調(diào)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，迫切需要一套統(tǒng)一的

2、監(jiān)控平臺，能夠?qū)Σ煌瑥S商、不同類別、不同型號的逆變器及其它設(shè)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?？傮w目標(biāo)建設(shè)光伏電站監(jiān)控設(shè)備的統(tǒng)一管理平臺實現(xiàn)電站設(shè)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(wù)；成為電站設(shè)備的承載系統(tǒng)，為電站設(shè)備的規(guī)劃、新設(shè)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(wù)。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(wù)對運行人員、管理人員、檢修人員、領(lǐng)導(dǎo)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(guān)心的內(nèi)容，提供差異化服務(wù)；為

3、運行人員提供設(shè)備的狀態(tài)信息、告警信息、實時數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù) 應(yīng)用服務(wù)；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(yīng)用服務(wù)；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(yīng)用服 務(wù)。設(shè)計原則本系統(tǒng)在設(shè)計上堅持以下原則：(1)完整性-業(yè)務(wù)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(shè) 備的監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一完整采集。-業(yè)務(wù)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(yīng)用服務(wù)。規(guī)范性-系統(tǒng)建設(shè)遵循有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。-制定或完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保監(jiān)測設(shè)備、監(jiān)測數(shù)據(jù)通訊的規(guī) 范性。-界面設(shè)計遵循有關(guān)界面設(shè)計規(guī)范。擴展性-硬件擴展性：系統(tǒng)能夠廣泛適配新接入監(jiān)

4、測設(shè)備的通信接口。-軟件擴展性：軟件功能模塊應(yīng)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(diào)度等系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信息交換。(5)集成性-能夠集成環(huán)境、安防、電能量、電能質(zhì)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)。可操作性-界面友好，操作方便，注重用戶體驗。4.系統(tǒng)架構(gòu)4.1.總體架構(gòu)為了解決監(jiān)測設(shè)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(shè)備，進行設(shè)備統(tǒng)一管理，設(shè)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(shè)備運行管理。為實現(xiàn)設(shè)備的動態(tài)擴展接入，系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)在不進行二

5、次開發(fā)的情況 下即能完成新增監(jiān)控設(shè)備的接入。設(shè)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(shè)備的集中遠 程監(jiān)控，也可以為故障診斷提供技術(shù)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(yīng)用特性分類存儲，實現(xiàn)不同層面和不同人員關(guān)注不同的信息。同時各級數(shù)據(jù)可自上而下進行追溯?？傮w架構(gòu)系統(tǒng)分為4個層次實現(xiàn)：應(yīng)用層、服務(wù)層、設(shè)備驅(qū)動層、數(shù)據(jù)層，每 個層次負責(zé)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(yīng)用層負責(zé)與使用者進行交互，它負責(zé)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

6、，以傳遞給服務(wù)層進行處理；服務(wù)層負責(zé)進行業(yè)務(wù)的實際處理、數(shù)據(jù)運算、處理流程的控制；設(shè)備驅(qū)動層負責(zé)與設(shè)備進行通訊，從設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，并進行解 析，轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)能夠識別的數(shù)據(jù)格式；同時，還提供以上的逆向處理, 即將系統(tǒng)希望發(fā)送給設(shè)備的信息組織成設(shè)備能識別的格式并傳送給設(shè) 備。4.2.應(yīng)用架構(gòu)系統(tǒng)整體設(shè)計方案采用SOA（面向服務(wù)架構(gòu)）設(shè)計思想，自下而上提供應(yīng)用服務(wù)。下層應(yīng)用不需關(guān)心上層應(yīng)用的邏輯，只需提供本層應(yīng)用的數(shù)據(jù)接口，所有交互由上層應(yīng)用發(fā)起。采用SOA為監(jiān)控系統(tǒng)的分層應(yīng)用提供很好的擴展性，也為本系統(tǒng)外的其他應(yīng)用提供了不同級 別的數(shù)據(jù)服務(wù)和功能接口。一體化監(jiān)控平臺的核心應(yīng)用是數(shù)據(jù)分類處理與分層應(yīng)用

7、，解決不同設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)及應(yīng)用的差異化需求，具體包括：實時數(shù)據(jù)與應(yīng)用、 周期采樣數(shù)據(jù)與應(yīng)用、事件數(shù)據(jù)與應(yīng)用。監(jiān)測數(shù)據(jù)分層應(yīng)用架構(gòu)如下圖：時砂齟翱札Qi禰伽求川箭戟和血巾0廊樸數(shù)松;刑應(yīng)用細用忙流冇邂變戲壞境曲耕儀 憶它設(shè)鈾圖1 .應(yīng)用架構(gòu)圖分類架構(gòu)三類數(shù)據(jù)與應(yīng)用基本都包括分類采集、分類存儲、分類處理、分 層應(yīng)用四部分。實時數(shù)據(jù)與應(yīng)用設(shè)備驅(qū)動層通過設(shè)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(yīng)用服務(wù)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(yīng)用服務(wù)。周期采樣數(shù)據(jù)與應(yīng)用設(shè)備驅(qū)動層通過設(shè)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

8、規(guī)約處理，最后通過運行分 析應(yīng)用服務(wù)向技術(shù)管理人員和領(lǐng)導(dǎo)提供運行分析、健康預(yù)測、在線評 估、在線預(yù)警、報表分析等服務(wù)。4.3.物理架構(gòu)系統(tǒng)組網(wǎng)設(shè)計如下，組網(wǎng)架構(gòu)主要包括一體化監(jiān)控平臺、監(jiān)測設(shè) 備、通訊設(shè)備、以及各系統(tǒng)/設(shè)備的連接方式。232 訂CF. IFFS3E5ffi I：；為35二3玄 li殳律 町丄磅匚IT務(wù)所有監(jiān)控設(shè)備統(tǒng)一接入INTERNET對于沒有提供RJ45接口的設(shè)備，使用RS485/23P TCP/IP轉(zhuǎn)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(wù)器，對平臺的不同層（應(yīng)用層、服務(wù)層、設(shè)備驅(qū)動層）或服務(wù)層中的不同服務(wù)亦可以根據(jù)需要進行分布式部署。平臺的設(shè)備驅(qū) 動層通過INT

9、ERNET采集各設(shè)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訪問本平臺。由于平臺的不同層（應(yīng)用層、服務(wù)層、設(shè)備驅(qū)動層）或服務(wù)層中的不同服務(wù)均支持分布式的部署，因此，當(dāng)由于監(jiān)控設(shè)備太多而使得監(jiān)控平臺服務(wù)器性能無法滿足使用要求時， 可以將它們重新組合部署， 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(yīng)用層功能511運行監(jiān)測運行監(jiān)測用于監(jiān)測電站及設(shè)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(shè)備群監(jiān)測、單設(shè)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(shè)備運行情況、關(guān)

10、注度高的數(shù)據(jù)、整體告警信息等?？傮w的設(shè)備運行情況包括：處于各種狀態(tài)（運行、關(guān)機、故障等）中的設(shè)備數(shù)；關(guān)注度高的數(shù)據(jù)包括：逆變器的部分運行狀態(tài)（如當(dāng)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(nèi)容、 告警的來源（設(shè)備原生、系統(tǒng)判斷）以及告警的產(chǎn)生時間等信息；設(shè)備群（或單一設(shè)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(biāo)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。5.1.12 設(shè)備群監(jiān)測設(shè)備群監(jiān)測指同時監(jiān)控一群設(shè)備，群的劃分方式較為靈活，可以 是某個種類的設(shè)備，

11、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(shè)備，如將所有SMA的逆變器劃分為一個群。群設(shè)備監(jiān)測的內(nèi)容包括群設(shè)備當(dāng)前的總體運行情況、關(guān)注度高的數(shù)據(jù)以及群中所有設(shè)備的告警數(shù)據(jù)。內(nèi)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、餅圖、直方圖、儀表盤、表格、文字等。5.1.13 單設(shè)備監(jiān)測單設(shè)備監(jiān)測指監(jiān)測特定的一個設(shè)備的運行情況，監(jiān)測的內(nèi)容包括：該設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)、該設(shè)備所有的運行參數(shù)以及所有的衍生參數(shù)、該 設(shè)備當(dāng)前所有待處理的告警等。512遠程控制在運行監(jiān)測界面，通過點擊待控制設(shè)備的圖標(biāo)，即可調(diào)出設(shè)備的 遠程控制菜單。 選擇或輸入的控制內(nèi)容后，指令將立即傳遞給需控制 的設(shè)備，

12、基本可以達到實時控制。513視頻監(jiān)控視頻監(jiān)控功能能夠展示實時的視頻內(nèi)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(shè)備后，展示選定視頻設(shè)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(jié)合，在單設(shè)備監(jiān)測界面，亦同時顯示該設(shè)備的實時視頻影像。視頻監(jiān)控還可控制視頻設(shè)備，從而實現(xiàn)視頻拍攝方向的調(diào)整、視 頻的放大、縮小。514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(jié)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。515統(tǒng)計報表統(tǒng)計報表功能可為管理人員

13、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(dǎo)出成使用者非常習(xí)慣使用的 EXCEL 或者通過連接的打印機進行打印，打印出的格式和內(nèi)容與看到的格式 和內(nèi)容完全一致。516設(shè)備管理通過設(shè)備管理，使用者可以建立電站所有設(shè)備的臺帳，從而實現(xiàn) 了設(shè)備臺帳管理的信息化。除了設(shè)備本身的信息外，使用者還可以為設(shè)備進行標(biāo)識（命名或 編號），以幫助使用者在各種設(shè)備展示界面中能夠方便地定位到識別 設(shè)備。517系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理中包括用戶管理、角色管理、權(quán)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

14、角色分配系統(tǒng)各種功能的使用權(quán)限。52服務(wù)層功能狀態(tài)管理系統(tǒng)所有的設(shè)備信息的采集均通過狀態(tài)管理進行處理，設(shè)備狀態(tài) 包括設(shè)備的運行狀況、設(shè)備的各種參數(shù)的獲取。對不同的設(shè)備，有不同的狀態(tài)處理過程，既有系統(tǒng)循環(huán)發(fā)送請求再由設(shè)備報送的，也有設(shè) 備自動報送的。設(shè)備管理除了進行狀態(tài)信息的獲取外，還負責(zé)設(shè)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(yīng)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(shè)備目前所處的狀態(tài)，一旦 設(shè)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。設(shè)備控制設(shè)備控制用于控制設(shè)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

15、互，了解待控制設(shè)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(shè)備等。排他管理排他管理主要用于維持設(shè)備的虛擬鎖。比如在一個設(shè)備被控制的過程中，系統(tǒng)還沒有收到設(shè)備的控制反饋前，系統(tǒng)應(yīng)不能對該設(shè)備進 行任何操作。警報識別警報識別用于識別設(shè)備的所有告警。它可以通過解析設(shè)備的報文，發(fā)現(xiàn)設(shè)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(shè)備沒有報送或者設(shè)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(dāng)設(shè)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(dāng)設(shè)備的某項參數(shù)的變化過快，超出預(yù)期時，由系 統(tǒng)自動發(fā)出的告警。任務(wù)管理所有給設(shè)備發(fā)送的指令均

16、由任務(wù)管理通知組織下達。根據(jù)指令的不同，任務(wù)也分為單次任務(wù)、批次任務(wù)和循環(huán)任務(wù)。單次任務(wù)只執(zhí)行一次即告結(jié)束，批次任務(wù)將執(zhí)行多次，達到指定的次數(shù)后結(jié)束；循環(huán) 任務(wù)在系統(tǒng)運行過程中永不結(jié)束，它通過設(shè)定的循環(huán)間隔定時執(zhí)行。526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。52.7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(shè)定點控制輸出等多種類型的量。對運行數(shù)據(jù)和開關(guān)

17、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(wù)器在線生 成實時庫和歷史庫。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(yīng)的圖表直觀地反映， 并根據(jù)需要隨時存在外設(shè)內(nèi)。數(shù)據(jù)庫方便檢索和查詢。歷史數(shù)據(jù)能方便地轉(zhuǎn)移到磁盤、光盤等其他存貯介質(zhì)上。歷史數(shù)據(jù)庫至少可保存二十五年。5.2.8.操作權(quán)限遙控操作可在任何畫面上預(yù)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(quán)限：操作者輸入口令，以確認是否具備操作權(quán)限，操作權(quán)限可人工 設(shè)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

18、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(nèi)容結(jié)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(quán)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(quán)限。6.關(guān)鍵技術(shù)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(shè)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(zhì)量設(shè)備等； 接入的數(shù)據(jù)非常全面：包括設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)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(yīng)用服務(wù)面廣，服務(wù)的人員包含了電站的 各類人員，包括

19、運行人員、檢修人員、管理人員等。堅強的分層式部署架構(gòu)平臺采用SOA架構(gòu)將涉及諸多的資源都抽象 為服務(wù)，利用Web Service統(tǒng)一接口和數(shù)據(jù)交換格式，通過服務(wù)間的組 合和交互形成全面完整的系統(tǒng)應(yīng)用。各服務(wù)間各自獨立，分層部署，完全松耦合，各服務(wù)可獨立升級和維護，不影響其他功能的應(yīng)用。通過服務(wù)管理對各服務(wù)進行注冊，通過服務(wù)調(diào)用流程 CallFlow動態(tài)控制 業(yè)務(wù)邏輯，形成各種應(yīng)用。采用設(shè)備AD和設(shè)備規(guī)約庫的智能數(shù)據(jù)采樣體系電站設(shè)備種類和型 號各異，各設(shè)備的通信接口和協(xié)議也都有差別，即便是同種設(shè)備也由 于廠商、型號的不同而不同。針對這種情況，對每個設(shè)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(shè)備適配器（ADP 模式（智能設(shè)備適配器）實現(xiàn)智能采集。設(shè)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(shè)備 對接，支持不同的接口類型（RS232 RS485網(wǎng)