光伏電站數(shù)據(jù)云監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化解決方案

一、背景

生態(tài)環(huán)境的日益惡劣，加快可再生能源,清潔能源的使用迫在眉睫,隨著國(guó)家對(duì)新能源的不斷支持和青睞，各地方也相繼出臺(tái)了各類補(bǔ)貼政策鼓勵(lì)光伏發(fā)電。電站數(shù)量不斷的攀升，規(guī)模不斷擴(kuò)大，如此規(guī)模的電站建成后如何保障電站發(fā)電量和運(yùn)行狀況呢?無(wú)人值守電站又應(yīng)如何監(jiān)測(cè)發(fā)電情況?這些問(wèn)題影響著電站投資者的投資利益,務(wù)必及早解決。

二、采集通訊方案

 出于可靠性、*性和經(jīng)濟(jì)性的多重考慮，采用GPRS光伏數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程通訊。光伏數(shù)據(jù)采集器通過(guò)RS485/422協(xié)議采集電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括逆變器、電表、氣象站、匯流箱、直流柜、跟蹤軸等。這些數(shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)置的GPRS/3G/4G通訊模塊傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上，然后通過(guò)登錄綠色電力網(wǎng)就可以方便的瀏覽數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀況。

  GPRS采集器從通訊管理機(jī)的多余的上位485通訊接口采集數(shù)據(jù)，通過(guò)GPRS遠(yuǎn)傳到綠色電力網(wǎng)云監(jiān)控平臺(tái)，一臺(tái)GPRS采集器最多可以采集32臺(tái)設(shè)備。

 名詞解釋：綠色電力網(wǎng)--是大的第三方光伏電站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)管理服務(wù)平臺(tái),以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏電站智能管家服務(wù)。綠色電力網(wǎng)的光伏電站監(jiān)控總量已突破1GW。

 如果通訊管理機(jī)沒有多余的上位485口就采用從環(huán)網(wǎng)交換機(jī)的多余的上位485的通訊接口采集數(shù)據(jù)，通過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)換器和遠(yuǎn)傳工控機(jī)將電站數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)傳到綠色電力網(wǎng)云計(jì)算中心。

 如果通訊管理機(jī)和環(huán)網(wǎng)交換機(jī)均無(wú)多余的上位485通訊接口就從遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)的多余的上位485接口采集數(shù)據(jù)通過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)換器，通過(guò)遠(yuǎn)傳工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，原則上規(guī)約轉(zhuǎn)換器和遠(yuǎn)傳工控機(jī)都是一儲(chǔ)一備的，進(jìn)行雙485的隔離，禁止外網(wǎng)對(duì)內(nèi)網(wǎng)的干擾。最后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

GPRS光伏數(shù)據(jù)采集器

?自行開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)

?強(qiáng)大的485總線通訊（一根總線可連接N種不同協(xié)議和波特率的設(shè)備）

?較強(qiáng)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性（數(shù)據(jù)掉包率控制在5‰左右）

?近500臺(tái)應(yīng)用實(shí)例，采集設(shè)備總量超過(guò)2000臺(tái)

?兼容100家逆變器等設(shè)備品牌，成為通用性光伏數(shù)據(jù)采集器

?通過(guò)自行設(shè)計(jì)算法控制GPRS的數(shù)據(jù)流量

GPRS光伏數(shù)據(jù)采集器通過(guò)RS485/422 協(xié)議采集電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括逆變器、電表、氣象站、匯流箱、直流柜、跟蹤軸等。這些數(shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)置的GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊模塊傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上，然后通過(guò)登錄綠色電力網(wǎng)就可以方便的瀏覽數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀況。

               GPRS+本地監(jiān)控的光伏數(shù)據(jù)采集器技術(shù)參數(shù)

光伏智能通訊管理單元

適應(yīng)性

n  可與SCSDA系統(tǒng)對(duì)接

n  數(shù)據(jù)交互協(xié)議modbus、101、104

n  最多可連接100臺(tái)設(shè)備

智能

n  新型監(jiān)控拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

n  組串、匯流箱、逆變器自定義報(bào)警

n  效率分析與自定義管理功能

特性

n  光伏專用管理機(jī)

n  參數(shù)自定義

n  多終端數(shù)據(jù)發(fā)送

光伏智能通訊管理單元通過(guò)RS485和以太網(wǎng)協(xié)議采集電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括逆變器、電表、氣象站、匯流箱、直流柜、跟蹤軸、開關(guān)柜、箱變等。這些數(shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)置的以太網(wǎng)通訊模塊傳輸?shù)奖镜乇O(jiān)控電腦上，同時(shí)可通過(guò)GPRS或以太網(wǎng)口發(fā)送至綠色電力網(wǎng)或客戶自己的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心。解決了光伏電站數(shù)據(jù)異地備份、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、組串報(bào)警、效率分析等困擾客戶的一系列難題。

                        現(xiàn)場(chǎng)安裝

三、  光伏監(jiān)控服務(wù)模式——已建電站方案

● 大型光伏電站加裝遠(yuǎn)程監(jiān)控       ● 分布式光伏電站加裝遠(yuǎn)程監(jiān)控

 對(duì)于新建分布式電站一臺(tái)采集器最多可以采集16臺(tái)設(shè)備，所監(jiān)控設(shè)備間用RS485線進(jìn)行手拉手方式進(jìn)行連接一根總線到數(shù)據(jù)采集器，通過(guò)GPRS方式將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到綠色電力網(wǎng)云計(jì)算中心。云計(jì)算中心為電站提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)分析，電站管理等服務(wù)。

對(duì)于后續(xù)深能南京能源控股公司下屬已經(jīng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)中的電站加裝遠(yuǎn)程監(jiān)控，深能南京能源控股公司后臺(tái)統(tǒng)一管理查看，方案如下。

(方案一)大型電站加裝遠(yuǎn)程監(jiān)控

從通訊管理機(jī)的485串口或以太網(wǎng)口采集數(shù)據(jù)

（方案1）說(shuō)明：

方案適用于大型光伏電站

 本地監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，互不影響。光伏數(shù)據(jù)采集器從通訊管理機(jī)（也叫通訊服務(wù)器或通訊采集器）的485串口或以太網(wǎng)口采集數(shù)據(jù)，通過(guò)采集器自帶的GPRS進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)發(fā)送至綠色電力網(wǎng)云計(jì)算中心，云中心為電站提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析和電站管理等服務(wù)，同時(shí)綠色電力網(wǎng)擁有的智能管家服務(wù)，可帶來(lái)更為便捷的管理方式。該方式在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控同時(shí)，通過(guò)485方式和自行開發(fā)的采集器內(nèi)置操作系統(tǒng)進(jìn)行了雙重隔離，確保站內(nèi)本地監(jiān)控系統(tǒng)不受外網(wǎng)的任何干擾。另外，一旦本地監(jiān)控工作站由于某種原因停止工作，只要通訊管理機(jī)正常運(yùn)行，綠色電力網(wǎng)云計(jì)算中心數(shù)據(jù)依然穩(wěn)定，電站仍可進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。

大型電站加裝遠(yuǎn)程監(jiān)控(方案二)

從遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)的485串口或以太網(wǎng)采集數(shù)據(jù)

(方案2) 說(shuō)明：

 本方案適用于大型光伏電站，本地監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，互不影響。光伏數(shù)據(jù)采集器從遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)的485串口或以太網(wǎng)采集數(shù)據(jù)，通過(guò)采集器自帶的GPRS進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)發(fā)送至綠色電力網(wǎng)云計(jì)算中心，云中心為電站提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析和電站管理等服務(wù)，同時(shí)綠色電力網(wǎng)擁有的智能管家服務(wù)，可帶來(lái)更為便捷的管理方式。該方式在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控同時(shí)，通過(guò)485方式和自行開發(fā)的采集器內(nèi)置操作系統(tǒng)進(jìn)行了雙重隔離，確保站內(nèi)本地監(jiān)控系統(tǒng)不受外網(wǎng)的任何干擾。另外，一旦本地監(jiān)控工作站由于某種原因停止工作，只要通訊管理機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)正常運(yùn)行，綠色電力網(wǎng)云計(jì)算中心數(shù)據(jù)依然穩(wěn)定，電站仍可進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。該項(xiàng)目采用的通訊管理機(jī)具備多余對(duì)外接口，或該項(xiàng)目整體只采集逆變器，被采集設(shè)備數(shù)量少，可通過(guò)一臺(tái)或兩臺(tái)采集器即可完成數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。

大型電站加裝遠(yuǎn)程監(jiān)控(方案三)

從遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)的以太網(wǎng)口采集數(shù)據(jù)

（方案3）說(shuō)明：

 本方案適用于大型光伏電站，本地監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，互不影響。從遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)的以太網(wǎng)口采集數(shù)據(jù)，通過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以后，再由遠(yuǎn)傳工控機(jī)通過(guò)電站現(xiàn)場(chǎng)自帶路由器，將數(shù)據(jù)發(fā)送至綠色電力網(wǎng)云計(jì)算中心，云中心為電站提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析和電站管理等服務(wù)，同時(shí)綠色電力網(wǎng)擁有的智能管家服務(wù)，可帶來(lái)更為便捷的管理方式。該方式在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控同時(shí)，通過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)換器與遠(yuǎn)傳工控機(jī)之間的485方式進(jìn)行隔離，盡可能確保站內(nèi)本地監(jiān)控系統(tǒng)不受外網(wǎng)的任何干擾。另外，一旦本地監(jiān)控工作站由于某種原因停止工作，只要通訊管理機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)正常運(yùn)行，綠色電力網(wǎng)云計(jì)算中心數(shù)據(jù)依然穩(wěn)定，電站仍可進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。該項(xiàng)目采用的通訊管理機(jī)不具備多余對(duì)外接口，項(xiàng)目整體被采集設(shè)備數(shù)量較多（可能包含匯流箱等設(shè)備），或只能通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)外傳輸。

大型電站加裝遠(yuǎn)程監(jiān)控(方案四)

規(guī)約轉(zhuǎn)換器從交換機(jī)的以太網(wǎng)口采集數(shù)據(jù)，以環(huán)網(wǎng)廣播或被動(dòng)接收方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集

（方案4）說(shuō)明：

 本方案適用于大型光伏電站，本地監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)共用光纖環(huán)網(wǎng)。規(guī)約轉(zhuǎn)換器從交換機(jī)的以太網(wǎng)口采集數(shù)據(jù)，以環(huán)網(wǎng)廣播或被動(dòng)接收方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，規(guī)約轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以后，再由遠(yuǎn)傳工控機(jī)通過(guò)電站現(xiàn)場(chǎng)自帶路由器，將數(shù)據(jù)發(fā)送至綠色電力網(wǎng)云計(jì)算中心，云中心為電站提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析和電站管理等服務(wù)，同時(shí)綠色電力網(wǎng)擁有的智能管家服務(wù)，可帶來(lái)更為便捷的管理方式。該方式在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控同時(shí)，通過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)換器與遠(yuǎn)傳工控機(jī)之間的485方式進(jìn)行隔離，盡可能確保站內(nèi)本地監(jiān)控系統(tǒng)不受外網(wǎng)的任何干擾。另外，一旦本地監(jiān)控工作站由于某種原因停止工作，只要通訊管理機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)正常運(yùn)行，綠色電力網(wǎng)云計(jì)算中心數(shù)據(jù)依然穩(wěn)定，電站仍可進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。該項(xiàng)目采用的通訊管理機(jī)不具備多余對(duì)外接口之外，項(xiàng)目整體被采集設(shè)備數(shù)量多（可能包含匯流箱等設(shè)備），或只能通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)外傳輸，同時(shí)遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)也不具備多余的對(duì)外數(shù)據(jù)接口。

大型電站加裝遠(yuǎn)程監(jiān)控(方案五)

通過(guò)設(shè)備廠家的采集器端口，采用光伏數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集

（方案5）說(shuō)明：

 本方案適用于分布式電站，通過(guò)設(shè)備廠家的采集器端口，采用光伏數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后，將數(shù)據(jù)發(fā)送至綠色電力網(wǎng)云計(jì)算中心，滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控需求。綠色電力網(wǎng)云中心為電站提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析 電站管理等服務(wù)，同時(shí)綠色電力網(wǎng)擁有的智能管家服務(wù)，可帶來(lái)更為便捷的管理方式。

四、方案優(yōu)勢(shì)

 雙重監(jiān)控平臺(tái)，滿足本地?cái)?shù)據(jù)管理和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查看，多樣性的手機(jī)APP，給予更多便捷。

 數(shù)據(jù)備份功能，本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)問(wèn)題，可進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)充和恢復(fù)，確保數(shù)據(jù)完善。

 本地維護(hù)難度降低。我方負(fù)責(zé)前端數(shù)據(jù)的穩(wěn)定和通信，客戶只需IT負(fù)責(zé)后端數(shù)據(jù)庫(kù)，難度降低，不需專業(yè)人員即可搞定。

 整體監(jiān)控費(fèi)用直線下降。本地?cái)?shù)據(jù)中心建設(shè)硬件成本上百萬(wàn)，軟件成本上百萬(wàn)，費(fèi)用難以控制。數(shù)據(jù)維護(hù)難度較高,監(jiān)控中心升級(jí)換代實(shí)時(shí)性更新難度大,對(duì)升級(jí)和維護(hù)人員技術(shù)要求高,耗費(fèi)人力周期長(zhǎng)。

 保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和安全性，保證客戶利益。第三方保障數(shù)據(jù)公正性。

五、光伏電站數(shù)據(jù)云監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)

 綠色電力網(wǎng)云監(jiān)控管理平臺(tái)，現(xiàn)今管理著超過(guò)1.2GW的光伏電站，采集、數(shù)據(jù)保障和云端服務(wù)一體化解決方案，為超過(guò)200家企業(yè)提升了光伏電站的管理性能，使得中國(guó)光伏電站的遠(yuǎn)程管理提高了一個(gè)臺(tái)階。

1.  云平臺(tái)和采集器架構(gòu)一體化，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性；

2.  后臺(tái)管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)3年多的使用驗(yàn)證，滿足運(yùn)行維護(hù)的基本需求；

3.  基于云計(jì)算的手機(jī)APP、多樣化PC客戶端等，讓電站享受體驗(yàn)；

4.  WEBSERVICE等十幾種對(duì)外數(shù)據(jù)開放接口，使數(shù)據(jù)分享和二次開發(fā)十分便利；

5.  優(yōu)質(zhì)的性價(jià)比可以提高客戶滿意度。

六、大型電站的第三方云監(jiān)控應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

 針對(duì)大型光伏電站和分布式光伏電站存在一定意義上的差異，在進(jìn)行光伏云監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中，也存在一定的區(qū)別。大型電站一般采取的是光纖環(huán)網(wǎng)形式，現(xiàn)場(chǎng)本地監(jiān)控系統(tǒng)為必配，且和綜自綜保系統(tǒng)連接為一個(gè)整體，屬于電力二次信息系統(tǒng)的一部分。

 根據(jù)國(guó)家電監(jiān)會(huì)第5號(hào)令《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》中要求，電力二次信息必須與廣域網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)）進(jìn)行有效隔離，可通過(guò)安裝認(rèn)證過(guò)的反向物理隔離裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳；

               大型電站光纖環(huán)網(wǎng)形式監(jiān)控系統(tǒng)

 在這種情況下，由于安裝了反向物理隔離裝置，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)就變得比較麻煩，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸上的任何問(wèn)題，都需要有專人前往電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)成本較高，且該隔離裝置價(jià)格昂貴，單個(gè)60,000元，必須成對(duì)使用。另外，光纖傳輸故障導(dǎo)致的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)丟失也會(huì)影響到遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)獲取。

 而采用我公司大型電站解決方案，在每一個(gè)MW的機(jī)房安裝光伏數(shù)據(jù)采集器，從通訊管理機(jī)去獲取數(shù)據(jù)，不受光纖系統(tǒng)的制約。且光伏數(shù)據(jù)采集器是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備，運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性較高；就算采集器出現(xiàn)故障，影響的也只是1個(gè)MW的數(shù)據(jù)，電站整體受影響程度小。而且出現(xiàn)故障以后，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員只需要更換一個(gè)備用采集器即可，自行在綠色電力網(wǎng)變更下采集器就完成操作了。

                      大型電站的第三方云監(jiān)控應(yīng)用

 還有就是，這種通過(guò)GPRS采集數(shù)據(jù)的方式，可以避免電站現(xiàn)場(chǎng)寬帶路由器出現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中斷。由于光伏數(shù)據(jù)采集器采用的是利用匯編語(yǔ)言自行研發(fā)的操作系統(tǒng)，軟硬件都設(shè)置了反向隔離措施，任何通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)下發(fā)的操作指令都無(wú)法通過(guò)采集器傳遞給下位機(jī)，確保了電力二次系統(tǒng)的安全性。

（注：當(dāng)然有人會(huì)說(shuō)很多西部電站移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不好，會(huì)導(dǎo)致通訊異常。其實(shí)作為大型地面光伏電站，由于地域較廣，運(yùn)維過(guò)程中對(duì)講機(jī)也經(jīng)常無(wú)法有效溝通，為了確保長(zhǎng)期運(yùn)維的便利性，安裝一個(gè)移動(dòng)通訊中繼站是非常有必要的。一個(gè)中繼站只需投入幾萬(wàn)元，且后續(xù)維護(hù)可以交給移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商管理，不需要電站業(yè)主支付維護(hù)費(fèi)用。）