光伏电站数据采集系统远程通讯系统

1、光伏电站数据采集系统及远程通信系统光伏电站数据采集系统及远程通信系统14/14光伏电站数据采集系统及远程通信系统光伏电站数据采集系统与远程通信系统一、项目简介1、项目名称:巨力新能源10MW太阳能光伏屋顶发电项目2、建设单位:中国巨力公司有限公司3、建设规模:10MWp屋顶光伏发电项目4、项目地点:中国巨力公司5、电站范围:中国巨力公司厂区6、单位屋顶:8处二、监控系统说明如图2.1所示,光伏综合监控系统具备就地和远程监控功能,监控软件由当地监控与远程监控相联合。当地监控由中央控制器(包含数据采集、控制算法、网关等功能、通信链路、当地显示构成,主要功能是负责当地发电设施数据采集、控制、数据储蓄

2、、能量调动、通信等功能。远程监控由广域网通信链路、路由器、数据库服务器、网络服务器、上位机展现平台构成,主要功能是负责将各个电站数据进行采集,电站状况检查,数据储蓄、办理、分析,发电经济性分析等等。传统光伏电站监控系统主要由逆变器厂商随设施供给,从本厂逆变器出发,对电站运转的一些参数进行监测,难以或不可以直接控制逆变器的运转状态,没法获得电站中的其余设施的信息及控制这些设施,也没法知足电网调动系统对电站的及时监控要求。并且该项目将采纳不一样样厂商的设施,电源厂商自有的监控系一致般对其余厂家的设施兼容性差,简单造成一个个“孤岛”系统,没法形成一致的监控系统。大型光伏电站必然装备自动运转、功能圆满

3、的监控系统。这类监控系统不一样样于传统发电厂监控系统或变电站综合自动化系统,相对来说,大型光伏电站内设施种类不及传统电厂丰富,生产控制流程也不太复杂。但其典型特色是装机容量大(10MW以上、占地面积广(150亩以上,且地理地点荒僻、保护人员极少,这就要求生产运转、设施监控、环境监测、安保技防等各环节集中一致同来,且可以适应其地点分别、配置灵巧的特色。鉴于现场总线设计的大型光伏电站监控系统可以知足这些要求。所以,需要搭建一个一致的当地集中监控中心,该监控中心位于巨力索具园区,能够对不一样样厂商、不一样样种类、不一样样型号的光伏发电电源设施及计量表计、直/沟通柜及其余电力设施进行一致监控,实现对该

4、项目所包含的光伏电站圆满、一致的及时监测和控制。网线互换机VGA/网口变换器通信网关RS485网线逆变器VGAVGATCP/IP,GPRS传感器数据采集器当地显示屏温度传感器光照传感器风速传感器风向传感器中控大厅大屏幕当地集控中心,电网数据中心,金太阳数据中心RS485通信网关RS485无线电能表RS485交直流配电柜RS485网线其余设施互换机网线监控服务器网线通信网关无线AP网线网线通信网关通信网关网线图2.1屋顶光伏电站监控系统表示图三、监控系统主要功能3.1功能介绍该系统可以实现多个层次的监控:光伏电站监控,远程控制、远程诊疗、数据上传。电站信息监控:当地光伏发电监控系统及时监控光伏发

5、电站发电量、输出功率、逆变器功率。监控环境温度、风速、光照强度等参数。监控逆变器、温度传感器、功率质量丈量仪等设施状态及设施报警。供给丰富的VGA、LED显示功能、网络远程监控和自定义报表等高级功能。支持工业标准RS485接口和MODBUS协议及设施自定义协议。支持多种逆变器、智能电表、温度、光照、风速等设施。当地光伏监控系统经过TCP/IP及时上传监控详尽数据到在线监控平台。用户经过阅读器及时认识远程电站运转状况,掌握电站设施详尽运转参数,报警信息等。远程控制、远程诊疗:对远程光伏电站监控系统主机的管理,远程登录各采集点当地监控系统网关。查察工控机及时运转状况,掌握主机和光电站各设施及时通信

6、状况,报警信息。数据上传:目前金太阳光伏电站需要将数据上传到鉴衡金太阳数据中心,本光伏监控系统实现经过互联网上传至衡金太阳数据中心功能。图3.1监控系统功能模块图远程控制,远程诊疗远程控制,远程诊疗无线AP上传光伏数据.金太阳数据中心30MW项目,17个数据采集点光伏通佩服务数据库服务器Web服务器视频服务器远程诊疗,远程控制服逆变器直流汇流箱沟通柜升压变高压屏继保防逆流号通信网关RS485逆变器直流汇流箱沟通柜升压变高压屏继保防逆流11号通信网关RS485通佩服务模块eb显示模块数据库视频服务模块远程控制,远程诊疗模块数据中心光伏数据及时显示电视大屏现场视频及时显示报警数据及时显示通信状况及

7、时显示运维巡检系统保护Web阅读远程登录维Web用户TCP/IP上传光伏数据3.2监控范围电站主要数据。包含:逆变器监控参数:PN,SN,PV输入电压,PV输入电流,沟通输出电压,电流,频次,功率,逆变器温度,当日发电量,当年发电量,总发电量,减排和减煤等。环境传感器监控参数:光照,环境温度,风速,风向等多种传感器。智能电表监控参数:总功率,总无功功率,总有功发电量,总无功发电量,线电压,相电压,电流,频次,有功功率,无功功率,功率因数,谐波电压,谐波电流等。四、系统构造整个系统分为现场采集系统、数据传输链路、当地集控中心、监控软件平台、异地容灾系统。4.1现场采集系统逆变器逆变器环境监测仪.

8、485通信网关智能电表光伏配电室厂房楼顶.智能电表工业互换机工业无线AP以太网485厂房N并网配电室防逆流采集箱图4.1现场采集系统通信表示图每个厂房数据采集层方案如图4.1所示,每个厂房的监控设施主要包含位于厂房子顶环境监测仪(一般一个项目配置一套环境监测仪,位于光伏配电室的逆变器和智能电表等设施,一般采纳485方式通信,并经过防逆流采集箱采集并网配电室的并网功率等,用于防逆流。数据采集层使用通信网关采集设施数据,通信网关采纳嵌入式Linux操作系统,拥有功耗低、性能强、长久工作坚固的特色,包含4个485接口,2个以太网口,每个485可以采集31台设施,圆满知足目前数据采集及协议分析需要,内

9、部集成看门狗功能,可以有效防备系统崩溃的影响。通信网关经过485采集逆变器、智能电表、智能汇流箱及环境监测仪数据,并将采集到的数据依据设施协议进行分析,并保留到及时数据库中,通信网关经过工业互换机与位于厂房子顶的无线AP进行通信,并将数据经过无线WIFI网络上传到监控中心服务器。4.2数据传输链路图4.2数据传输链路表示图注:1上图中6号、14号、17号厂房的“”代表三射频工业无线APEKI-6340-3。(详尽资料见附加产品资料2其余厂房上的无线接入点均采纳性价比较高的EKI-6331AN产品。(详见产品资料本项目由8栋厂房构成,厂区之间、厂房之间不可以经过厂区局域网进行连结,而厂房之间假如

10、架设光纤成本很高,采纳GPRS或许3G每年需要支付大批的流量开销,及时性也不可以获得保证。我们在设计通信方案时充分考虑了这一点,为了最大程度保证系统靠谱性、通信坚固性及降低成本,我们骨干通信网采纳先进的无线工业Mesh网络。该网络是鉴于无线iMESH网络技术的无线以太网产品,在多重跳台,高数据吞吐率,迅速旅行,自组网自恢复方面都有优胜的性能。该无线网络使用IEEE802.11n进行通信,理论最大传输带宽为300兆,所使用的产品所有支持MIMO技术(MIMO技术特色将两条无线通路进行捆绑带宽翻倍,在骨干和需要大带宽的传输路径中可增添带宽保障数据传输的坚固和靠谱。所以,采纳无线工业Mesh网络圆满

11、知足光伏监控需要,并且最大程度降低施工风险。此方案要将覆盖地区分红“骨干Mesh网络”及“AP覆盖”两部分。分区原则依据厂区及厂房的实地状况而定。初步拟定经过三台高性能的研华户外工业无线MeshAPEKI-6340-3产品构成骨干Mesh网络(建议组Mesh网络频次使用5.8GHZ,再通过散布在各厂房的接入点的EKI-6331AN进行同骨干EKI-6340-3网络进行互联。(Mesh网络的特色在无线网络有故障点出现时,无线AP会自动选择另一条门路通信,保证数据传输。因为EKI-6340系列AP支持三个射频,实此刻两个射屡次组建冗余骨干Mesh网络的同时,第一个射频进行无线覆盖。同时,在实行时采

12、纳高增益的扇形天线提升传输距离并保证带宽。每个现场点经过EKI-6331AN同骨干Mesh网络的EKI-6340-3进行通信。4.2.2无线通信方案特色1、带宽心析研华无线互换机使用IEEE802.11n进行通信,最大传输带宽为300Mbps,所使用的产品所有支持MIMO技术(MIMO技术特色将两条无线通路进行捆绑带宽翻倍,在骨干和需要大带宽的传输路径中可增添带宽保障数据传输的坚固和靠谱。本带宽不单好够知足目前控制数据的通信需要,也可以知足将来视频通信需要,拥有必然可扩展性。带宽需要看视频部分的码流和视频监控点位状况而定,以每栋厂房顶一个视频摄像头,每个摄像头12Mbps带宽计算,估计已知地区

13、的视频带宽总和为18Mbps36Mpbs左右。经过研华MeshAPEKI-6340系列产品建立的实质骨干网络带宽可达200Mbps以上,可用于数据传输的有效为100Mbps以上,所以即使现场拥有视频监控的传输需求,研华工业无线通信设施仍旧可知足通信需求。2、解决的问题此方案可以解决以下问题:1、现场覆盖面积广,需要远距离传输问题2、视频数据传输中需要高带宽的问题3、户外应用,需要安装方便,并支持宽平和高防备等级等工业特色。4、坚固靠谱的无线产品,保障系统的安全5、防备传统AP桥接带宽耗费过多问题6、光纤布线复杂、成本高的问题3、方案优势1Mesh网络:经过骨干构成的Mesh网络,进行骨干信息的

14、通信。研华抢先在工业无线网络中使用先进的工业Mesh技术。在网络中出现故障点时,网络可以经过Mesh网络进行自恢复,研华的工业Mesh网络自恢复时间为20ms。保证数据通信的正常坚固。使用Mesh网络的特色为方便安装置置,经过Mesh网络可以进行跳接传输(非视距传输,大大提升网络的坚固性(网络可以自愈合,网络架构简单灵巧,带宽高。2MIMO技术:即多路输入多路输出(MIMO技术,是指在发射端和接收端分别使用两个或多个发射天线和接收天线,信号经过发射端和接收端的多个天线传达和接收,进而改良每个用户的通信质量,提升抗搅乱能力。4、方案实行说明如上图所示,依据厂区的地点,将无线通信部分分红“骨干Me

15、sh网络”及“AP覆盖节点”两大多数。骨干基站按4台预估,但为了尽可能的节俭成本,实行时可先按3个骨干基站安装并实测,假如实测见效不理想时,再增添第4台骨干基站的架设即可。实行规划:骨干基站的架设与实行如图4.3所示的6号、14号及17号厂房均采纳骨干基站,骨干基站为研华IP67高防备等级宽温型三射频MeshAP,型号为EKI-6340-3。图4.3骨干基站及天线安装表示图骨干基站、天线及配件见下表:设施名称说明数目EKI-6340-3三射频基站15.8GHz23dBi骨干定向天线用于骨干基站间通信25.8GHz14dBi扇形天线用于所有厂房间无线节点的覆盖通讯2“1分2”功分器将覆盖所用的1

16、个射频接两组天线,增大覆盖角度22米馈线用于基站与天线连结8馈线防雷模块用于馈线的避雷6网线防雷模块用于网线的避雷1监控节点基站的架设与实行如图4.3所示的15,713,1516及18号厂房均采纳节点基站,节点基站为研华IP55防备等级的高性价比无线AP产品,型号为EKI-6331AN。EKI-6331AN经过防水胶泥及防水胶带保护后可以直接裸露在户外使用,并且其内部内置了16dBi5.8GHz双极化(MIMO天线,可以直接与骨干基站连结,节俭了天线及馈线等成本。图4.4节点基站及天线安装表示图节点基站、天线及配件见下表:设施名称说明数目EKI-6331AN节点基站15.8GHz16dBi定向

17、天线已内含(在机壳内0网线防雷模块用于网线的避雷1基站支架因为厂房房顶不便安装,所以建议采纳如图4.5构造的支架对基站进行安装。图4.5基站支架表示4.3当地集控中心电视大屏巡检工作站保护工作站通佩服务器视频服务器Web服务器数据库服务器以太网数据中心路由器InternetWeb阅读无线AP图4.6监控层通信方案如图4.6所示，监控层主要包含监控服务器、操作员站和工业互换机。主要包括监控服务器和操作员站，监控服务器、操作站及位于光伏监控室楼顶的通信层的工业无线AP经过工业互换机连结，采纳以太网通信。监控服务器经过无线WIFI网络与通信网关通信，采集通信网关采集到的逆变器、汇流箱等数据，并保存及

18、时数据库中，进行逻辑办理，并保留到历史数据库，实现WEB宣告及数据上传功能。操作员站用于经过与监控服务器通信，实现人机界面展现与交互。4.4系统软件平台光伏电站监控中心系统硬件采纳监控服务器，能对现场所有设施进行管理。其余，系统拥有便利的管理、分析和查问工具，知足如生产报表、设施状态分析和集中督查、及时数据查问、历史趋向分析、故障诊疗等需求。使整个监控系统和通信接口可以方便的变换，安装简单，操作简单，易于安装。中心监控系统由IO通信组件，及时数据库，界面显示组件，WEB宣告组件等构成。IO通信组件用于和光伏并网变流器等监控设施通信；及时数据库是整个软件的核心，负责数据储蓄和报警办理；界面显示是系统与用户的接口，用于显示和查问数据以及改正现场设施参数，报表显示和报警提示也都是在界面里进行的。监控计算机采纳大容量硬盘，系