1 需求分析

　　如果太陽能系統無法正常運轉的話，光伏電站所有者可能會損失一大部分收益。由于光伏系統由多個零件暴露在戶外、電網故障、部件老化、損壞和維護不當，因此，系統性能也許還會受到影響。在避免對系統所有者的收入造成損失方面，對問題進行及時應對是極為重要的。

　　根據需求分析，本次項目以各光伏電站系統數據源為基礎，以安全經濟運行和提高企業整體效益為目的，可以選用國內先進、性能穩定、功能強大、安全可靠、操作方便、用途廣泛的紫金橋實時數據庫系統作為基礎數據平臺，采用先進、適用、有效的專業計算方法，實現整個公司范圍內的信息共享，電站生產過程的實時信息監控和調度，為公司管理層提供真實、可靠的實時運行數據，為市場運作下的企業提供科學、準確的經濟性指標。從管理角度來看，它為控制企業成本、為提高生產力提供重要而真實的運行數據;同時，通過數據的分析和比較，能提出科學的、合理的決策方案，使企業管理層的經營決策更具科學性。

2 整體方案設計

　　該系統為一套完整縝密的實時監控系統。通過故障識別并通知維護團隊和電站所有者，該系統能夠對光伏系統中出現的各種故障進行及時響應。可用于商用及公共事業規模光伏電站。

　　解決方案簡介：為確保能夠對問題進行及時應對，為光伏發電集團集團開發一套光伏電站遠程監控中心系統，這是一套充分進行網絡應用，并可靈活擴展的可提供24/7實時監控的系統。該系統能夠讓光伏系統所有者對系統的產能量進行每日、月度及年度追蹤、獲取最新的總產量信息、光伏系統目前銷量、過去及未來收入和其他關于太陽能電站的詳細信息等。電站所有者可查看天氣預報、二氧化碳減排信息和其他生態信息等。

2.1 系統整體架構

系統整體架構圖

　　系統整體采用集中式數據采集架構，整體分為兩個部分，分別是下屬各光伏電站和集團總部。

(1)下屬光伏電站企業

　　架構底層為下屬電站企業層，包括多家公司。在各個分公司分別放置一臺接口機，接口機可根據集團需要監視的指標和采集頻率從各電站系統中采集逆變器、匯流箱、直流屏等系統數據。接口機上運行采集電站系統的接口軟件。在接口機與電站系統之間加裝防火墻，保障生產系統的安全性。

典型光伏發電站拓撲圖如下：

(2)公司總部

　　架構上層為公司總部層。該層用千兆交換機進行組網，連接的設備有紫金橋實時數據庫服務器、應用服務器、數據發布服務器、數據采集接口機。

　　系統采用集中式數據采集方式，在公司本部部署一臺數據采集接口機，通過運行接口軟件將下屬各電站企業接口機的實時數據采集到公司總部紫金橋實時數據庫服務器中。采用集中式數據采集可以保證數據的安全性和保密性，減少系統的故障點，使系統易于管理和維護;可以節約成本;

　　紫金橋實時數據庫服務器用于接收、處理、存儲來自各電站企業逆變器、變流箱、直流柜、電表等系統的實時數據;

　　應用服務器提供系統需要的管理信息統計，指標計算等業務應用;

　　數據發布服務器用于數據的發布，管理員可以通過IE訪問數據發布服務器，可以配置、管理和發布網頁，普通用戶經授權后在任何位置都可以通過IE瀏覽器來訪問網頁，查看網頁發布信息。

2.2 數據采集

　　數據采集是實時數據庫的重要組成部分，它負責將現場數據實時傳送給數據庫，將操作數據下送到現場，是數據庫服務器與生產控制系統連接的橋梁。如果沒有穩定、高效、豐富的數采接口，實時數據庫只能是空中樓閣。

　　紫金橋軟件具有豐富的I/O接口，能夠與各種DCS，PLC，智能儀表通訊，支持的通訊介質可以是以太網、串口、專用通訊卡等。

1.采集方式

　　1) 對于提供標準OPC方式的各電站系統，可采用紫金橋OPC接口軟件進行采集。紫金橋OPC接口軟件是紫金橋實時數據庫系統數據采集標準軟件，目前在大部分的工程項目中均采用該方式，接口軟件成熟，運行穩定、可靠，是實施大型系統項目的首選。

　　2) 對于不提供標準OPC方式的系統，可直接選用其它標準接口，如MODBUS，或自主開發的接口軟件，如主流PLC控制系統、常用智能儀表、智能電表系統接口等。

　　下屬光伏電站企業數據采集到各自的接口機后將數據直接上傳至集團總部。

2.采集頻率

　　數據采集頻率根據采集數據的不同種類，可以通過參數進行設置。

3.數據格式

　　所采集到的數據按照設計好的數據分類規則進行分類存貯;對采集到的數據要標定數據的采集時間、參數類別代碼等;對不同的參數可以根據集團公司規定的規則執行編碼。

4.數據緩存

　　數據接口機可以緩存全部采集到的數據。支持多級數據恢復。

5.數據維護

　　數據接口機具有自動和人工進行數據備份、數據恢復、數據清理的能力。對數據的維護設定特定權限，防止誤操作，保證安全性。

2.3 數據存儲

　　系統對于數據的存儲采用紫金橋實時數據庫系統，數據庫系統采用了高效的二次壓縮技術和過濾技術，使進入到紫金橋實時數據庫的數據經過高效的壓縮，極大地節省了硬盤空間。例如，每秒1萬點數據存儲一年，占用不到20G的磁盤空間，即一只普通硬盤也可存貯五到十年的數據。

2.4 數據展示

　　數據展示層是實時數據庫的重要組成部分。它通過各種可視化的構件方便的搭建復雜的圖形數據畫面。所有電站系統上的監控數據畫面都可以通過人機界面進行組態，并能運行顯示。同時還可以通過人機界面觀察實時趨勢、歷史趨勢、過程報警、過程數據匯總、實時歷史報表等。

3 系統功能

　　系統功能設計可分為基本應用功能和擴展應用功能，基本應用包括實時信息監視和統計分析報表;擴展應用功能包括報警管理、手工錄入、對標管理。


3.1 實時信息監視

　　實時信息監視功能以采集電站生產過程實時原始數據為基礎，實現對各電站控制系統實時運行工況的在線監測。通過系統組態圖、趨勢曲線、棒圖、表格等形式實時顯示電站各控制子系統、設備的運行狀態參數，為生產管理人員提供直觀的實時生產過程信息，同時還具有實時數據越限報警功能。

　　能實時顯示電站的當前發電總功率、日總發電量、累計總發電量、累計CO2總減排量以及每天發電功率曲線圖?？刹榭疵颗_逆變器的運行參數，主要包括：直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、交流電流、逆變器機內溫度、時鐘、頻率、當前發電功率、日發電量、累計發電量、累計 CO2 減排量、每天發電功率曲線圖等。

　　所有逆變器等重要設備的運行狀態，采用多種報警方式提示設備出現故障，可查看故障原因及故障時間，監控的故障信息至少包括以下內容：電網電壓過高、電網電壓過低、電網頻率過高、電網頻率過低、直流電壓過高、逆變器過載、逆變器過熱、逆變器短路、散熱器過熱、逆變器孤島、DSP故障、通訊失敗等。

3.2 統計分析報表

　　系統的統計報表及綜合分析功能主要實現對各類生產數據的綜合處理和統計分析，自動生成電站企業生產過程管理所需的各類生產信息報表，如：值報表、日報表、周報表、月報表、季報表、年報表等，并可按日、月、年等方式進行查詢和打印。用戶可根據自身需要定制報表，并可定期對報表進行歸檔處理。系統報表具有打印輸出、顯示畫面硬拷貝功能，并支持在線組態更改操作。

3.3 報警管理

　　報警管理功能是在故障發生第一時刻將詳實的故障信息及時告知相關維修人員，以縮短故障維修時間，增加設備的在線運行時間，同時將告警信息進行長期保存，以便日后查詢、分析。

　　報警瀏覽器可以匯總報警服務器的信息，并以分層次的樹形結構向任意多個現場客戶或場外客戶顯示這些數據。

　　能夠方便定義報警限、及時準確地顯示實時和歷史報警，具有報警過濾功能，如按標簽名、按報警類型等。報警模塊可對實時數據庫系統中任何一個工位號進行報警條件設置，如：高限報警、低限報警、偏差報警或ROC(數值大小變化率)報警。這些報警可送到紫金橋實時數據庫系統中的事件檔案中，用戶可以篩選和查看報警條件。

　　用戶接受的報警是那些已設置報警條件的工位號，在超過了最大值、最小值、ROC值或數據源沒有發送資料時就會報警。這些報警消息有助于用戶解決引起報警的原因。系統能夠在服務器端敏感地探覺報警條件并通過觸發一個動作來響應，如啟動一個應用或給用戶發送一個E-Mail(電子郵件)和短信報警。同時會有報警的歷史被記錄下來。

　　報警的歷史信息會在歷史數據庫中記錄下來便于后期查看查詢。

3.4 數據手工錄入

　　該功能主要實現對無法實時采集的數據進行手工導入，包括生產數據、設備狀態數據等，以及需要人為設置的數據如運行基準值、報警值。

3.5 對標管理

　　通過綜合分析對比各光伏電站的運行數據，客觀評比各電站的運行水平，對各下屬電站進行公正的績效考評，開展各電站生產業務技能競賽，不斷促進各電站單位的運行管理水平。

　　總結：通過監控中心系統對現場光伏電站實時數據的采集，實現光伏電站氣象信息、發電量、發電功率、逆變器信息、匯流箱信息等數據順利接入，集團遠程監控中心實現對異地光伏電站的實時監控。

經濟效益

　　通過配置數據采集系統和遠程通訊系統，光伏電站納入集中、實時監控，對光伏電站進行全過程數字化監管，實現“看得見、查得到、管得住”。監控中心將積累長達多年各種類型光伏電站的運行經驗，解決光伏發電等分布式電源接入系統問題，總結光伏發電建設、檢測、接入、運行等各環節的技術標準和規范，為我國光伏電站建設開發、產業引導提供數據支撐。