光伏电站数据云监控系统优化解决方案

一、背景

生态环境的日益恶劣，加快可再生能源,清洁能源的使用迫在眉睫,随着国家对新能源的不断支持和青睐，各地方也相继出台了各类补贴政策鼓励光伏发电。电站数量不断的攀升，规模不断扩大，如此规模的电站建成后如何保障电站发电量和运行状况呢?无人值守电站又应如何监测发电情况?这些问题影响着电站投资者的投资利益,务必及早解决。

二、采集通讯方案

 出于可靠性、先进性和经济性的多重考虑，采用GPRS光伏数据采集器进行现场设备的数据采集和远程通讯。光伏数据采集器通过RS485/422协议采集电站运行数据，包括逆变器、电表、气象站、汇流箱、直流柜、跟踪轴等。这些数据通过内置的GPRS/3G/4G通讯模块传输到互联网上，然后通过登录绿色电力网就可以方便的浏览数据和运行状况。

  GPRS采集器从通讯管理机的多余的上位485通讯接口采集数据，通过GPRS远传到绿色电力网云监控平台，一台GPRS采集器最多可以采集32台设备。

 名词解释：绿色电力网--是中国最大的第三方光伏电站监控数据管理服务平台,以优质的产品和技术来实现光伏电站智能管家服务。绿色电力网的光伏电站监控总量已突破1GW。

 如果通讯管理机没有多余的上位485口就采用从环网交换机的多余的上位485的通讯接口采集数据，通过规约转换器和远传工控机将电站数据进行远传到绿色电力网云计算中心。

 如果通讯管理机和环网交换机均无多余的上位485通讯接口就从远动管理机的多余的上位485接口采集数据通过规约转换器，通过远传工控机进行数据远传，原则上规约转换器和远传工控机都是一储一备的，进行双485的隔离，禁止外网对内网的干扰。最后实现数据的远程监控。

GPRS光伏数据采集器

•自行开发的嵌入式操作系统

•强大的485总线通讯（一根总线可连接N种不同协议和波特率的设备）

•较强的数据稳定性（数据掉包率控制在5‰左右）

•近500台应用实例，采集设备总量超过2000台

•兼容100家逆变器等设备品牌，成为通用性光伏数据采集器

•通过自行设计算法控制GPRS的数据流量

GPRS光伏数据采集器通过RS485/422 协议采集电站运行数据，包括逆变器、电表、气象站、汇流箱、直流柜、跟踪轴等。这些数据通过内置的GPRS网络通讯模块传输到互联网上，然后通过登录绿色电力网就可以方便的浏览数据和运行状况。

               GPRS+本地监控的光伏数据采集器技术参数

光伏智能通讯管理单元

适应性

n  可与SCSDA系统对接

n  数据交互协议modbus、101、104

n  最多可连接100台设备

智能

n  新型监控拓扑结构

n  组串、汇流箱、逆变器自定义报警

n  效率分析与自定义管理功能

特性

n  光伏专用管理机

n  参数自定义

n  多终端数据发送

光伏智能通讯管理单元通过RS485和以太网协议采集电站运行数据，包括逆变器、电表、气象站、汇流箱、直流柜、跟踪轴、开关柜、箱变等。这些数据通过内置的以太网通讯模块传输到本地监控电脑上，同时可通过GPRS或以太网口发送至绿色电力网或客户自己的远程数据中心。解决了光伏电站数据异地备份、数据远传、组串报警、效率分析等困扰客户的一系列难题。

                        现场安装

三、  光伏监控服务模式——已建电站方案

● 大型光伏电站加装远程监控       ● 分布式光伏电站加装远程监控

 对于新建分布式电站一台采集器最多可以采集16台设备，所监控设备间用RS485线进行手拉手方式进行连接一根总线到数据采集器，通过GPRS方式将数据远传到绿色电力网云计算中心。云计算中心为电站提供数据存储，数据分析，电站管理等服务。

对于后续深能南京能源控股公司下属已经建设运营中的电站加装远程监控，深能南京能源控股公司后台统一管理查看，方案如下。

(方案一)大型电站加装远程监控

从通讯管理机的485串口或以太网口采集数据

（方案1）说明：

方案适用于大型光伏电站

 本地监控系统和远程监控系统相对独立，互不影响。光伏数据采集器从通讯管理机（也叫通讯服务器或通讯采集器）的485串口或以太网口采集数据，通过采集器自带的GPRS进行远程数据发送至绿色电力网云计算中心，云中心为电站提供数据存储、数据分析和电站管理等服务，同时绿色电力网拥有的智能管家服务，可带来更为便捷的管理方式。该方式在实现远程监控同时，通过485方式和自行开发的采集器内置操作系统进行了双重隔离，确保站内本地监控系统不受外网的任何干扰。另外，一旦本地监控工作站由于某种原因停止工作，只要通讯管理机正常运行，绿色电力网云计算中心数据依然稳定，电站仍可进行数据管理。

大型电站加装远程监控(方案二)

从远动管理机的485串口或以太网采集数据

(方案2) 说明：

 本方案适用于大型光伏电站，本地监控系统和远程监控系统相对独立，互不影响。光伏数据采集器从远动管理机的485串口或以太网采集数据，通过采集器自带的GPRS进行远程数据发送至绿色电力网云计算中心，云中心为电站提供数据存储、数据分析和电站管理等服务，同时绿色电力网拥有的智能管家服务，可带来更为便捷的管理方式。该方式在实现远程监控同时，通过485方式和自行开发的采集器内置操作系统进行了双重隔离，确保站内本地监控系统不受外网的任何干扰。另外，一旦本地监控工作站由于某种原因停止工作，只要通讯管理机和远动管理机正常运行，绿色电力网云计算中心数据依然稳定，电站仍可进行数据管理。该项目采用的通讯管理机具备多余对外接口，或该项目整体只采集逆变器，被采集设备数量少，可通过一台或两台采集器即可完成数据远传。

大型电站加装远程监控(方案三)

从远动管理机的以太网口采集数据

（方案3）说明：

 本方案适用于大型光伏电站，本地监控系统和远程监控系统相对独立，互不影响。从远动管理机的以太网口采集数据，通过规约转换器进行数据格式转换以后，再由远传工控机通过电站现场自带路由器，将数据发送至绿色电力网云计算中心，云中心为电站提供数据存储、数据分析和电站管理等服务，同时绿色电力网拥有的智能管家服务，可带来更为便捷的管理方式。该方式在实现远程监控同时，通过规约转换器与远传工控机之间的485方式进行隔离，尽可能确保站内本地监控系统不受外网的任何干扰。另外，一旦本地监控工作站由于某种原因停止工作，只要通讯管理机和远动管理机正常运行，绿色电力网云计算中心数据依然稳定，电站仍可进行数据管理。该项目采用的通讯管理机不具备多余对外接口，项目整体被采集设备数量较多（可能包含汇流箱等设备），或只能通过以太网络进行对外传输。

大型电站加装远程监控(方案四)

规约转换器从交换机的以太网口采集数据，以环网广播或被动接收方式进行数据采集

（方案4）说明：

 本方案适用于大型光伏电站，本地监控系统和远程监控系统共用光纤环网。规约转换器从交换机的以太网口采集数据，以环网广播或被动接收方式进行数据采集，规约转换器进行数据格式转换以后，再由远传工控机通过电站现场自带路由器，将数据发送至绿色电力网云计算中心，云中心为电站提供数据存储、数据分析和电站管理等服务，同时绿色电力网拥有的智能管家服务，可带来更为便捷的管理方式。该方式在实现远程监控同时，通过规约转换器与远传工控机之间的485方式进行隔离，尽可能确保站内本地监控系统不受外网的任何干扰。另外，一旦本地监控工作站由于某种原因停止工作，只要通讯管理机和远动管理机正常运行，绿色电力网云计算中心数据依然稳定，电站仍可进行数据管理。该项目采用的通讯管理机不具备多余对外接口之外，项目整体被采集设备数量多（可能包含汇流箱等设备），或只能通过以太网络进行对外传输，同时远动管理机也不具备多余的对外数据接口。

大型电站加装远程监控(方案五)

通过设备厂家的采集器端口，采用光伏数据采集器进行数据采集

（方案5）说明：

 本方案适用于分布式电站，通过设备厂家的采集器端口，采用光伏数据采集器进行数据采集后，将数据发送至绿色电力网云计算中心，满足远程监控需求。绿色电力网云中心为电站提供数据存储、数据分析 电站管理等服务，同时绿色电力网拥有的智能管家服务，可带来更为便捷的管理方式。

四、方案优势

 双重监控平台，满足本地数据管理和远程数据查看，多样性的手机APP，给予更多便捷。

 数据备份功能，本地数据库出现问题，可进行数据补充和恢复，确保数据完善。

 本地维护难度降低。我方负责前端数据的稳定和通信，客户只需IT负责后端数据库，难度降低，不需专业人员即可搞定。

 整体监控费用直线下降。本地数据中心建设硬件成本上百万，软件成本上百万，费用难以控制。数据维护难度较高,监控中心升级换代实时性更新难度大,对升级和维护人员技术要求高,耗费人力周期长。

 保证数据的稳定性和安全性，保证客户利益。第三方保障数据公正性。

五、光伏电站数据云监控系统特点

 绿色电力网云监控管理平台，现今管理着超过1.2GW的光伏电站，采集、数据保障和云端服务一体化解决方案，为超过200家企业提升了光伏电站的管理性能，使得中国光伏电站的远程管理提高了一个台阶。

1.  云平台和采集器架构一体化，保证系统稳定性；

2.  后台管理系统经过3年多的使用验证，满足运行维护的基本需求；

3.  基于云计算的手机APP、多样化PC客户端等，让电站享受极致体验；

4.  WEBSERVICE等十几种对外数据开放接口，使数据分享和二次开发十分便利；

5.  优质的性价比可以提高客户满意度。

六、大型电站的第三方云监控应用优势

 针对大型光伏电站和分布式光伏电站存在一定意义上的差异，在进行光伏云监控系统实施过程中，也存在一定的区别。大型电站一般采取的是光纤环网形式，现场本地监控系统为必配，且和综自综保系统连接为一个整体，属于电力二次信息系统的一部分。

 根据国家电监会第5号令《电力二次系统安全防护规定》中要求，电力二次信息必须与广域网（互联网）进行有效隔离，可通过安装国家电网认证过的反向物理隔离装置来实现数据远传；

               大型电站光纤环网形式监控系统

 在这种情况下，由于安装了反向物理隔离装置，现场维护就变得比较麻烦，一旦出现数据传输上的任何问题，都需要有专人前往电站现场进行维护，维护成本较高，且该隔离装置价格昂贵，单个60,000元，必须成对使用。另外，光纤传输故障导致的监控数据丢失也会影响到远程监控数据获取。

 而采用我公司大型电站解决方案，在每一个MW的机房安装光伏数据采集器，从通讯管理机去获取数据，不受光纤系统的制约。且光伏数据采集器是一个标准化设备，运行的稳定可靠性较高；就算采集器出现故障，影响的也只是1个MW的数据，电站整体受影响程度小。而且出现故障以后，现场维护人员只需要更换一个备用采集器即可，自行在绿色电力网变更下采集器就完成操作了。

                      大型电站的第三方云监控应用

 还有就是，这种通过GPRS采集数据的方式，可以避免电站现场宽带路由器出现问题而导致的数据中断。由于光伏数据采集器采用的是利用汇编语言自行研发的操作系统，软硬件都设置了反向隔离措施，任何通过互联网下发的操作指令都无法通过采集器传递给下位机，确保了电力二次系统的安全性。

（注：当然有人会说很多西部电站移动网络信号不好，会导致通讯异常。其实作为大型地面光伏电站，由于地域较广，运维过程中对讲机也经常无法有效沟通，为了确保长期运维的便利性，安装一个移动通讯中继站是非常有必要的。一个中继站只需投入几万元，且后续维护可以交给移动通信运营商管理，不需要电站业主支付维护费用。）