專利名稱：基于以太網(wǎng)的太陽(yáng)能光伏智能電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及能源技術(shù)領(lǐng)域，是綜合互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、電力技術(shù)和自動(dòng) 控制技術(shù)提出的太陽(yáng)能光伏智能電站。
背景技術(shù)：
隨著太陽(yáng)能光伏技術(shù)的快速發(fā)展，一些大中型太陽(yáng)能光伏電站已進(jìn)入論證或建設(shè) 階段。然而，傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)電站監(jiān)控系統(tǒng)更多的只是監(jiān)視電站的運(yùn)行，控制功能很少，沒(méi) 有控制電站出力的功能。傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)電站中不設(shè)置蓄能模塊，使得太陽(yáng)能光伏發(fā)電系 統(tǒng)功率輸出不穩(wěn)定(主要是云對(duì)太陽(yáng)光照遮擋的不確定性引起的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)功 率輸出的隨機(jī)性和波動(dòng)性)，從而影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。大中型太陽(yáng)能光伏電站通常由多個(gè) 逆變器組成，這些逆變器通常都是獨(dú)立運(yùn)行。在逆變器功率輸出小于額定功率的30%或大 于額定功率的90%時(shí)，逆變效率明顯降低，如何均衡使用逆變器，使整個(gè)電站功率最大化輸 出一直是一個(gè)課題。傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)電站監(jiān)控系統(tǒng)具備的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和報(bào)表功能只是 滿足電站日常運(yùn)行的基本要求，不具備數(shù)據(jù)分析和專家判斷功能，無(wú)法給出運(yùn)行決策支持， 無(wú)法適應(yīng)未來(lái)大中型太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)電站商業(yè)化運(yùn)行的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為大中型太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)電站(包括大規(guī)?！拔蓓斢?jì)劃”)無(wú) 縫接入電網(wǎng)，并且經(jīng)濟(jì)和高效的運(yùn)行提供一種基于以太網(wǎng)的太陽(yáng)能光伏智能電站。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于以太網(wǎng)的太陽(yáng)能光伏智能電站，該電站包括直流輸入系統(tǒng)、交流輸出系 統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)，直流輸入系統(tǒng)包括蓄能模塊及太陽(yáng)能組件陣列；交流輸出系統(tǒng)包括以太網(wǎng) /串口轉(zhuǎn)換器、環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理器、數(shù)個(gè)直流配電箱、數(shù)臺(tái)逆變器、交流配電箱、電能計(jì)量 設(shè)備及變壓器；監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)終端、大屏顯示器、電力調(diào)度接口設(shè)備、以太網(wǎng)核心交換 機(jī)、兩臺(tái)數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)臺(tái)工作站；所述太陽(yáng)能組件陣列及蓄能模塊與直流配電箱通過(guò)直流電纜連接；蓄能模塊通過(guò) 通信線與以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器連接；直流配電箱與逆變器通過(guò)直流電纜連接、與以太網(wǎng)/串 口轉(zhuǎn)換器通過(guò)通信線連接；逆變器通過(guò)交流電纜與交流配電箱連接、通過(guò)以太網(wǎng)線與以太 網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器連接；交流配電箱通過(guò)交流電纜與電能計(jì)量設(shè)備連接，電能計(jì)量設(shè)備通過(guò) 交流電纜與變壓器連接，變壓器通過(guò)交流電纜連接電網(wǎng)；所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理器、以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器、工作站、大 屏顯示器、數(shù)據(jù)終端及電力調(diào)度接口設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)線與以太網(wǎng)核心交換機(jī)連接。本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)1)、以太網(wǎng)技術(shù)。設(shè)備與以太網(wǎng)核心交換機(jī)連接，組成一個(gè)基于以太網(wǎng)的局域網(wǎng) 絡(luò)；設(shè)備間通信均采用TCP/IP協(xié)議；數(shù)據(jù)交換采用特定的短消息、報(bào)文和文件方式。2)、智能控制技術(shù)。通過(guò)數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器可以控制直流配電箱、調(diào)配并網(wǎng)逆變器
3的直流輸入，同時(shí)控制并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行，以達(dá)到整個(gè)電站并網(wǎng)功率輸出最大化。3)、專家系統(tǒng)技術(shù)。集成于數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)的分析和專家判斷，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的影響電站發(fā)電效率的非功能性故障或 缺陷。從電站長(zhǎng)期運(yùn)行來(lái)看，這將有效提高電站的發(fā)電量。4)、太陽(yáng)能光伏穩(wěn)定并網(wǎng)技術(shù)。通過(guò)數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器可以協(xié)調(diào)太陽(yáng)能組件陣列 和蓄能模塊的功率輸出，使整個(gè)系統(tǒng)并網(wǎng)功率輸出變化在電網(wǎng)允許的范圍內(nèi)。解決傳統(tǒng)的 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)功率輸出不穩(wěn)定(主要是云對(duì)太陽(yáng)光照遮擋的不確定性引起的太陽(yáng) 能光伏發(fā)電系統(tǒng)功率輸出不穩(wěn)定)對(duì)電網(wǎng)的影響等問(wèn)題。本實(shí)用新型通過(guò)構(gòu)建太陽(yáng)能光伏智能電站，可以解決傳統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng) 功率輸出不穩(wěn)定對(duì)電網(wǎng)的影響，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏電站無(wú)縫接入電網(wǎng)；通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)、智能 技術(shù)的應(yīng)用和系統(tǒng)故障自動(dòng)定位，可以提高電站的整體發(fā)電效率，縮短系統(tǒng)故障排除時(shí)間， 提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，同時(shí)可以大大的提高電站的工作和管理效率。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實(shí)用新型直流配電箱結(jié)構(gòu)示意圖圖3是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)上傳處理流程示意圖圖4是本實(shí)用新型參數(shù)下傳處理流程示意圖圖5是本實(shí)用新型運(yùn)營(yíng)指令處理流程圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。參閱圖1，本實(shí)用新型包括直流輸入系統(tǒng)、交流輸出系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)。其中直流輸 入系統(tǒng)由太陽(yáng)能組件陣列1、蓄能模塊2組成，是電能的來(lái)源，根據(jù)電站設(shè)計(jì)配置；交流輸出 系統(tǒng)由數(shù)臺(tái)逆變器6、直流配電箱3、以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5、交流配電箱、電能計(jì)量設(shè)備及變 壓器組成，是可靠的、安全的和高效率的把直流變成交流，并輸送到電網(wǎng)和負(fù)載的系統(tǒng)；智 能監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)終端、大屏顯示器、電力調(diào)度接口設(shè)備、以太網(wǎng)核心交換機(jī)、兩臺(tái)數(shù)據(jù)及 應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)臺(tái)工作站組成；用于配置、計(jì)劃、監(jiān)視、控制電站各模塊指標(biāo)，保證電站正常 工作。太陽(yáng)能組件陣列1與直流配電箱3通過(guò)直流電纜連接，太陽(yáng)能組件1輸出的直流 電流通過(guò)這些直流電纜匯集到直流配電箱3。蓄能模塊2采用蓄電池(如鈉硫電池、鋰電池)等形式存儲(chǔ)電能，并與直流配電箱 3通過(guò)直流電纜連接，蓄能模塊2輸出的直流電流通過(guò)這些直流電纜匯集到直流配電箱3 ； 蓄能模塊2通過(guò)RS232/485通信線與以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5連接，采用通信協(xié)議，使得數(shù)據(jù) 及應(yīng)用服務(wù)器14可以監(jiān)控蓄能模塊2工作狀態(tài)。直流配電箱3與逆變器6通過(guò)直流電纜連接，直流配電箱3與以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換 器5通過(guò)RS232/485通信線連接；控制指令通過(guò)以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5的RS232/485接口 發(fā)送到直流配電箱3的控制主板；控制主板根據(jù)指令控制直流配電箱3內(nèi)的接觸器或繼電 器完成相應(yīng)動(dòng)作，使得直流配電箱3能夠按照以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5的指令把電能分配到指定的逆變器。逆變器6通過(guò)交流電纜與交流配電箱9連接，逆變器6輸出的交流電能通過(guò)這些 交流電纜匯集到交流配電箱9 ；逆變器6通過(guò)以太網(wǎng)線與以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5連接，采用 TCP/IP通信協(xié)議；數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器14通過(guò)這些連接監(jiān)控逆變器6的工作狀態(tài)。交流配電箱9通過(guò)交流電纜與電能計(jì)量設(shè)備19連接，電能計(jì)量設(shè)備19計(jì)量通過(guò) 的交流電能；電能計(jì)量設(shè)備19通過(guò)交流電纜與變壓器11連接；電能通過(guò)升壓變壓器后，并 入電網(wǎng)12。環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理器4、以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5、數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器14、工作站15、 大屏顯示16、數(shù)據(jù)終端17和電力調(diào)度接口設(shè)備18通過(guò)以太網(wǎng)線與以太網(wǎng)核心交換機(jī)13連 接，采用TCP/IP通信協(xié)議。這些設(shè)備之間通過(guò)報(bào)文格式進(jìn)行信息交換。數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器14以雙機(jī)集群方式運(yùn)行，在正常工作狀態(tài)時(shí)，兩臺(tái)服務(wù)器可以 以負(fù)載均衡方式承擔(dān)處理任務(wù)；當(dāng)其中一臺(tái)發(fā)生故障或技術(shù)性停機(jī)時(shí)，另一臺(tái)能接管及運(yùn) 行所有的處理任務(wù)，且對(duì)業(yè)務(wù)處理不會(huì)造成中斷。工作站15管理本地和遠(yuǎn)程通信(包括手機(jī)短消息、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端等)，實(shí)現(xiàn)本地/ 遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、在線故障診斷和排除。電力調(diào)度接口設(shè)備18與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)連接，通過(guò)報(bào)文實(shí)時(shí)上傳本發(fā)電系統(tǒng)的狀 態(tài)和記錄等；同時(shí)接收電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的調(diào)度指令，本發(fā)電系統(tǒng)以調(diào)度指令規(guī)定的出力 要求(0-110%的額定功率范圍)進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電。若發(fā)電功率比較大，需要10KV中壓并網(wǎng)，電站將不直接給負(fù)載10供電。并將在交 流配電箱9與10KV電網(wǎng)12之間架設(shè)升壓變壓器11。對(duì)于大型的太陽(yáng)能并網(wǎng)電站，由于受天氣影響，太陽(yáng)光照的不確定性將直接影響 系統(tǒng)電能輸出的穩(wěn)定性，從而影響到電網(wǎng)的調(diào)度。為了增強(qiáng)電站的可調(diào)度性能，需要在并網(wǎng) 系統(tǒng)中配置蓄能模塊2，當(dāng)太陽(yáng)光照突然減弱時(shí)，智能監(jiān)控系統(tǒng)控制將蓄能模塊2存儲(chǔ)的能 量通過(guò)系統(tǒng)輸出到電網(wǎng)12，并通知電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)以便其完成相應(yīng)的調(diào)度操作。本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)1)交流輸出系統(tǒng)交流輸出系統(tǒng)的主要功能是可靠的、安全的和高效率的把直流變成交流，并輸送 到電網(wǎng)12和負(fù)載10。逆變器6將直流輸入轉(zhuǎn)換為交流輸出，同時(shí)接受監(jiān)控系統(tǒng)的指令，并根據(jù)指令運(yùn) 行，上傳有關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型中的逆變器有兩個(gè)特點(diǎn)一是逆變器采用了以太網(wǎng) 接口，大大的提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性以及信息傳輸速率，二是逆變器的交流功率輸出可控 (逆變器可以根據(jù)指令允許輸出功率為0%到110%的額定功率)，這點(diǎn)不僅可以保證整個(gè) 太陽(yáng)能光伏電站并網(wǎng)功率的穩(wěn)定性，減小傳統(tǒng)太陽(yáng)能光伏電站并網(wǎng)功率的不穩(wěn)定性對(duì)電網(wǎng) 的不良影響，而且也為大規(guī)模太陽(yáng)能光伏電站接入電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)創(chuàng)造了可調(diào)度性條件。以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5為通用設(shè)備，它提供串口到以太網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)絡(luò)到串口的 數(shù)據(jù)雙向透明傳輸，可以使原不具備網(wǎng)絡(luò)功能的串口設(shè)備立即聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散的串口網(wǎng)絡(luò) 化管理。通過(guò)以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5、上層設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器(數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器14)可 以使用以太網(wǎng)協(xié)議與下層設(shè)備包括數(shù)臺(tái)逆變器6、數(shù)個(gè)直流配電箱3和蓄能模塊2進(jìn)行通 信，提高通信效率和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器下發(fā)的指令、控制策略或運(yùn)行參數(shù)(包括并網(wǎng)功率輸出上限要求、并網(wǎng)功率輸出穩(wěn)定性要求、系統(tǒng) 最大效率運(yùn)行要求、逆變器運(yùn)行調(diào)配要求、系統(tǒng)故障檢測(cè)指令等)，并將相應(yīng)的指令或參數(shù) 下發(fā)到所連接的下層設(shè)備，使得監(jiān)控系統(tǒng)可以監(jiān)控所連接的下層設(shè)備，如逆變器6、直流 配電箱3和蓄能模塊2的工作。同時(shí)將下層設(shè)備和自身的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息及時(shí)上傳給 監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器。參閱圖2，直流配電箱3由主控板、若干接觸器、接線端址、直流連接線纜、控制和 通信線纜組成，連接以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器的通信接口采用RS232/485 ；直流配電箱3根據(jù)以 太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5中轉(zhuǎn)的指令，控制相應(yīng)接觸器的開合，從而控制逆變器6的直流輸入。2)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電站設(shè)備管理、運(yùn)行/參數(shù)管理、智能集群控制、數(shù)據(jù)管理、故障管 理、專家系統(tǒng)、用戶管理和環(huán)境數(shù)據(jù)采集功能。a、設(shè)備管理設(shè)備管理的目的是靈活啟用或禁用各模塊設(shè)備以及配置各設(shè)備的基本運(yùn)行參數(shù)， 方便電站硬件設(shè)備的維護(hù)。管理行為主要包括新增設(shè)備、參數(shù)配置、刪除設(shè)備、設(shè)備停用、設(shè) 備啟用以及設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)等。設(shè)備管理對(duì)象包括太陽(yáng)能組件陣列、蓄能模塊、逆變器、以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器、交 流配電箱、直流配電箱、變壓器。運(yùn)行/參數(shù)管理。電站運(yùn)行管理包括系統(tǒng)參數(shù)的配置生成、下發(fā)、同步和維護(hù)等。參數(shù)類別可以分為 三大類配置類(1000系列)、通信類(2000系列)和運(yùn)營(yíng)類(3000系列)。b、故障管理故障管理包括三方面內(nèi)容一、對(duì)電站設(shè)備工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)設(shè)備指標(biāo)超過(guò)規(guī) 定范圍的情況給予提示，并在必要的情況下自動(dòng)做出保護(hù)處理；二、對(duì)功率、電壓等輸出指 標(biāo)超過(guò)預(yù)定范圍，進(jìn)行報(bào)警，并通知運(yùn)行管理部分進(jìn)行控制；三、故障自診斷/設(shè)備自動(dòng)隔 離功能。例如出現(xiàn)太陽(yáng)能組件陣列輸入故障，將由數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器14自動(dòng)/人工發(fā)起故 障自診斷指令，啟動(dòng)故障自診斷程序，并下發(fā)給相應(yīng)指令集合給所連接的直流配電箱3和 逆變器6，分別診斷可能存在故障的太陽(yáng)能組件陣列的每一串，最后故障定位到特定的串。 通過(guò)直流配電箱3的控制，將該串自動(dòng)隔離，以免影響其他太陽(yáng)能組件串的工作。與傳統(tǒng)的 太陽(yáng)能組件方陣人工故障定位/設(shè)備隔離相比，本實(shí)用新型的故障自診斷功能將大大縮短 故障定位的時(shí)間，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和電站的管理水平。c、數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理是對(duì)電站設(shè)備指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并提供歷史查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表輸出。專家系統(tǒng)集成于監(jiān)控系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析和專家判斷，可以及時(shí)發(fā) 現(xiàn)系統(tǒng)中存在的影響電站發(fā)電效率的非功能性故障或缺陷。例如系統(tǒng)調(diào)試完成后，各子電 站的發(fā)電效率和發(fā)電功率曲線有一個(gè)參考值，隨著時(shí)間的推移，太陽(yáng)能組件效率有一定的 衰減，其他設(shè)備的損耗也逐漸加大，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，通過(guò)時(shí)間上縱向和系統(tǒng)或設(shè)備間的橫向 分析比較和計(jì)算，再結(jié)合專家系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)值，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的影響電站發(fā)電效 率的非功能性故障或缺陷。從電站長(zhǎng)期運(yùn)行來(lái)看，這將有效提高電站的發(fā)電量。d、用戶管理[0051]用戶管理是管理電站控制系統(tǒng)的操作者的帳號(hào)、權(quán)限。包括新增用戶、修改用戶、 刪除用戶、鎖定用戶、用戶信息管理。用戶信息主要包括用戶名，密碼，有效起止日期，權(quán)限 級(jí)別(角色)，緊急聯(lián)系方式，Email (接收系統(tǒng)相關(guān)通知等)，用戶狀態(tài)(鎖定/正常)。e、環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理通過(guò)環(huán)境數(shù)據(jù)采集器4，監(jiān)控系統(tǒng)可以得到環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、太陽(yáng)輻照 等參數(shù)。環(huán)境數(shù)據(jù)采集器4的通信接口為以太網(wǎng)。本實(shí)用新型工作流程本實(shí)用新型工作流程分為兩個(gè)部分。發(fā)電部分(直流輸入系統(tǒng)和交流輸出系統(tǒng)) 和監(jiān)控部分。1)發(fā)電部分(直流輸入系統(tǒng)和交流輸出系統(tǒng))當(dāng)有太陽(yáng)光照時(shí)，太陽(yáng)能組件陣列1產(chǎn)生直流電能，通過(guò)直流配電箱3的匯集和調(diào) 配，輸入到逆變器6的直流輸入端，通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電能，交流電能再通過(guò)逆變器6 的交流輸出端匯集到交流配電箱9，通過(guò)交流配電箱9直接供給本地負(fù)載10或經(jīng)過(guò)電能計(jì) 量設(shè)備19到升壓變壓器11的輸入端，再通過(guò)升壓變壓器11的輸出端最終并入電網(wǎng)12。當(dāng)電網(wǎng)調(diào)度對(duì)輸入并網(wǎng)功率輸出穩(wěn)定性有要求的情況下，在由于云層遮擋太陽(yáng)光 照變化不定時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5控制蓄能模塊2和逆變器6的運(yùn)行，實(shí) 現(xiàn)并網(wǎng)功率輸出變化率在允許的范圍內(nèi)。2)監(jiān)控部分(監(jiān)控系統(tǒng))監(jiān)控部分工作流程包括系統(tǒng)配置、調(diào)度運(yùn)營(yíng)參數(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障管理、報(bào)表、專家 系統(tǒng)。a、系統(tǒng)配置監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行前，需要對(duì)其進(jìn)行配置。包括硬件配置、軟件配置和應(yīng)用配置。硬件配置包括太陽(yáng)能電池組件陣列1、蓄能模塊2、直流配電箱3、以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn) 換器5、環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理器4、逆變器6、電能計(jì)量設(shè)備10、變壓器11、兩臺(tái)數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù) 器14、數(shù)臺(tái)工作站(包括參數(shù)、報(bào)表、消息管理、本地/遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控)15、數(shù)據(jù)終端17、大屏 顯示16、電網(wǎng)調(diào)度接口設(shè)備18、以太網(wǎng)核心交換機(jī)13以及設(shè)備供電、以太網(wǎng)絡(luò)和通信連接。軟件配置包括各個(gè)設(shè)備的系統(tǒng)軟件(包括數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、操作系統(tǒng)軟件)、應(yīng)用軟件 和第三方軟件。調(diào)度運(yùn)營(yíng)參數(shù)每日運(yùn)營(yíng)開始，數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器14首先通過(guò)電網(wǎng)調(diào)度接口設(shè)備18，上傳系統(tǒng)工 況(包括峰值功率和電站效率等數(shù)據(jù))，調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)調(diào)度運(yùn)營(yíng)參數(shù)(包括允許并網(wǎng)功率限 值、允許并網(wǎng)功率變化率等)；數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器14根據(jù)這些參數(shù)，生成系統(tǒng)當(dāng)天運(yùn)行的本 地參數(shù)并通過(guò)以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5下發(fā)給逆變器6、工作站15和環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理器4 以及相關(guān)設(shè)備。實(shí)時(shí)監(jiān)控當(dāng)太陽(yáng)輻照逐漸增強(qiáng)時(shí)，數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器14逐個(gè)啟動(dòng)和投入逆變器6進(jìn)行并網(wǎng) 發(fā)電；并協(xié)調(diào)蓄能模塊2和逆變器6的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)功率輸出變化率在允許的范圍內(nèi)。同 時(shí)，以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器5將采集到的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)以及故障信息及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)及應(yīng)用 服務(wù)器14。通過(guò)監(jiān)控工作站15和大屏顯示器可以直觀的看到系統(tǒng)的運(yùn)行情況(包括直流
7輸入實(shí)時(shí)曲線、并網(wǎng)功率實(shí)時(shí)曲線、系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)及故障信息等)。管理人員通過(guò)數(shù)據(jù)終端(包括手機(jī)短消息、遠(yuǎn)程Internet終端等等)可以查看系 統(tǒng)運(yùn)行情況，有權(quán)限的管理人員還可以通過(guò)這些數(shù)據(jù)終端向系統(tǒng)發(fā)出控制指令。故障管理在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備指標(biāo)超過(guò)規(guī)定范圍的情況，系統(tǒng)給予提示，并在必要的情 況下自動(dòng)做出保護(hù)處理；對(duì)功率、電壓等輸出指標(biāo)超過(guò)預(yù)定范圍，進(jìn)行報(bào)警，并通知運(yùn)行管 理部分進(jìn)行控制。在系統(tǒng)可能存在故障的情況下，系統(tǒng)可以啟動(dòng)故障自診斷/設(shè)備自動(dòng)隔離。如前 所述的太陽(yáng)能組件陣列輸入故障，或者其他設(shè)備的故障等。報(bào)表在每日運(yùn)營(yíng)結(jié)束后，可以查看并打印當(dāng)天的報(bào)表，通過(guò)報(bào)表可以了解系統(tǒng)的運(yùn)行 情況。包括發(fā)電量、各種曲線圖、設(shè)備的狀態(tài)、故障及維修信息、系統(tǒng)操作員的操作日志等寸。同時(shí)隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增長(zhǎng)，還可以查看并打印月報(bào)表、年報(bào)表、限定時(shí)段內(nèi)的報(bào)表寸寸。專家系統(tǒng)隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，可以利用集成于監(jiān)控系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù) 的分析和專家判斷，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的影響電站發(fā)電效率的非功能性故障或缺 陷。從電站長(zhǎng)期運(yùn)行來(lái)看，這將有效提高電站的發(fā)電量。b、系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程數(shù)據(jù)上傳參閱圖3，設(shè)備數(shù)據(jù)生成后，設(shè)備應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)的合法性進(jìn)行檢查，然后按照數(shù)據(jù)的分 類通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊分別向上發(fā)送至監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)將數(shù)據(jù)保存到本地的存儲(chǔ)介質(zhì)中；監(jiān) 控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收模塊接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)檢查模塊進(jìn)行檢查，并將數(shù)據(jù)入 庫(kù)，同時(shí)根據(jù)需要通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊轉(zhuǎn)發(fā)到其它設(shè)備或系統(tǒng)接口。參數(shù)下傳參閱圖4，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)通過(guò)參數(shù)判斷模塊對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行分析，對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)自身 使用的參數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)的特性通過(guò)參數(shù)使用模塊啟用該參數(shù)，同時(shí)將該參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù) 入庫(kù)模塊保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)需要下載的參數(shù)，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊將參數(shù)主動(dòng)下 發(fā)到需要該參數(shù)的設(shè)備中；設(shè)備的參數(shù)接收模塊接收到來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)的參數(shù)后，根據(jù)參數(shù) 的特性通過(guò)參數(shù)使用模塊啟用或保存接收到的參數(shù)。指令處理參閱圖5，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)接收電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)或其它遠(yuǎn)程控制終端發(fā)來(lái)的運(yùn)營(yíng)指令，也 可通過(guò)操作員的輸入由指令生成模塊向設(shè)備發(fā)出運(yùn)營(yíng)指令。對(duì)于不同的指令，監(jiān)控系統(tǒng)的 指令判斷模塊會(huì)判斷指令時(shí)針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)本身還是針對(duì)設(shè)備，對(duì)于應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)自身的 指令，監(jiān)控系統(tǒng)響應(yīng)該指令并將指令保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)于針對(duì)設(shè)備的指令，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò) 指令轉(zhuǎn)發(fā)模塊將指令發(fā)送到設(shè)備中。設(shè)備接收到來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)的指令后，通過(guò)指令執(zhí)行模 塊響應(yīng)該指令并保存到日志中。
權(quán)利要求一種基于以太網(wǎng)的太陽(yáng)能光伏智能電站，其特征在于該電站包括直流輸入系統(tǒng)、交流輸出系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)，直流輸入系統(tǒng)包括蓄能模塊及太陽(yáng)能組件陣列；交流輸出系統(tǒng)包括以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器、環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理器、數(shù)個(gè)直流配電箱、數(shù)臺(tái)逆變器、交流配電箱、電能計(jì)量設(shè)備及變壓器；監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)終端、大屏顯示器、電力調(diào)度接口設(shè)備、以太網(wǎng)核心交換機(jī)、兩臺(tái)數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)臺(tái)工作站；所述太陽(yáng)能組件陣列及蓄能模塊與直流配電箱通過(guò)直流電纜連接；蓄能模塊通過(guò)通信線與以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器連接；直流配電箱與逆變器通過(guò)直流電纜連接、與以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器通過(guò)通信線連接；逆變器通過(guò)交流電纜與交流配電箱連接、通過(guò)以太網(wǎng)線與以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器連接；交流配電箱通過(guò)交流電纜與電能計(jì)量設(shè)備連接，電能計(jì)量設(shè)備通過(guò)交流電纜與變壓器連接，變壓器通過(guò)交流電纜連接電網(wǎng)；所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理器、以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器、工作站、大屏顯示器、數(shù)據(jù)終端及電力調(diào)度接口設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)線與以太網(wǎng)核心交換機(jī)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于以太網(wǎng)的太陽(yáng)能光伏智能電站，該電站包括直流輸入系統(tǒng)、交流輸出系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)，直流輸入系統(tǒng)包括蓄能模塊及太陽(yáng)能組件陣列；交流輸出系統(tǒng)包括以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器、環(huán)境數(shù)據(jù)采集管理器、數(shù)個(gè)直流配電箱、數(shù)臺(tái)逆變器、交流配電箱、電能計(jì)量設(shè)備及變壓器；監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)終端、大屏顯示器、電力調(diào)度接口設(shè)備、以太網(wǎng)核心交換機(jī)、兩臺(tái)數(shù)據(jù)及應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)臺(tái)工作站。本實(shí)用新型消除了傳統(tǒng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)功率輸出不穩(wěn)定對(duì)電網(wǎng)的影響，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏電站無(wú)縫接入電網(wǎng)；通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)、智能技術(shù)的應(yīng)用和系統(tǒng)故障自動(dòng)定位，提高電站的整體發(fā)電效率，縮短系統(tǒng)故障排除時(shí)間，同時(shí)大大提高了電站的工作和管理效率。
文檔編號(hào)H02J3/38GK201608541SQ20092028716
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者陳偉 申請(qǐng)人:上海紐恩新能源科技有限公司