1．2．5 实际案例

某新能源有限公司20MW光伏发电集中成片示范项目按照数字化光伏电站监控系统硬件单元来配置硬件产品， 分为环境气象站、数据存储显示及上传系统、数据采集通讯系统、软件管理系统四个部分。可以实现：光伏电站的数据采集、协议转换、电压转换、网络通讯、数据存储、数据显示、数据操作、数据上传等功能。

（1） 气象站

硬件设备由辐照仪、风速仪、风向仪、电池板温度传感器、环境温湿度传感器、监测控制盒、三角支架组成。环境设备固定安装在德容子电站楼顶上，通过RS485屏蔽双绞线接入到逆变器房，通过WL无线采集器将数据传输到总部上位机进行数据通讯，同时系统采集环境监测站的太阳辐照度、环境温湿度、电池板温度、风速、风向环境实时数据。

（2）数据存储显示及上传系统

在数据处理及存储系统中，以工控机为核心，旨在为电站项目构建电站本地／远程数据库，实现电站数据本地的存储和处理以及满足鉴衡数据验收要求。数据存储及显示系统可上传逆变器设备运行数据和包括辐照度、日发电量、总发电量、CO2减排量，组件温湿度，环境温湿度在内的实时信息。 为保证整个数据系统的稳定和安全性，在主站数据处理及存储系统中，主要设备包括：

1．工控机及显示器1套：用于值班人对监控装置的动态参数进行数据采集和数据存储，建立设备状态综合数库，并预留扩展空间。配备19寸显示器及键鼠，用于整个监控系统的维护、管理，可完成数据库的定义、修改，系统参数的定义、修改，报表的制作、修改，以及网络维护、系统诊断；

2．网络交换机1台：24口机架式网络交换机传输速率100Mbps，与服务器进行数据交换；

3．智能通讯前端服务器1台：光伏电站所有数据通过智能通讯前端服务器SmartLogg300将数据从本地上传至鉴衡数据中心；

4．UPS不间断电源：保护系统在突然断电而影响正常工作，导致设备造成损害；

5．PC机操作站：用于整个监控系统的维护、管理，可完成数据库的定义、修改，系统参数的定义、修改，报表的制作定义、修改，系统参数的定义、修改，报表的制作、修改，以及网络维护、系统诊断等工作； 以上设备集成在1台标准42U通讯柜中，机柜内配置必要的数据通讯模块，电源模块，防雷保护模块、断路保护模块等。

（3）数据采集通讯系统

电站现场设备监测点分散广、距离远的特点，数据采集通讯系统主要以WLAN为通讯传输方式。通过与业主沟通，数据采集通讯系统拟采用有线＋无线结合的方式通讯

2．光伏功率预测系统

2．1 什么是光伏功率预测

太阳能发电等可再生能源发电具有间歇性强、突变性大、可调度性弱等特点，大规模接入后对电网运行会产生较为明显的影响。该项技术是提高电网调峰能力、增强电网接纳光电的能力、改善电力系统运行安全性与经济性的最为有效、经济的手段之一。从发电企业角度考虑，精准的光伏功率预测将使得光电可以积极地参与市场竞争，规避由供电的不可靠性而受到的经济惩罚。

打个比方，一个有1000人的小区楼下有一个储蓄所。这个储蓄所日常有50万的现金就可以应对1000人存取款。几年后这个地方又盖了好几个小区。这时候50万的现金储备就肯定不够用了。这时候就要对日常的存取款量进行分析，上级银行会根据数据分析是增加现金储备，还是新增营业网点。

2．2 光伏功率的重要作用

光伏发电具有间歇性、随机性和波动性，由此给电网的安全运行带来了一系列问题，电网调度部门传统的做法只能采取拉闸限电这样的办法。随着光伏发电站电网电源结构比重的增加，光伏功率预测系统变得尤为重要，光伏功率预测越准，光伏并网给电网的安全运行带来的影响就越小，就能够有效的帮助电网调度部门做好各类电源的调度计划。光伏功率预测越准，电网就会减少光伏限电，由此大大提高了电网消纳阳光的能力，进而减少了由于限电给光伏业主带来的经济损失，增加了光伏电站投资回报率。

国际上最早进行光伏预测研究的是美国科学家Jensenius，他在1981年提出了利用模式输出统计系统进行光伏预测的方法。

1．短期预测电站次日0时至未来72小时的功率预测，时间分辨率为15分钟一个点，按调度要求进行自动上传。

2．超短期预测电站未来15分钟至4小时的功率预测，时间分辨率为15分钟一个点，每15分钟滚动上传至调度。

光功率预测是监控的一种，由于专业性极强，且只针对电网。除了技术人员很少了解这种设备的存在。我们可以认为这种系统是不友好的。其实光伏系统里还有很多“不友好的系统”。

3 “不让我们看的”监控系统

3．1 电力系统安全性的重要

现在电力安全已经成为一个世界性问题，经济越发展，由电力系统造成的影响就越大，由电网造成的经济及政治的事件在国内外也屡见不鲜。说到电力安全生产，人们往往想到的是不发生人身伤亡事故，不发生主要设备损坏事故，不发生火灾，不发生系统大面积停电事故。大电力系统具有明显的优越性，可以合理开发与利用能源，节省投资与运行费用，增加对用户的供电安全性等。各个地区可以互相交换电力，如我国从华中电网向华东上海和广东供电． 但是大电网也带来潜在威胁如局部电网某些个别问题，特别是个别地

区，设备发生事故，影响将波及邻近的广大地区，引起连锁反应，发生大面积停电事故。仅2003 年，美国、加拿大、英国等国相继出现大面积停电事故，其中8月14日美国及加拿大出现的大面积停电事故波及24000多平方公里、受影响的人达500 万，仅美国纽约地区就停电29小时，经济损失达120美元。

光伏发电要并入国家电网，就必须受到国家电网的控制和调度。一个光伏发电系统，从变压器开始到并网点之间的所有设备，断路器、负荷开关、测量设备都需要被电网监控，而且是电网的专网监控。设备被监控是因为，是因为要调度。电网专网监控，是为了电网安全。

3．2电力系统“远动”和“四遥”

由于电能生产的特点，能源中心和负荷中心一般相距甚远，电力系统分布在很广的地域，其中发电厂、变电所、电力调度中心和用户之间的距离近则几十公里，远则几百公里甚至数千公里。要管理和监控分布甚广的众多厂、所、站和设备、元器件的运行工况，已不能用通常的机械联系或电联系来传递控制信息或反馈的数据，必须借助于一种技术手段，这就是远动技术。

它将各个厂、所、站的运行工况（包括开关状态、设备的运行参数等）转换成便于传输的信号形式，加上保护措施以防止传输过程中的外界干扰，经过调制后，由专门的信息通道传送到调度所。在调度所的中心站经过反调制，还原为原来对应于厂、所、站工况的一些信号再显示出来，供给调度人员监控之用。调度人员的一些控制命令也可以通过类似过程传送到远方厂、所、站，驱动被控对象。这一过程实际上涉及遥测、遥信、遥调、遥控，所以，远动技术是四遥的结合。

3．2．1 遥测

遥测信息是RTU采集到的电力系统运行的实时参数，如发电机出力，母线电压，系统中的潮流，有功负荷和无功负荷，线路电流，电度量等测量信息。

目前我们能见到监控系统，用于电站运维的监控系统。都属于“遥测”这个范畴。主要的功能就是“能看见”看见电流、电压的数据。如果用高灵敏度的测量仪器，就能做到“看的清”。但是我们在“遥测”这次个层面上只能做到“看”，而不能“动”。

3．2．2 遥信

遥信功能通常用于测量下列信号，开关的位置信号、变压器内部故障综合信号、保护装置的动作信号、通信设备运行状况信号、调压变压器抽头位置信号。

说的简单些，汇流箱里面有16个熔丝、一个断路器、一个防雷器。

如果这18个设备都正常，在计算机系统里就显示18个“0”如果有几个不工作了，就显示相应的几个“1”。

不过，目前从成本和必要性来说。汇流箱、直流柜、逆变器都不会被“遥信”。

3．2．3 遥控

远程控制。接受并执行遥控命令，主要是分合闸，对远程的一些开关控制设备进行远程控制。

调度中心对远端的光伏电站并网点进行分合闸的操作，这个操作是电力系统做的，业主做不了，也不能让业主操作。

3．2．4 遥调

接受并执行遥调命令，对远程的控制量设备进行远程调试，如调节发电机输出功率。光伏电站没有机械部件，能够被遥调的设备不多。但是在电力系统中的作用非常重要。

作者：张喆