光伏电站电力监控系统设计与选型方案

1  概述

当今世界，煤炭、石油等化石能源频频告急，环境污染问题日益严峻。而太阳能作为具潜力的可再生能源，因其储量的无限性、存在的普遍性、利用的清洁性以及实用的经济性，越来越被人们所青睐。大力发展光伏产业、积极开发太阳能，在全球范围得到了空前重视，已成为各国可持续发展战略的重要组成部分。光伏产业也称太阳能电池产业，即利用太阳能级半导体电子器件吸收太阳光辐射能，并使之转换为电能的产业。

光伏电站主要由光电池阵列、汇流箱、低压直流柜、逆变柜、交流低压柜、升压变压器等组成，后产生的高压交流直接并入电网。针对每个环节电力参数检测的需要，安科瑞公司推出了AGF系列光伏汇流采集装置、PZ系列直流检测仪表及ACR系列电力质量分析仪，分别应用于汇流箱、直流柜及交流柜中，并通过Acrel-3000 V8.0光伏电力监控系统实现后台集中监控。

Acrel-3000 V8.0光伏发电监测系统是上海安科瑞电气股份有限公司针对太阳能发电系统开发的软件平台，可对太阳能光伏电站里的电池阵列、汇流箱、逆变器、交直流配电柜、太阳跟踪控制系统等设备进行实时监测和控制，通过各种样式的图表及数据快速掌握电站的运行情况，其友好的用户界面、强大的分析功能、完善的故障报警确保了太阳能光伏发电系统的完全可靠和稳定运行。

2  光伏电站电力监控表计

AGF系列光伏汇流采集装置是专门应用于智能光伏汇流箱，用于监测光电池阵列中电池板运行状态，光电池电流测量，汇流箱中防雷器状态采集、直流断路器状态采集、继电器接点输出，带有风速、温度、辐照仪等传感器接口，装置带有RS485接口可以把测量和采集到的数据和设备状态上传。

PZ系列直流检测仪表是针对直流屏、太阳能供电、电信基站等应用场合而设计的，该系列仪表可测量直流系统中的电压、电流、功率、正向与反向电能。既可用于本地显示，又能与工控设备、计算机连接，组成测控系统。

仪表可具有RS-485 通讯接口，采用Modbus-RTU 协议；可带模拟量输出、继电器报警输出、开关量输入/输出。根据不同要求，通过仪表面板按键，对变比、报警、通讯、开关量输出进行设置与控制。

 

3 光伏电站电力监控系统表计的选型方案

应用场合		型号	主要功能
汇流采集		AGF	4-16路DC0-20A输入，3路开关量输入，4种类型模拟量信号输入，2路继电器输出，防雷光电隔离，RS485/Modbus-Rtu协议，精度0.5级
直流屏		PZ72-DE	直流电压、电流、功率、电能（正向与反向）测量；RS485/Modbus协议、LED显示
		PZ72L-DE	直流电压、电流、功率、电能（正向与反向）测量；RS485/Modbus协议、LCD显示
		PZ300-DE	直流电压、电流、功率、电能（正向与反向）测量；RS485/Modbus协议、LCD显示、导轨式安装
配电柜		ACR330ELH	三相I、U、kW、kvar、kVA、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ；四象限电能计量；THDuTHDi、HRUn/HRIn（2-31次各次谐波分量）；CF（电压波峰系数）、THFF（电话波形因子）、KF（电流K系数）、εu（电压不平衡度）、εi（电流不平衡度）计算；电网电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；RS485/Modbus、大屏幕点阵式LCD图形显示、全中文菜单

 

4  光伏电站电力监控系统

4.1 光伏发电监测系统组网示意图

 

4.2 软件功能

u       实时监测太阳能电池板的电压、电流及其运行状况

u       防雷器状态、断路器状态采集与显示

u       实时监控逆变器工作状态，监测其故障信息

u       系统详细运行参数显示

u       故障记录及报警

u       具有电量累计、系统分析、历史记录功能

u       简单易用的参数设置功能

 

4.3 软件界面

监控系统提供功能选择画面，并对光伏阵列现场环境进行实时监测与显示，如室外温度值、湿度百分比、光照度及阵列表面温度值等；

系统运行主画面

 

监控系统可分区域实时监测各光伏阵列的充电电压及电流、蓄电池电压及温度等信息，并对故障点进行异常显示与报警提示；

 

汇流监测系统画面

 

监控系统可绘制显示逆变器电压—时间曲线、功率—时间曲线等，直流侧输入电流实时曲线、交流侧逆变输出电流曲线，并采集与显示日发电量等电参量；

逆变器监测画面

 

监控系统可针对光伏发电现场的各种事件进行记录，如：通讯采集异常、开关变位、操作记录等，时间记录支持按类型查询，并可对越限报警进行更改设置；

 

事件记录监测画面

 

监控系统对光伏发电的发电量可形成月棒图及年度棒图显示，并折算成二氧化碳、二氧化硫减排量值；并可查看太阳辐射强度趋势曲线、风速变化趋势曲线显示

曲线、棒图分析画面

5 系统报价

 单位：元（RMB）

名称	型号		单位	面价	备注
监控主机	IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外设		台	8500	均可用户自备，以当时市场价格为准，该报价仅供参考
显示器	三星19寸液晶显示器		台	3000
	三星22寸液晶显示器		台	3800
打印机	HP LaserJet 1020 A4		台	2500
	EPSON-LQ1600KIIIH A3		台	4000
UPS电源	山特C1KS		台	5000
	山特C2KS		台	6500
通讯线缆	五类线		米	4.6
	屏蔽双绞线RVVP 2×1.0		米	5.6
	光纤（多模）		米	6.6
通讯机柜	1200×600×600		面	3000
	2200×600×600		面	5000
光电转换	HTB-1000		只	750	远距离传输
	终端盒		只	60
	尾纤		面	50
	耦合器		面	50
	熔接点		个	50
通讯转换	扩展卡ACRNET-PCI/4		块	3000	扩展卡
	串口服务器ACRNET-PORT（2口）		只	3000	串口服务器
	串口服务器ACRNET-PORT（4口）		只	5500
	通讯前置机ACRNET-UC02（2口）		只	4000	通讯前置机
	通讯前置机ACRNET-UC04（4口）		只	6000
	通讯前置机ACRNET-UC08（8口）		只	11500
	通讯管理机ACRHMI		台	30000	人机界面
组网设备	网络交换机EDS-208		台	3000	局域组网
	网络交换机EDS-408		台	8500
监控软件	Acrel监控组态软件V8.0	系统组态软件 图形组态软件 电能管理软件 数据库软件	套	3万	设备数量1～10
				4万	设备数量11～20
				6万	设备数量21～40
				8万	设备数量41～80
				10万元以上	设备数量80以上
	双机版		套		单机价格×1.5
	数据转发	每+1用户	套	3000
	Web发布	每+1用户（用户数≤5）	套	5000
电力监控仪表	AGF		台	根据输入路数
	PZ72-DE		台	1400
	PZ72L-DE		台	1600
	PZ300-DE		台	1400
	ACR330ELH		台	4860

注：光伏电力监控仪表可按上述报价的70%优惠供应。

 

7 结束语

太阳能是的绿色能源，是21 世纪能源发展的方向，使用太阳能时不会带来污染，不会排放出任何对环境不良影响的物质，是一种清洁的能源，可以作为人类性的能源，取之不尽、用之不竭。利用Acrel-3000 V8.0光伏发电监测系统可以确保太阳能光伏发电系统的可靠和稳定运行。该系统在宁远10MW光伏电站、国投敦煌10MW太阳能并网示范电站、西藏桑日10MW光伏电站、大唐青铜峡10MW光伏并网电站（一期）工程等项目中得到运用。

 

 

 

作者简介：

1、   赵斌，研究方向为能源管理系统、变配电智能监控技术