1　方案概述

    太陽能光伏電站主要由光伏電池陣列、匯流箱、低壓直流柜、逆變柜、交流低壓柜、升壓變壓器等組成，最后產生的高壓交流并入電網。隨著光伏發電在中國的持續建設和投入，如何提供全站設備的本地和遠程運行監控和管理、視頻監控，以及按照規定的協議進行數據傳輸，是電站業主和電網公司所共同關心的問題。

    根據市場的分析，光伏電站監控系統面臨的主要問題有以下幾個方面：

    （1）現場一般采用的是不同廠家的產品，現場設備種類繁多，通訊協議不一致，如何實現集中的監控和管理？

    （2）大型電站的測點數量級達萬點以上，如何保證數據采集的速率和準確性，以及歷史數據的海量存儲、分析、查看？

    （3）將現場數據接入信息層時，面臨著病毒、惡意軟件的入侵，如何保證整個系統的安全性？

    （4）分散的光伏電站各個子系統相互獨立，如何整合成一個統一的平臺以消除信息孤島？

    力控科技根據這些需求和難點，提出了光伏電站SCADA系統綜合解決方案，其SCADA系統作為整個電站對外、對內數據交換的接口，對上具備解析調度指令，對下具備數據采集、數據記錄分析、設備報警、Web發布等功能。同時可以根據具體項目的要求，對國網公司地方調度，或者其它如鑒衡認證中心、北京市節能環保中心等職能機構按照規定的協議進行數據傳輸，從而實現對光伏電站完整、統一的本地和遠程運行監控、數據的集中管理，給電站業主和電網公司提供了方便的管理。

    2　系統方案設計

    2.1　系統設計的原則

    （1）可擴展性—系統的設計上一方面要全面滿足當前環境下的需求及未來一段時間的應用需求，另一方面要能方便地進行功能擴展，可靈活增添刪減功能模塊。

    （2）可集成性—從技術發展角度和用戶需求來看，軟件結構本身應能與其它應用系統集成，做到信息共享和資源共享。

    （3）互操作性—支持各種主流實時數據庫的數據接口，并通過標準關系數據庫接口(ODBC，OLE DB)實現與其它系統的數據集成。平臺的開放性保證了今后可從生產管理系統的不同數據模塊中裁剪不同的功能，以滿足某個特定任務的需要，實現互操作。

    2.2　設計規范

    下列文件對于本方案的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本方案。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

    GB/T 12325—2008 電能質量 供電電壓偏差
    GB/T 12326—2008 電能質量 電壓波動和閃變 
    GB/T 13729—2002 遠動終端設備
    GB/T 13730—2002 地區電網調度自動化系統
    GB/T 14549—1993 電能質量 公用電網諧波
    GB/T 15543—2008 電能質量 三相電壓不平衡
    GB/T 15945—2008 電能質量 電力系統頻率偏差
    GB/T 19939 光伏系統并網技術要求
    GB/Z 19964 光伏發電站接入電力系統的技術規定
    GB/T 20046—2006 光伏(PV)系統 電網接口特性
    GB 50217 電力工程電纜設計規范
    JB/T 5777.2—2002   電力系統二次電路用控制及繼電保護屏（柜、臺）通用技術條件
    DL/T 634.5101   遠動設備及系統 第5-101部分：傳輸規約 基本遠動任務配套標準
    DL/T 634.5104   遠動設備及系統 第5-104部分：傳輸規約 采用標準傳輸協議集的IEC 60870-5-101網絡訪問
    DL/T 667   遠動設備及系統 第5部分：傳輸規約 第103篇：繼電保護設備信息接口配套標準
    DL/T 5136—2001 火力發電廠、變電所二次線路設計技術規程
    DL/T 5137—2001 電測量及電能計量裝置設計技術規程
    DL/T 5149   220 kV～500 kV變電所計算機監控系統設計技術規程

    3　系統方案設計

    本方案中包括三個核心部分，分別是調度中心、站控和網絡結構。力控光伏電站SCADA系統調度中心完成了對分散的光伏電站子系統的全面數據的采集存儲、歷史備份、WEB發布，實現了光伏電站的遠程運營與維護。站控系統完成的是本地光伏發電系統的監控和管理，并且為調度中心提供數據，網絡結構的設計為數據的集中采集以及安全提供了保障。

    3.1　光伏發電SCADA系統拓撲結構（如圖1所示）

                    
                                  圖1 光伏發電SCADA系統拓撲結構

    3.2　光伏發電SCADA系統特點

    整體方案架構體系包括五層：現場設備層、網絡層、站控層、調度層和信息層，整體采用光纖以太網絡實現互聯。

    （1）現場設備層由逆變器、配電與計量設備、匯流箱、氣象監測儀、電池板組件、變壓器等組成。

    （2）站控層由監控主機（配組態軟件ForceControl）、采集網關pFieldComm組成，提供子站所有設備的接入、監控和管理、視頻監控，以及將數據上傳到調度層。

    （3）網絡層由現場網絡交換設備、網絡線路等構成，提供全站運行和監控設備的互聯與通信。

    （4）調度中心由實時歷史服務器（配實時歷史數據庫pSpace）、Web服務器、打印機等組成，實現對分散的光伏電站子系統的海量數據的采集、歷史數據存儲、WEB發布等。

    （5）信息層由WEB客戶端、手機客戶端、遠程訪問服務器、安全網關（pSafetyLink）等組成，使用者可以對自己關心的數據進行遠程訪問和管理，并且能保證調度層系統的安全性。

    4　系統平臺選型

    4.1　光伏發電SCADA系統調度中心平臺選型

    基于方案設計以及需求分析，光伏發電SCADA系統調度中心平臺推薦使用力控企業級實時歷史數據庫pSpace，這是一款高性能、高吞吐能力、可靠性強、跨平臺的實時/歷史數據庫系統，同時具備以下特點：

    （1）海量的數據存儲，單節點支持百萬級測點，適用測點多的環境，以及針對電站分布廣的特點做集中管理。 

    （2）豐富的設備采集接口，支持主流DCS、PLC、DDC、現場總線、智能儀表等設備，并提供驅動定制，適合現場設備種類多的情況。 

    （3）支持變量在線組態，滿足現場隨時增加測點的需求。
 
    （4）開放式架構，可任意組建應用模式，支持C/S、B/S架構，并且提供豐富的客戶端應用工具。

    （5）具有豐富的數據接口Phi，它是一種用來在pSpace實時數據庫以及關系數據之間進行數據轉儲的工具，它能夠方便的將pSpace中的數據進行統計并轉存到關系數據庫中，從而減少了歷史查詢給pSpace性能帶來的壓力，并為上層分析功能應用提供了一個新的查詢歷史數據入口，經過統計后的數據能更方便的被上層應用所用。

    （6）具備協議轉發功能，即可以根據規范，如《可再生能源建筑應用示范項目數據監測系統技術導則》，將數據上傳。

    4.2　光伏發電SCADA系統安全平臺選型

    在提供web瀏覽以及數據上傳轉發的同時，面臨著病毒、惡意軟件的入侵，為了保障光伏發電SCADA系統的安全性，使用力控的安全網關pSafetyLink，其雙獨立主機系統分為控制端和信息端，分別接入過程控制系統網絡和管理信息系統網絡，同時兩主機之間采用PSL專用網絡隔離技術，在保證數據快速交互的同時徹底阻斷了網絡的連接，保證了站控層過程控制系統網絡的安全。

    4.3　光伏發電站控系統平臺選型

    站控系統可以分為有人值守和無人值守，其共同特點是都需要采集本地的數據，并且把數據統一上傳到調度中心，不同點在于有人值守需要做本地采集顯示，歷史數據的存儲分析等。

    4.3.1　有人值守站控系統平臺選型

    有人值守站控系統選擇監控組態軟件ForceControl其特點如下：

    （1）用戶界面友好，功能模塊化，組態方便。

    （2）可支持IEC101、IEC103、IEC104、ModBus-RTU、ModBus-TCP、CAN2.0 等標準通信規約，實現數據的交互，并且具備支持其他廠家特殊規約的開發能力，例如南瑞、南自等。

    （3）數據采集通訊控制單元支持接口類型包括RS-232、RS-485、CAN2.0、ModBus-RTU、ModBus-TCP，通過規約轉換采集數據；

    （4）系統異常信息實時告警，并提供多種告警方式，同時將報警信息進行存儲；

    （5）豐富的報表和曲線展示，軟件支持報表打印、導出等功能；

    （6）軟件可支持Web 訪問及發布功能。

    4.3.2　無人值守站控系統平臺選型

   無人值守的環境一般比較偏僻或者惡劣，推薦使用力控的采集網關 pFieldComm。