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CSE2300光伏电站监控系统

1 简介

简介：光伏监控就是将光伏电站的逆变器、汇流箱、辐照仪、气象仪、电表等设备通过数据线连接起来，用光伏电站数据采集器进行这些设备的数据采集，并通过GPRS、以太网、WIFI等方式上传到网络服务器或本地电脑，使用户可以在互联网或本地电脑上查看相关数据，方便电站管理人员和用户对光伏电站的运行数据查看和管理。可以让人们进行集群监测和管理，无需到现场逐台设备查看状况，更有利于进行数据汇总、生成曲线、数据分析，网络监控更加便于人们进行远程管理，大量节约人力成本。

2 通用技术要求

2.1 使用环境

1 大气压力     86～106kPa（相当于海拔高度2KM及以下）；

2 环境温度     工作：-10℃～+55℃；储存：－25℃～＋70℃ 在极限值下不施加激励量装置不出

现不可逆变化，温度恢复后装置应能正常工作；

3 相对湿度     5%～95%；

4 其它条件     装置周围的空气中不应含有带酸、碱、腐蚀或爆炸性的物质。

2.2 产品应满足的规范及标准

产品应满足以下规范及标准，但不仅限于以下规范及标准。

GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》。

B14285-93《继电保护和安全自动装置技术规程》。

按最新板本《220～500kV电力系统故障动态记录技术准则》。

DL478-92《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》。

NDGJ8 89《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定》。

《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》。

1EC255-21-1振动试验标准。

1EC255-21-2冲击和碰撞试验标准。

1EC255-21-3地震试验标准。

1EC255-22-1高频干扰试验标准。

1EC255-22-2静电放电干扰试验标准。

1EC255-22-3幅射电磁场干扰试验标准。

1EC255-22-4快捷瞬变干扰试验标准。

2.3 基本要求

光伏监控系统采用成熟先进的技术和可靠的通讯设备，完成数据的上传和平滑接入。在升压监控系统中完成逆变器和汇流箱的分画面。通讯装置应按照实际电力系统运行设备功能间隔进行监控，可以将系统内各种通讯方式统一接入升压站监控系统，接口丰富，冗余性强；通讯规范采用CSC2000、104、61850等规约进行数据上传。

2.3.1总体解决方案

总体方案按照安全区设置，光伏监控通讯设备采用四方CSE600的装置为基础进行数据交换。

现场设备中：

逆变器和汇流箱采用以太或者RS485方式接入CSE600通讯管理装置；

其余设备采用RS485方式接入CSE600通讯管理装置；

CSE600通讯管理装置负责接收对时设备的对时信息并负责向光伏监控系统对时。

CSE600通讯管理装置可以使用CSC-2000规约把数据送到升压监控系统。

CSE600通讯管理装置采用端口冗余方式。

CSE600通讯管理装置应满足在线状态和通讯状态的监控。

除上述外，光伏发电监控系统具体应包括以下功能（至少包括但不仅限于此）：

可实现单独直流汇流箱的远程检测；

可实现光伏组串电流量的独立测量，对有故障的光伏组串报警。

实现直流汇流箱的熔丝熔断报警。

箱式变压器信号采集和通讯管理。

可实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计CO2总减排量以及每天发电功率曲线图。

可查看每台逆变器的运行参数，主要包括：

A、直流电压；B、直流电流；C、直流功率；D、交流电压；E、交流电流；F、逆变器机内温度；G、时钟；H、频率；I、功率因数；J、当前发电功率；K、日发电量；L、累计发电量；M、累计CO2减排量；N、每天发电功率曲线图

监控所有逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，

监控的故障信息至少因包括以下内容：

A、电网电压过高；B、电网电压过低；C、电网频率过高；D、电网频率过低；E、直流电压过高；G、逆变器过载；H、逆变器过热；I、逆变器短路；J、散热器过热；K、逆变器孤岛；L、DSP故障；M、通讯失败；

2.4 主要电气参数和电气要求

2.4.1 额定工作电源交流电压220V。

          额定交流电流5A。

          额定频率50HZ。

2.4.2 额定工作电源直流电压220V。

2.4.3 直流电源电压在80%～110%额定值范围内变化时，装置正常工作，直流电源纹波系数≤5%时，装置正常工作。

2.4.4 应满足部颁《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》的要求。

2.4.5 当交流电源在部颁要求范围内变化时，装置能正常工作。

3、光伏监控系统构成

3.1 通讯管理装置

☆ CSE600通讯管理装置

采用性能卓越的工业级CPU,使用通用性强、稳定的嵌入式LINUX操作系统。，具有10~16个串口（可设定为RS-485或RS-232方式）,可与智能装置、电度表等智能电力测控设备连接。本装置具有4个以太网口，用以连接升压监控和保护装置。

●内存：32位SDRAM总线：100Mhz，容量64Mbyte

● FashRom：64Mbyte NandFlash(K9F1208)

● LCD控制器：24色真彩TFT LCD接口，支持640X480(最大800 X 600) 显 示，带背光控制输出

● UART：15通道RS232/485复用串口(TTL电平)，其中0通道为系统console口。波特率（1200bps~115200bps）

● 2路标准CAN

● SD/MMC卡接口 1个

● RTC实时时钟：具备RTC电池

● 10位A/D: 2路（片内），测量RTC电池和外接电池电压

● SPI：2通道SPI高速同步串行口

● IIC： 1路标准IIC主控制器

● 网络：10M/100M 以太网口 4路

● LED：3路 LED状态指示

● 看门狗：硬件看门狗，溢出时间小于1.2秒

● JTAG: 标准20芯JTAG接口

● IO扩展： 16位ISA总线扩展

● 电源：3.3V，最大功耗小于600mW,标准功耗小于400mW

软件功能：

● 基于LINUX实时多任务操作系统。

● 基于标准C++/STL/OOP编程。

● 采用通讯于规约解析分离的软件架构，同一个规约可配置为多种通信方式（例如：RS232TCPUDP等）。

● 支持的通信方式：RS232RS422RS485TCPUDPMultiCast等。

● 支持的通信规约：101/103/104/ModBus/CDT等。

● 扩展其它协议方便，采用类似Visual C++ ClassWizard向导模式，引导用户进行快速二次开发。

● 整个系统架构采用于Plug-In插件方式进行设计，规约部分作为插件，对规约部分的开发、修改、升级非常方便，只需要针对规约对应的插件（Windows下的.dll，Linux/VxWorks下的.so）进行开发替换即可。

● 整个软件跨Windows/Linux/Embedded Linux/VxWorks操作系统。

● 基于IE浏览器的配置管理与监视。

● 支持多机主备冗余，主备之间通过组播心跳报文进行互相监视。

● 采用Linear Hash算法的内存数据库用二存储实时数据，查询效率极高。

● 整个系统（Image）包括应用程序支持以太网一键更新。

● 采集遥测、遥信、电能数据并按当地或调度所要求的是规约上传。

● 将保护动作报文(事件类型及动作参数)、遥信变位等信息进行处理并上传到当期后台或调度。

● 将当地或调度下发的报文(遥控、遥调、对时等)进行处理并下发给保护单元或测控仪表，并将其返回的信息报告给当地后台或调度主站。

● 根据保护动作报文、遥信变位等信息进行处理生成事故总和预告总信号。

● 查询、监视保护单元或测控仪表的工作状态、四遥、SOE等信息。

● 监视保护单元或测控仪表的报文以便判断仪表的状态。

● 监视通讯控制器与当地调度主站的报文，便于调试。

3.2 主要数据管理机数据采集功能

升压站监控系统包括对整个变电站计算机监控系统的管理，数据库的管理，图表及曲线的生成、事故故障信号的分析处理、在线及离线的计算、定值修改等。具有图形显示、全厂运行监视和控制功能。并与保护设备和远方控制中心及其它设备通信，达到信息共享。主要特点和功能有：

数据采集功能：

等待设备发来的相应数据；

将所采集的数据经数据处理功能模块进行处理；

通道输入输出数据的在线查看（帧格式、自由格式、特定数据）；

故障设备的自动识别与报告（长时间内无法正常通讯的设备）。

控制功能：

接受系统控制命令和远方控制命令；

由规约驱动程序生成特定的控制命令；

从定义通道发送设备的控制命令。

数据处理功能：

将采集的原始工程数据分离出状态量；

将采集的原始工程数据依换算定义计算出测量值；

关联数据状态信息的计算；

在系统内部发布状态量、测量量和计算量的数据消息；

根据历史数据的存储定义进行历史数据的处理与存储。

事件告警功能：

报警处理分两种方式，一种是事故报警，另一种是预告报警。前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号。后者包括一般设备变位、状态异常信息。模拟量越限/复限、计算机站控系统的各个部件、间隔层单元的状态异常等。告警事件发生时，依定义自动推出相应界面，能实时打印告警事件。告警事件发生时，依定义记录事件（作为历史事件）。

统计计算：

对实时数据进行统计、分析、计算，例如通过计算产生电压、有功、无功、电流、总负荷、功率因素、电量日/月/年最大值/最小值及时间、日期、负荷率、电能分时段累计值、数字输入状态量逻辑运算值等，设备正常/异常变位次数并加以区分等，并提供一些标准计算函数，用来产生用户可定义的虚拟测点进行平均值、积分值和其它计算统计。

历史数据查询及报表功能：

历史数据的多条件、多方式查询；

历史数据的分析、统计、输出；

历史数据的多种显示方式，如曲线、比较图等；

自由定义格式报表的输出。

升压变的数据报告显示

报告显示内容包括报警、事故和正常运行所必要的全部数据。具体项目和内容需在设计联络会上确定。

报告分类

报告内容有状态变化、控制操作、测量值越限、计算机监控系统设备异常、就地控制单元异常、网络异常等。

显示格式

显示信息按其发生的先后进行，显示条文的内容包括检测时间、设备名称、 状态变化内容、实时数据等。

图形显示

图形显示分为过程图形、趋势图形和表格等，图形由图形元素、对象符号、特性 参数文字和便笺等组成。

电气主接线图

以移屏和分幅显示方式显示变电所电气主接线图或局部接线图，并可按不同的详略程度分两层显示，内容包括出线、母线及其有关的断路器、隔离刀闸、主变压器、电抗器、电容器、所用变等，并表示出运行状态，测量参数:P、Q、cosφ、V、A、F、电度等及所选的“调度中心/站级/就地操作”的位置在有关的远方中心/站级/就地各处分别显示。

保护设备配置图
图中能表示出各套保护设备的投切情况、整定值、软压板位置等。

定时报表
站内运行的实时信息按运行需要的时间间隔记录并按报表格式显示。

日报表

按变电站要求的日报表格式表示全天运行的实时数据的统计值，并能查一月内的报表。

月报表

以全月变电站的负荷数据记录及断路器操作记录构成月报表。月报表在月末形成，并能查询18个月内的月报表。

年报表
按全年变电所的分月报表数据记录构成年报表，年报表在年末形成，并能查询三年内的年报表。

趋势曲线
对指定测量值，可按特定的周期采集数据，并予以保留。保留范围七天。并可按运行员选择的显示间隔和区间显示趋势曲线。同时，画面上还标出该测量值允许变化的最大、最小范围。每幅图可按运行人员的要求显示某一个测量值的当前趋势曲线。各种计算统计结果的显示。

用图形方式显示出计算机监控系统设备的配置和连接，应用不同颜色表示出设备状态的变化。显示画面的调用运行人员在工作站上通过控制键盘、鼠标实现对监视画面的调用。

功能如下：

逆变器设备故障、告警、动作事件的记录、检索；

逆变器设备定值读取、修改；

逆变器设备控制操作；

3.3交换机技术指标

交换机在抗干扰方面满足IEC的EMC/EMI最高标准，可以适应各种严酷工业环境的应用需求。在温度设计方面，保证设备在全光口配置下宽温正常运行（-40~+85℃）。交换机应具有16个完全可配置端口，其中1个可配置口；集成了SNMP网络管理协议、IEC61850、Modbus等工业协议；支持STP、RSTP、MSTP等国际标准环网协议。环网功能应降低了"开环"恢复时间，提高了实时性，而且支持星型、环网、树形等多种拓扑结构。

主要特点

模块化设计，1～28口均可任意配置为10/100BaseT(X)或10/100BaseFX（LC/ST/SC/SFP可选），

其中25~28口可配置为千兆光口或电口

每个端口均支持全/半双工模式，支持MDI/MDIX自适应功能

支持Trunk功能，具有IGMP Snooping、IGMPV1/V2/V3功能

支持STP/RSTP，MSTP，TRN-RING 等环网功能

支持IEEE-1588 V1 V2，支持End to End 和Peer-to-Peer模式

支持IEC 61850的节点管理功能

支持基于端口的VLAN和基于IEEE802.1q的Tag VLAN

支持IPV6数据包透传

提供端口安全控制、广播风暴抑制和端口镜像等设置功能

提供SNMP管理、基于WEB的管理以及CLI命令行管理

支持冗余双电源，AC/DC85～265V

IP40等级防护，强抗干扰设计，高可靠性

技术指标

3.4光伏监控技术指标

通讯系统性能指标。光伏监控系统至少应满足以下性能指标要求。

1）电流量、电压量测量误差≤0.5％，有功功率、无功功率测量误差≤1.0％。

2） 电网频率测量误差≤0.02Hz。

3）模拟量越死区传送整定最小值≥0.1％（额定值），并逐点可调。

4）事件顺序记录分辨率（SOE）：站控层≤2ms，间隔层测控单元≤1ms。

5） 模拟量越死区传送时间（至站控层）≤2s。

6） 状态量变位传送时间（至站控层）≤1s。

7）模拟量信息响应时间（从I/O输入端至远动通信装置出口）≤3s。

8）状态量变化响应时间（从I/O输入端至远动通信装置出口）≤2s。

9）控制执行命令从生成到输出的时间≤1s。

10）双机系统可用率≥99.9％。

11）控制操作正确率100％。

12）站控层平均无故障间隔时间（MTBF）≥20000h；间隔级测控单元平均无故障间隔时间≥30 000h。

13）各工作站的CPU平均负荷率。

正常时（任意30min内）≤30％；

电力系统故障（10s内）≤50％。

14） 网络负荷率。

正常时（任意30min内）≤20％；

电力系统故障（10s内）≤40％。

15）模数转换分辨率≥14位。

16）画面整幅调用响应时间。

实时画面≤1s；

其他画面≤2s。

17）画面实时数据刷新周期：≤3s。

18）双机自动切换至功能恢复时间：≤30s。

19）实时数据库容量。

模拟量：≥2000点；

状态量：≥5000点；

遥控：≥500点；

计算量：≥2000点。

20）历史数据库存储容量。

历史曲线采样间隔：1～30min，可调；

历史趋势曲线，日报，月报，年报存储时间≥2年；

历史趋势曲线≥300条。

4 其他

4.1 供方提供良好的售后服务保证，即在安装调试期间应进行必要的人员配合，全站投 运一年内保修，终生维护及软件版本免费升级。当装置异常导致设备不能正常运行时，应在接到通知后8小时内答复，24小时内赶到现场。

4.2 供应商应提供所有设备的详细技术资料、使用维护说明及设计图纸于协议签订后2周内寄到。
4.3 光伏监控供应商应与升压变监控系统进行良好沟通，完成光伏监控系统数据的展示。