一种光伏电站监控系统硬件拓扑结构的制作方法

1.本发明属于新能源光伏发电技术领域，具体属于一种光伏电站监控系统硬件拓扑结构。


背景技术：

2.光伏电站是利用太阳能电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转化为电能的新型发电系统。太阳能光伏电站系统主要包括太阳能电池板阵列、汇流箱、低压直流柜、并网逆变器、交流低压柜、升压变压器、avc/agc、环境监测仪、集电线路等组成。
3.伴随光伏电站少人化值守的发展的要求，目前光伏场站常规运维人员基本上为1
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2人。而目前，光伏场站至少设置有：光伏发电单元(包括太阳能电池板阵列、汇流箱、低压直流柜、并网逆变器、交流低压柜、升压变压器)监控系统、集电线路监控系统、环境检测仪、电能表计量系统、avc/agc系统等多套监控系统。现场运维人员需要操作多个监控系统，并记录出来相应的报警故障信息，给现场运维人员带来诸多不便。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种光伏发电站监控系统硬件拓扑结构，可依据该拓扑结构，建立一个完整的光伏电站监控系统，将上述多个监控系统进行统一监控，提高现场运行人员工作效率。同时，伴随着新能源场站集控化监控的需要，各光伏电站同时需要向上层管理单位上传各监控系统的监控数据，亦可通过本发明设计的光伏电站监控系统硬件拓扑结构，建立的光伏电站监控系统，收集上述多个监控系统的运行数据，进行统一传输。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种光伏电站监控系统硬件拓扑结构，包括场站安全i区数据采集层、场站安全i区控制层、场站安全ii区数据采集层和场站安全ii区控制层；
7.所述场站安全i区控制层包括场站安全i区控制层数据接入服务器、安全i区控制层数据接入交换机、安全i区控制层主干网交换机、安全i区控制层实时数据库服务器、安全i区控制层监控服务器、安全i区控制层监控工作站和安全i区控制层时钟同步装置；
8.所述场站安全ii区控制层包括场站安全ii区控制层数据接入服务器、安全ii区控制层数据接入交换机、安全ii区控制层主干网交换机和安全ii区控制层数据转发服务器；
9.所述场站安全i区数据采集层包括安全i区数据采集层采集服务器、安全i区数据采集层交换机；所述场站安全ii区数据采集层包括安全ii区数据采集层采集服务器、安全ii区数据采集层交换机；
10.所述安全i区数据采集层交换机用于采集生产i区的数据，安全i区数据采集层采集服务器与安全i区数据采集层交换机进行数据连接；
11.所述安全i区数据采集层采集服务器数据连接安全i区控制层数据接入交换机，安全i区控制层数据接入交换机数据连接安全i区控制层数据接入服务器；安全i区控制层数
据接入服务器分别数据连接安全i区控制层主干网交换机、安全i区控制层实时数据库服务器、安全i区控制层监控服务器、安全i区控制层时钟同步装置和安全i区控制层监控运维工作站；安全i区控制层交换机数据连接安全ii区控制层主干网交换机；
12.所述安全ii区数据采集层交换机用于生产ii区的数据，安全ii区数据采集层采集服务器与安全ii区数据采集层交换机进行数据连接；
13.所述安全ii区数据采集层采集服务器数据连接安全ii区控制层数据接入交换机和安全ii区控制层数据接入服务器；安全ii区控制层数据接入服务器数据连接安全ii区控制层主干网交换机，安全ii区控制层主干网交换机连接安全ii区控制层数据转发服务器，向外部发送数据。
14.优选的，所述场站安全i区控制层和场站安全ii区控制层之间设置有防火墙，安全i区控制层主干网交换机和安全ii区控制层主干网交换机通过防火墙进行连接。
15.优选的，所述场站安全i区数据采集层采集服务器通过站内环网接入安全i区控制层数据接入交换机进行数据传输。
16.优选的，所述场站安全ii区数据采集层采集服务器通过站内环网接入安全ii区控制层数据接入交换机进行数据传输。
17.优选的，所述场站安全i区控制层时钟同步装置通过北斗或gps技术进行系统时间同步。
18.优选的，所述安全ii区控制层数据转发服务器通过网络正向隔离装置向外部转发。
19.优选的，所述场站安全i区数据采集层、场站安全i区控制层、场站安全ii区数据采集层和场站安全ii区控制层通过ups供电装置进行供电。
20.优选的，所述生产i区包括光伏发电站逆变器和箱变。
21.优选的，所述生产ii区包括光伏发电站agc/avc、环境检测仪和电能计量。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
23.本发明一种光伏发电站监控系统硬件拓扑结构，通过设置场站安全i区数据采集层，场站安全i区控制层，场站安全ii区数据采集层，场站安全ii区控制层这4个区域；光伏发电站逆变器、箱变、及处于生产i区的其他设备发送的遥信、遥测、遥调、遥控信号，均通过场站安全i区数据采集层进行数据处理；光伏发电站agc/avc、环境检测仪、电能计量，及其他处于生产ii区的遥信、遥测信号，均通过场站安全ii区数据采集层进行处理；监控系统所需实现光伏电站内运行人员的系统设备运行监视及操作，系统设备告警管理、统计分析、生产报表、运维管理等功能软件，安装于安全i区控制层监控服务器；数据采集、数据传输及处理功能软件安装于安全i区控制层监控服务器，通过对安全i区数据采集层采集服务器、安全ii区数据采集层采集服务器、安全i区控制层实时数据库服务器、安全ii区控制层数据接入服务器的数据调用实现功能。
附图说明
24.图1为本发明一种光伏发电站监控系统硬件拓扑结构图；
25.图2为本发明一种光伏发电站监控系统硬件拓扑结构硬件安装图。
具体实施方式
26.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。依据上述光伏场站少人化值守、及现场存在光伏发电单元监控系统、集电线路远动监控系统、环境检测仪、光功率预测系统、电能表计量系统、avc/agc系统等多套监控系统的现实情况。本发明旨在提供一种满足电力安全要求的光伏电站监控系统硬件拓扑结构，并可依据该拓扑结构建立光伏电站监控系统将上述多个监控系统进行统一监控，并同时满足数据向外部传输的需要。本发明大大降低运行人员工作强度，可提高现场运行人员工作效率。
27.依据本发明所提供的光伏电站监控系统硬件拓扑结构建立的光伏电站监控系统，可将光伏电站中逆变器、箱变、avc/agc、环境监测仪、集电线路、电能表等设备进行统一监控。为保证设备运行安全，并满足电力监控系统安全防护要求，本发明所提供的光伏电站监控系统硬件拓扑结构共分为场站安全i区数据采集层，场站安全i区控制层，场站安全ii区数据采集层，场站安全ii区控制层，4个区域。
28.如图1所示，包括场站安全i区数据采集层、场站安全i区控制层、场站安全ii区数据采集层和场站安全ii区控制层；
29.其中场站安全i区数据采集层设置安全i区数据采集层采集服务器、安全i区数据采集层交换机。光伏发电站逆变器、箱变、及处于生产i区的其他设备发送的遥信、遥测、遥调、遥控信号，均通过网线接入场站安全i区数据采集层交换机，并经安全i区数据采集层交换机送入安全i区数据采集层采集服务器。安全i区数据采集层采集服务器通过站内环网接入安全i区控制层数据接入交换机。
30.其中场站安全ii区数据采集层设置安全ii区数据采集层采集服务器、安全ii区数据采集层交换机。光伏发电站集电线路监控系统、agc/avc系统、环境检测仪、电能计量，及其他处于生产ii区的遥信、遥测信号，均通过网线接入场站安全ii区数据采集层交换机，并经安全ii区数据采集层交换机送入安全ii区数据采集层采集服务器。安全ii区数据采集层采集服务器通过站内环网接入安全ii区控制层数据接入交换机。
31.其中场站安全i区控制层设置场站安全i区控制层数据接入服务器、安全i区控制层数据接入交换机、安全i区控制层主干网交换机、安全i区控制层实时数据库服务器、安全i区控制层监控服务器、安全i区控制层监控运维工作站、安全i
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ii区控制层防火墙、安全i区控制层时钟同步装置。安全i区数据采集层采集服务器通过网线接入安全i区控制层数据接入交换机，通过网线接入安全i区控制层数据接入服务器。安全i区控制层数据接入服务器通过网线接入安全i区控制层主干网交换机，并通过网线接入安全i区控制层实时数据库服务器、安全i区控制层监控服务器、安全i区控制层监控运维工作站。安全i区控制层主干网交换机通过网线连接安全i
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ii区控制层防火墙后，接入安全ii区控制层主干网交换机。场站安全i区控制层时钟同步装置与场站其他系统利用北斗或gps等技术手段进行系统时间同步。
32.其中场站安全ii区控制层设置场站安全ii区控制层数据接入服务器、安全ii区控制层数据接入交换机、安全ii区控制层主干网交换机、安全ii区控制层数据转发服务器、网络正向隔离装置。安全i区控制层交换机通过网线连接安全i
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ii区控制层防火墙后，接入安全ii区控制层数据接入交换机。安全ii区数据采集层采集服务器通过网线接入安全ii区控
制层数据接入交换机，并通过网线接入安全ii区控制层数据接入服务器。安全ii区控制层数据接入服务器经网线连接安全ii区控制层主干网交换机，通过网线连接安全i
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ii区控制层防火墙后，接入安全i区控制层交换机。同时为满足电站上层管理单位集中化管理的需要，相关场站监控数据可通过安全ii区控制层数据转发服务器经网络正向隔离装置后，向外部转发。
33.其典型现场硬件布置如图2典型的现场硬件安装图所示。
34.场站安全i区数据采集层，场站安全ii区数据采集层；场站安全i区控制层，场站安全ii区控制层；分别与2台列头柜进行供电接线。并根据现场条件接入相应的ups供电装置，保证系统用电安全。其机柜中硬件安装位置可参考图2典型的现场硬件安装图中位置，亦可根据实际情况进行调整。
35.采集的数据包括：
36.1)逆变器数据
37.a、遥测数据：逆变器日发电量、累计发电量、机柜温度、转换效率、pv电压、pv电流、pv输入功率、相电压、相电流、功率因素、输出有功功率、输出无功功率等。
38.b、遥信数据：逆变器启、停、复位信号，逆变器重要故障信号等。
39.2)箱变数据
40.a、遥测数据：包括母线、箱变的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、变压器油温；
41.b、遥信数据：包括断路器、隔离开关、刀闸、手车位置等状态信号、远方/就地控制信号等。
42.3)电能表数据
43.采集电度表数据和关口表数据。具体根据不同的电场部署的电能量采集设备为准。包括且不限于：正向有功总电量、反向有功总电量、正向无功总电量、反向无功总电量。
44.4)环境监测仪数据采集
45.包括直辐射、散辐射、总辐射、温度、湿度、压力。每类的数据采样频率均为10分钟，采样点的数据包括采样周期内的标准偏差、平均值、最大值和最小值，显示时以平均值为准。
46.6)其他处于生产i区的设备数据
47.a、并网柜设备数据采集，可采集ua、ub、uc、ia、ib、ic、p等数据。b、出线柜设备数据采集，可采集正向有功、反向有功、总有功等数据。