一种光伏发电站监控系统及监控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏发电站技术领域，更为具体地，涉及一种光伏发电站监控系统及监控方法。
【背景技术】
[0002]近年来，对于大部分光伏电站的智能管理存在两个趋势。
[0003]I)从光伏电站智能管理设备的结构看，主要是针对单个智能单元，然后将这些智能单元通过网络设备连接起来。申请号为201510696114.9的中国发明专利申请公开了一种区域分布式光伏发电电源监控系统，所述区域分布式光伏发电电源监控系统包括服务基站平台、现场终端平台、通讯网络及光伏电站运行监控模块，所述的服务基站平台与现场终端平台间通过通讯网络连接，所述的现场终端平台与光伏电站运行监控模块电气连接，所述的现场终端平台至少一个，且每个现场终端平台均仅与一个光伏电站运行监控模块电器连接，所述的光伏电站运行监控模块与光伏发电站电气连接。虽然上述方案通过网络设备将现场终端平台通过通讯连接，但是由于传输延迟、每个智能单元可能重复采集数据等原因，上述方案无法进行数据共享，很难对数据进行统一的分析、利用，各装置间的互操作性也差，与传统电站的调度系统和数据采集监控系统的互操作性更差。
[0004]2)从功能方面看分两类，一是以监测控制为主装置，二是以继电保护为主的装置。如果兼顾了光伏电站大量的遥测、遥信和遥控功能，保护的性能指标大大折扣;如果强调保护功能，监测控制功能只能是辅助功能。究其原因实际上是保护对实时性的要求和监测对大数据量要求的矛盾。因此，常用的办法是至少购买分别具有监测和保护功能的设备，但是这种方式不仅性价比极低，更大的问题在于多种设备之间的数据重复采样、数据同步性、数据交换等诸多问题。
[0005]因此，如何对光伏电站进行统一的监测、控制和保护、如何使得设备在光伏电站智能化进程中具有正常的使用寿命，如何使得设备具有优越的性价比、如何提高光伏发电设备或者系统的经济效益、如何使光伏电站更加智能化，成为了本领域技术人员始终研究的重点和追求的目标。
【发明内容】
[0006]为克服现有光伏发电站监控设备监护保护功能分离、数据重复采样而利用率低下、无法实现数据同步共享、监控设备的功能单一、多套设备的性价比低等缺陷，本发明公开了一种光伏发电站监控系统，具有集保护、监测和控制为一体的功能。
[0007]为实现上述目的，本发明公开了一种光伏发电站监控系统，该系统包括安装于光伏发电站现场的监控终端，监控终端具有总线及分别与总线连接的模拟量输入卡、开关量输入卡、开关量输出卡、第一处理器、第二处理器，开关量输出卡与变压器两端的断路器连接;监控终端与计算机有线和/或无线连接。
[0008]本发明集保护功能和监控功能为一体，由专门的处理器完成对数据的采集、计算、判断和执行。本发明创新地通过三个层次采集数据，信号直接采集处理和数字化、通过串口连接的采集、通过交互机接入第三方系统。远程管理装置可以接入多个现场智能终端，并分别对每台监控终端覆盖范围进行遥测、遥信、遥控和保护，从而实现对光伏电站全方位的监控和保护。
[0009]进一步地，该系统还包括与总线连接的存储卡。存储卡内具有存储芯片，用于存储系统参数和配置信息、数据总线上的数据、第一处理器和第二处理器数据交换的缓存数据、第一处理器处理后的数据、第二处理器处理后的数据。
[0010]进一步地，模拟量输入卡分别与变压器两端的电流互感器、电压互感器和温度传感器连接。
[0011 ] 进一步地，开关量输入卡与变压器本体的传感器连接，传感器包括压力传感器、油位传感器、瓦斯传感器、温度传感器中至少一种，获取相应的开关量。
[0012]进一步地，该系统包括与第二处理器连接的串口扩展卡，串口扩展卡与逆变器、汇流箱、电表中至少一种连接，读取相应设备的数据。
[0013]进一步地，该系统包括通过RS232串口与第二处理器连接的人机交互设备，人机交互设备具有人机交互界面。
[0014]进一步地，该系统包括与第二处理器连接的通讯交换装置，通讯交换装置与远程管理装置、第三方系统中至少一种连接。
[0015]本发明的另一个发明目的在于提供一种光伏发电站监控方法，包括如下步骤，
[0016]SI:控制监控终端采集数据:开关量输入卡采集开关量数据，模拟量输入卡采集模拟量数据，开关量数据和模拟量数据传输至总线上；
[0017]S2:第一处理器和第二处理器同时获取总线上的数据:
[0018]第一处理器通过总线读取开关量数据，当开关量数据值为“I”时，通过开关量输出卡输出保护命令，并将该事件信息存储至存储卡内；第一处理器通过总线读取模拟量数据，通过计算、分析，判断是否输出跳闸命令，并将该事件信息存储至存储卡内；
[0019]第二处理器通过总线读取模拟量数据、通过串口扩展卡读取数据以及读取存储卡内的事件信息，根据读取的内容计算功率、功率因数、频率、电能量、电能质量数据；
[0020]S3:第二处理器将读取的内容、计算后的结果发送至人机交互设备和通讯交换设备，通讯交换装置设备将上述数据转发至远程管理装置。
[0021]进一步地，开关量数据包括变压器油温、油位、压力释放阀状态、瓦斯继电器状态、断路器状态、熔断器状态；
[0022]保护命令包括向断路器发出跳闸命令、发出告警命令；
[0023]模拟量数据包括变压器两侧的电流、电压；
[0024]通过模拟量数据判断跳闸的条件包括发生过流保护、过压保护、零序电流保护情况中至少一种；
[0025]事件信息包括受保护的器件信息、跳闸或告警原因、保护时间、故障前中后的原始采样数据。
[0026]进一步地，通过本地或者远程的方式控制监控终端，当第二处理器接收到本地或者远程命令后，执行本地或者远程命令;本地或者远程命令包括参数设置命令、开关控制命令、历史数据查询、历史数据导出;第二处理器通过通讯交换设备获取第三方系统的数据。
[0027]本发明的有益效果为:本发明创新地采用双处理器，二者同时对总线上的数据采集，对数据进行统一的分析、利用，满足了对数据实时性的需求，实现数据共享，避免了数据重复利用，保持了数据的一致性和可用性;双处理器分别负责保护和监测功能，完成数据的采集、计算和判断，实现对光伏发电站的监控、保护和控制。
【附图说明】
[0028]图1为监控终端的结构示意图。
[0029]图2为监控方法的工作流程图。
[0030]图3为光伏发电站现场设备部署示意图。
[0031]图中，
[0032]1、电网；2、变压器;3、交流防雷配电柜;4、逆变器;5、直流防雷控制柜;6、汇流箱；
7、光伏组件;8、远程管理装置;9、监控终端;1、电表;11、第三方系统。
【具体实施方式】
[0033]下面结合说明书附图对本发明的监控系统以及监控方法进行详细的解释和说明。
[0034]本发明公开了一种光伏发电站监控系统，适用于分布式光伏发电站、集中式光伏发电站、配有升压变压器2的光伏发电站、不配有升压变压器2的光伏发电站等。如图1、3所示的光伏发电站现场设备部署示意图，多个光伏组件7将光能转化为电能后，通过汇流箱6收集，多个汇流箱6在将电能传送至直流防雷控制柜5，直流防雷控制柜5通过逆变器4转变、将电能从直流转变成交流，并汇聚到交流防雷配电柜3，汇聚后的电能通过变压器2升压后送至电网I，变压器2可采用光伏箱式变压器。
[0035]如图1、2、3所示，光伏发电站监控系统包括安装于光伏发电站现场的监控终端9，监控终端9具有总线及分别与总线连接的模拟量输入卡、开关量输入卡、开关量输出卡、第一处理器、第二处理器，开关量输出卡与变压器两端的断路器连接，控制断路器的闭合和断开，断路器设于变压器高压侧和低压侧，上述设备可由监控终端9所在板卡上的电源同一供电，也可单独供电；监控终端9与计算机有线和/或无线连接，有线连接的方式可为光纤环网、无线连接的方式可为无线通讯系统，计算机可安装于光伏电站升压站。该系统还包括与总线连接的存储卡，存储卡内具有存储芯片，用于存储系统参数和配置信息、数据总线上的数据、第一处理器和第二处理器数据交换的缓存数据、第一处理器处理后的数据、第二处理器处理后的数据;从存储卡结构来说，本发明的存储卡可为其他卡提供结构安装槽、数据通道、接口等，存储卡可选用CF存储卡。模拟量输入卡分别与变压器两端的电流互感器、电压互感器和温度传感器连接。开关量输入卡与变压器内的传感器连接，传感器包括压力传感器、油位传感器、瓦斯传感器、温度传感器中至少一种，本实施例中，压力传感器为压力释放阀传感器，油位传感器包括油位过低传感器、油位过高传感器，瓦斯传感器包括轻瓦斯传感器、重瓦斯传感器，温度传感器为油温传感器，达到测量对应的开关量信号的作用；而模拟量输入卡测量保护监测点的电流、电压信号，比如，可直接测量光伏电站升压站低压侧的电流和电压，模拟量输入卡通过互感器测量高压侧的电流和电压。本发明的光伏发电站监控系统还包括与第二处理器连接的串口扩展卡，串口扩展卡与逆变器、汇流箱、电表10中至少一种连接。本实施例中，串口扩展卡可具有8个串口，采用Modbus协议通信与其他设备通信，串口扩展卡与光伏电站