요 약 : 태양광 발전소 모니터링 시스템의 부족한 태양광 어레이 모니터링과 장애 위치 파악이 어려운 문제를 해결하기 위해 저자는 데이터 수집과 처리가 통합된 지능형 태양광 발전소 모니터링 시스템을 설계하였다. 기업의 태양광 발전소 레이아웃에 따라 태양광 발전소의 지능형 모니터링 시스템 계획을 제안하고 모니터링 시스템의 하드웨어 선택 및 소프트웨어 개발을 완료했습니다. 시뮬레이션 결과 모니터링 시스템에는 태양광 발전소의 작동 매개변수 분석, 태양광 장비의 실시간 온라인 모니터링 및 경보 기능이 있어 태양광 발전소의 안정적인 운영과 중앙 집중식 관리를 보장합니다.
키워드 : 태양광 발전소, 지능형 모니터링 시스템, 분산 태양광 운영 및 유지 관리, 실시간 온라인
0 머리말
세계 에너지 산업 구조의 조정과 인간의 환경 문제에 대한 강조로 인해 태양 에너지는 풍부한 자원과 유연한 레이아웃의 장점으로 오늘날 새로운 에너지 개발의 주류가 되었으며 점점 더 많은 태양광 발전소가 운영되고 있습니다. 태양광 발전소의 안정적인 운영을 위해서는 컴바이너 박스 및 인버터와 같은 장비가 결함 없는 상태로 작동해야 하며 이는 태양광 장비의 상태 모니터링에 매우 중요합니다. 현재 태양광 발전소는 주로 수동 정기 검사 및 네트워크 모니터링을 사용하여 장비를 모니터링합니다. 전통적인 태양광 모니터링 시스템의 제한된 인적 자원과 불충분한 지능으로 인해 두 방법 모두 태양광 어레이 모니터링이 불충분하고 결함을 신속하게 찾을 수 없다는 문제가 있습니다.
이러한 맥락에서 본 논문은 기업의 옥상 태양광 발전소 모니터링 시스템에 대한 지능형 설계를 수행했다. 모니터링 시스템은 태양광 발전소 컴바이너 박스, 인버터 및 기타 장비에 대한 통신 모듈을 갖추고 있으며 RS485 버스를 사용하여 각 통신 모듈과 연결하고 작동 데이터를 상위 컴퓨터로 전송하며 구성 소프트웨어를 사용하여 모니터링 인터페이스를 설정합니다. 태양광 발전소의 작동 상태에 대한 실시간 동적 모니터링을 실현하기 위해 분석이 수행됩니다.장비가 고장 나면 호스트 컴퓨터가 모니터링 인터페이스를 통해 경보 신호를 보내 태양광 발전의 안전성을 향상시킵니다. 역.
1. 태양광발전소 배치도
기업 공장 구역의 4개 지붕은 4개의 태양광 발전 구역 A, B, C, D로 나뉘며 중앙 집중식 및 분산식 발전을 조합하여 사용합니다. C지역의 공장 건물은 면적이 넓고 자체 소비 전력이 적기 때문에 C지역의 공장 건물은 집중형 구조를 채택하고 상자의 전류는 집중형 인버터에 입력됩니다. A, B, D 영역은 분산 구조를 채택하고 스트링 인버터를 사용하여 DC를 AC로 변환한 다음 전력망에 직접 병합하고 마지막으로 4개 영역은 AC 케이블을 통해 계통 연결된 캐비닛에 전류를 전송합니다.
2. 지능형 모니터링 시스템 설계 방안
태양광 장비 고장 시 장애 지점을 신속하게 찾을 수 있도록 하드웨어에서 지능형 컴바이너 박스 및 인버터를 선택하고 구성 소프트웨어를 사용하여 인터페이스를 구성하고 RS485 버스를 통해 각 지능형 구성 요소를 인터페이스에 표시합니다. 캐비닛의 직렬 포트에 데이터를 요약한 후 광섬유를 통해 호스트 컴퓨터에 연결하여 모니터링 기능을 실현합니다. 데이터 수집 및 상태 모니터링을 실현하면서 시스템은 간단하고 직관적인 인간-컴퓨터 상호 작용을 수행할 수 있습니다. 그 중 데이터 수집, 상태 모니터링 및 간단한 데이터 분석은 다양한 지능형 구성 요소에 의해 실현되고 인간과 컴퓨터의 상호 작용은 구성 소프트웨어를 통해 실현되며 구성 소프트웨어에 모니터링 인터페이스가 설정되어 실시간 데이터를 가져옵니다. 분석 및 처리.이들 사이의 연결은 C 영역에 내장된 직렬 포트 캐비닛을 통해 실현됩니다.데이터 전송의 개략도는 그림 1에 나와 있습니다.
장비 고장에 대한 경보 설계 체계는 다음과 같습니다. 모니터링 시스템에 경보 장치가 설치되어 있으며 태양광 패널의 발전량이 정상 값보다 낮을 때 경보 신호가 전송됩니다. 화창한 날에는 소프트웨어 시스템이 적시에 모든 오류 경보 신호에 응답하고, 흐린 날과 비오는 날에는 소프트웨어가 인버터 아일랜드 보호 및 리턴 0A 전류 입력의 경보를 보호하지만 다른 경보에는 응답하지 않습니다. 밤에 어떤 결함 경보에.
위의 설정에 따라 호스트 컴퓨터를 사용하여 GPS를 통해 시간을 보정하여 월별 또는 10일마다 지역의 과거 평균, 일출 및 일몰 시간을 쿼리합니다. 일출과 일몰의 범위를 벗어나는 시간을 야간으로 간주하여 장애 알람에 응답하지 않으며, 이 범위 내의 시간은 맑은 것으로 간주하여 모든 장애 알람에 응답합니다. 또한 소프트웨어 알고리즘은 비, 흐림, 조도가 낮은 날씨를 계산하기 어렵기 때문에 이 작업은 근무자가 수행합니다. 소프트웨어는 기능 스위치를 제공하며 근무자는 비오는 날씨에 섬 보호 및 0A 전류 입력 경보를 끌 수 있습니다.
3. 하드웨어 선택
3.1 DC 컴바이너 박스
DC 컴바이너 박스는 각 태양광 패널의 출력 전류를 모니터링해야 하며 어떤 회로에서 전류 오류가 발생하면 모듈이 알람 신호를 제공합니다. 또한 결합기 상자는 보호 회로 차단기의 접점 신호를 수집하고 회로 차단기의 위치를 이해하고 트립이 발생한 후 적시에 신호를 보내야 합니다. 따라서 DC 결합기 상자는 Changshu Switch Manufacturing Co., Ltd.에서 생산한 CXPV-16/Z 태양광 DC 결합기 상자에서 선택됩니다.
3.2 인버터
설계 요구 사항에 따라 인버터는 원격 제어 기능을 제공해야 하며 오류가 발생하면 적시에 알람 신호를 출력할 수 있습니다. 따라서 두 가지 유형의 인버터가 선택되며 하나는 CS1 그리드 연결 태양광 인버터입니다. 이 유형의 인버터는 더 많은 통신 인터페이스와 원격 제어 기능을 가지고 있으며 입력 전압 범위가 넓어 소형 스트링 저전압 장비에 적합합니다. 다른 하나는 SUN2000-60KTL-M0 스트링 인버터입니다. 이러한 유형의 스트링 인버터는 배터리 구성 요소의 최상의 작동 지점이 인버터와 일치하지 않는 상황을 줄이고 발전량을 크게 증가시킬 수 있는 모듈식 설계를 기반으로 합니다.
4. 소프트웨어 개발
Riyear-PowerNet 시스템을 이용하여 태양광 발전소의 산업현장 정보를 설계합니다. 수집된 부품 데이터는 RiyearPowerNet 시스템에 저장되어 이력 및 실시간 데이터베이스가 구축되며, 시스템 장애 발생 시 저장된 데이터는 장애 분석 및 위치 파악에 활용됩니다.
4.1 소프트웨어 구조
지능형 하드웨어 시스템은 Modbus 드라이버를 통해 상위 컴퓨터와 연결되며 인간-기계 인터페이스는 장치 데이터 기록, 데이터 알람 등을 표시할 수 있습니다. 시스템 소프트웨어 구조는 그림 2에 나와 있습니다.
4.2 소프트웨어 설계 및 구현
첫째, 구성을 추가하고 Changshu Switchgear Manufacturing Co., Ltd.에서 두 개의 I/O 구성을 선택하고, 둘째, 데이터를 읽을 수 있으려면 데이터베이스를 정의해야 하며, 셋째, 중간 변수를 정의합니다. 데이터베이스 변수를 정의하기 전에 장비 유형과 장비 모듈을 결정해야 하며, Modbus 표준 명령으로 데이터를 수집하고 다양한 레지스터에 저장하여 소프트웨어가 데이터를 읽기에 편리합니다. 장치 구성에서 관련 요구 사항에 따라 장치 주소, 직렬 포트 번호 및 관련 통신 매개변수를 설정합니다. 데이터베이스 변수의 범위에는 전체 애플리케이션이 포함됩니다. 데이터베이스를 정의한다는 것은 주소를 정의하고 해당 디바이스에 변수를 연결하는 것입니다. 이때 연결 시 미리 설정된 주소에 의존하여 원하는 데이터를 정확하게 찾을 수 있습니다.
장치가 실패하고 소프트웨어가 응답이 필요하다고 판단하면 시간에 장치의 오류 인터페이스로 전환하고 동시에 알람 소리를 재생합니다. 인버터 고장 시 시스템 메인 인터페이스의 표시 영역이 깜박거리므로 당직자가 신속하게 고장 영역을 찾을 수 있습니다.시스템 고장 알람 표시는 그림 3과 같습니다.
4.3 소프트웨어 실행 프로세스
먼저 소프트웨어를 시작하고 소프트웨어의 기본 환경이 로드된 후 TCP/IP가 네트워크에 연결되고 연결이 완료된 후 각 직렬 포트가 초기화되고 주소에 따라 데이터가 하드웨어 장치로 전송됩니다. 전송에 실패하면 연속으로 3회 전송을 시도하고 여전히 전송에 실패하면 장치가 오프라인 상태인 것으로 판단합니다. 실시간 데이터베이스, 인간-기계 인터페이스에서 데이터를 읽습니다. 각 직렬 포트를 연결하여 서로 통신하고 기록 데이터를 로드하고 읽습니다. 스마트 장치가 실패하면 시스템에 오류 데이터를 전송합니다.시스템은 정의된 알고리즘에 따라 장치의 오류 유형을 판단하고 인터페이스에 알람 영역을 표시하며 소프트웨어 시스템은 오류 후 정상 상태로 돌아갑니다. 해결되었습니다. 순서도는 그림 4에 나와 있습니다.
5. Ankerui 분산형 태양광 운영 및 유지관리 클라우드 플랫폼 도입
5.1 개요
AcrelCloud-1200 분산형 태양광 운영 및 유지보수 클라우드 플랫폼은 태양광 발전소의 인버터 장비, 기상 장비, 카메라 장비를 모니터링하여 분산된 태양광 발전소를 관리할 수 있도록 도와줍니다. 주요 기능에는 사이트 모니터링, 인버터 모니터링, 발전 통계, 인버터 기본 다이어그램, 작동 로그, 경보 정보, 환경 모니터링, 장비 파일, 작동 및 유지 관리, 역할 관리가 포함됩니다. 사용자는 WEB 및 APP를 통해 플랫폼에 액세스하여 태양광 발전 효율 및 발전 수익을 유지할 수 있습니다.
5.2 신청 장소
현재 우리나라의 두 가지 분산 응용 시나리오는 광활한 농촌 지역 지붕의 가정용 태양광 발전과 산업 및 상업 기업의 옥상 태양광 발전이며 두 유형의 분산형 태양광 발전소는 올해 급속하게 발전했습니다.
5.3 시스템 구조
태양광 변전소에 인버터 및 다기능 전력계량기를 설치하고 수집된 데이터를 게이트웨이를 통해 서버에 업로드하여 데이터를 중앙에서 저장 및 관리합니다. 사용자는 PC를 통해 플랫폼에 접속하여 분산형 태양광 발전소의 가동 상태와 각 인버터의 가동 상태를 적시에 얻을 수 있습니다. 플랫폼의 전체 구조는 그림에 나와 있습니다.
5.4 시스템 기능
AcrelCloud-1200 분산형 태양광 운영 및 유지관리 클라우드 플랫폼 소프트웨어는 B/S 아키텍처를 채택하여 권한이 있는 사용자라면 누구나 권한 범위에 따라 WEB 브라우저를 통해 해당 지역의 여러 건물에 분산된 태양광 발전소의 운영 상태를 모니터링할 수 있습니다. 발전소의 지리적 분포, 발전소 정보, 인버터 상태, 발전 곡선, 계통 연결, 현재 발전량, 총 발전량 등).
5.4.1 태양광 발전
5.4.1.1 포괄적인 칸반
●모든 태양광 발전소의 수량, 설비용량, 실시간 발전량을 표시합니다.
●일별, 월별, 연간 누적 발전량 및 발전량 수익.
●누적 사회복지.
●히스토그램은 월별 발전량을 보여줍니다.
5.4.1.2 발전소 상태
●발전소 현황은 현재 태양광 발전소의 발전량, 보조금 지원 전기요금, 최대전력 등의 기본 파라미터를 표시합니다.
● 현재 태양광 발전소의 일별, 월별, 연간 발전량 및 발전수익 통계.
●카메라는 현장 환경을 실시간으로 모니터링하고 조도, 온도 및 습도, 풍속과 같은 환경 매개변수에 액세스합니다.
● 현재 태양광 발전소의 연결된 인버터 수와 기본 파라미터를 표시합니다.
5.4.1.3 인버터 상태
●인버터 기본 파라미터 표시.
● 일별, 월별, 연간 발전량 및 발전량 수입을 표시합니다.
●그래프를 통해 인버터 전력 및 환경 조도 곡선을 표시합니다.
● DC 측 전압 및 전류 쿼리.
● AC 전압, 전류, 유효 전력, 주파수, 역률 쿼리.
5.4.1.4 발전소의 발전량 통계
●선택한 발전소의 시간별, 일별, 월별 및 연간 발전 통계 보고서를 표시합니다.
5.4.1.5 인버터 발전 통계
●선택한 인버터의 시간별, 일별, 월별, 연간 발전 통계 보고서를 표시합니다.
5.4.1.6 분포도
●인버터 AC 및 DC 측 데이터를 실시간으로 표시합니다.
● 현재 인버터에 연결된 부품의 개수를 표시합니다.
●현재 조도, 온도 및 습도, 풍속 및 기타 환경 매개변수를 표시합니다.
●인버터 모델 및 제조업체를 표시합니다.
5.4.1.7 인버터 곡선 분석
●AC 및 DC 측 전압, 전력, 조도 및 온도 곡선을 표시합니다.
5.4.2 이벤트 기록
●작업 로그: 사용자 로그인 상태 조회.
●SMS 로그: SMS 메시지의 시간, 내용, 전송 결과, 답장 등을 조회합니다.
●플랫폼 운영 로그: 계량기 및 게이트웨이의 오프라인 상태를 확인합니다.
●알람 정보: 알람을 분류하고 알람 내용, 발생 시간 및 확인 상태를 기록합니다.
5.4.3 운영 환경
●영상 모니터링 : 현장에 설치된 비디오 카메라를 통해 태양광발전소의 운영상황을 실시간으로 모니터링 할 수 있습니다. 하드웨어 조건이 있는 카메라의 경우 비디오 재생 및 PTZ 제어 기능도 지원합니다.
5.5 시스템 하드웨어 구성
5.5.1 AC 220V 그리드 연결
AC 220V 계통 연계형 태양광 발전 시스템은 주로 주거용 옥상 태양광 발전에 사용되며 설치 전력은 약 8kW입니다.
일부 소규모 태양광 발전소는 독립형이며 나머지 전력은 그리드에 연결되어 있지 않습니다.이 유형의 태양광 발전소는 그리드에 전력을 보내는 것을 방지하기 위해 역류 방지 장치를 설치해야 합니다. 태양광 발전소는 규모가 작고 상대적으로 분산되어 있습니다.태양광 발전소 관리자에게는 클라우드 플랫폼을 통해 이러한 태양광 발전소를 관리하는 것이 매우 필요합니다.이러한 태양광 발전소에서 Ankerui가 제공하는 솔루션은 다음과 같은 측면을 포함합니다. :
5.5.2 AC 380V 그리드 연결
State Grid Q/GDW1480-2015 "분산 전력을 그리드에 연결하기 위한 기술 규정"에 따르면 8kW~400kW는 380V에서 그리드에 연결할 수 있으며, 400kW를 초과하는 태양광 발전소는 상황에 따라 다지점 380V 그리드 연결을 사용할 수도 있습니다. 상황에 따라 지역 전력 부서의 승인 의견이 우선합니다. 이러한 유형의 분산형 태양광 발전은 주로 산업 및 상업 기업의 옥상 태양광 발전으로 자체적으로 발전하여 자체적으로 사용되며 잉여 전력은 그리드에 연결됩니다. 분산형 태양광을 배전망에 연결하기 전에 계량점을 명확히 정의해야 하며, 재산권 분계점 외에도 분산형 전원 콘센트와 사용자의 자체 전력선도 고려하여 계량점을 설정해야 합니다. 각 측정 지점에는 양방향 전기 에너지 측정 장치가 있어야 하며 장비 구성 및 기술 요구 사항은 DL/T448의 관련 규정과 관련 표준 및 규정의 요구 사항을 준수해야 합니다. 전기 에너지 계량기는 스마트 전기 에너지 계량기를 채택하고 기술 성능은 지능형 전기 에너지 계량기에 대한 중국 국가 그리드 공사의 관련 표준을 충족해야 합니다. 정산 및 평가에 사용되는 분산 전력 계량 장치는 수집 장비를 갖추고 전력 소비 정보의 원격 자동 수집을 실현하기 위해 전력 소비 정보 수집 시스템에 연결되어야 합니다.
태양광 어레이는 스트링 태양광 인버터에 연결되거나 컴바이너 박스를 통해 인버터에 연결된 다음 기업의 380V 전력망에 연결되어 자체 발전 및 자체 사용을 실현하고 잉여 전력은 그리드. 태양광 발전량을 측정하기 위해 380V 그리드 연결 지점 앞에 미터링 미터를 설치해야 합니다.동시에 엔터프라이즈 그리드와 공용 그리드 사이의 연결에 양방향 미터링 미터를 설치하여 기업의 전력을 측정해야 합니다. -그리드 전기 데이터는 전력 공급 부서의 전력 소비 정보 수집 시스템에 업로드되어야 합니다. , 태양광 발전 보조금 및 계통 전력 정산에 사용됩니다.
태양광 발전소의 일부 계통 연결 지점은 전력 주파수, 전원 전압, 전압 불균형, 전압 팽창/저하/정전, 급격한 전압 변화, 고조파/상호조파 THD, 깜박임, 등 별도의 전력품질 감시장치를 설치하여야 합니다. 일부 태양광 발전소는 독립형이며 잉여 전력은 그리드에 연결되어 있지 않습니다.이 유형의 태양광 발전소는 그리드에 전기 에너지를 보내는 것을 방지하기 위해 역류 방지 장치를 설치해야 합니다.시스템 다이어그램은 다음과 같이.
이 유형의 그리드 연결 단일 태양광 발전소는 규모가 적당하며 클라우드 플랫폼을 통해 태양광 발전 데이터 및 에너지 저장 시스템 운영 데이터를 사용할 수 있습니다.이 유형의 태양광 발전소에서 Ankerui가 제공하는 솔루션은 다음과 같은 측면을 포함합니다. :
5.5.310kV 또는 35kV 그리드 연결
"2019년 풍력 및 태양광 발전 프로젝트 건설에 관한 국가 에너지 관리국의 통지"(Guofa Xinneng [2019] No. 49)에 따르면, 국가가 요구하는 새로운 산업 및 상업 분산형 태양광 발전 프로젝트에 대해 보조금, 그들은 단일 지점 그리드 연결 설치 용량의 요구 사항을 충족해야 합니다. 용량이 6MW 미만이고 비주거용으로 사용하는 요구 사항은 그리드 운영 안전을 위한 기술 요구 사항.
이러한 유형의 분산 태양광 설치 용량은 일반적으로 상대적으로 크며 승압 변압기로 승압한 후 그리드에 연결해야 합니다. 설치 용량이 크기 때문에 공공 전력망에 상대적으로 큰 간섭을 일으킬 수 있으므로 전력 공급 부서는 이 규모의 분산형 태양광 발전소의 급전으로 안정성 제어 시스템, 전력 품질 및 통신에 대한 요구 사항이 상대적으로 높습니다. .
태양광발전소의 계통연계점은 전력주파수, 전력전압, 전압불평형, 전압팽창/저하/정전, 급격한 전압변화, 고조파/상호고조파 THD, 플리커, 등 별도의 전원 품질 감시 장치를 설치하십시오.
위 그림은 1MW급 분산형 태양광 발전소의 개략도로서, 태양광 어레이는 태양광 컴바이너 박스에 연결한 후 DC 캐비닛에 의해 합류한 후 중앙 집중식 인버터에 연결됩니다(DC 캐비닛은 규정에 따라 설치되지 않을 수 있음). 상황), 최종적으로 승압 변압기에 의해 10kV 또는 35kV로 승압된 다음 중간 전압 그리드에 병합됩니다. 태양광 발전소의 설치 용량이 상대적으로 크기 때문에 주로 다음과 같은 많은 보호, 측정 및 제어 장비가 관련되어 있습니다.
5. 결론
의심할 여지 없이 장비 모니터링은 태양광 발전소의 안전한 운영 및 관리에 매우 중요합니다. 발전소의 지능적이고 정교한 관리를 용이하게 하기 위해 본 논문에서는 태양광 발전소를 위한 지능형 모니터링 시스템을 설계하고 개발합니다. 이 시스템은 태양광 발전소의 장비에서 데이터를 수집한 다음 RS485 버스를 사용하여 데이터를 호스트 컴퓨터로 전송한 다음 RiyearPowerNet 소프트웨어를 사용하여 발전소의 과거 및 실시간 운영 데이터를 데이터 베이스. 이를 기반으로 소프트웨어는 발전소의 실시간 및 온라인 모니터링을 실현합니다. 태양광 장치에 장애가 발생하면 모니터링 시스템은 데이터베이스 데이터를 분석하여 장애 위치를 빠르고 정확하게 찾을 수 있습니다. 모니터링 시스템은 태양광 발전소의 안정적인 운영과 중앙 집중식 관리를 보장합니다.