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1、智能化光伏电站监控系统设计与实现2 台州宏创电力集团有限公司 浙江 台州 317000摘要：近年来，科学技术的发展迅速，我国的基础建设也越来越完善。到2021年上半年，全国光伏发电装机容量达到2.68亿kW,远超2019年的2.04亿 kW,光伏发电系统成为电力系统的有力补充。但是，在光伏电站施工与发电期间, 受复杂气候环境等因素影响，存在着一些风险隐患问题有待解决。本文对光伏电 站施工阶段和发电阶段存在的具体风险隐患开展探讨，提出风险防范措施。关键词：智能化；光伏电站监控；系统设计与实现引言随着世界能源产业结构的调整和人类对环境问题的重视，太阳能凭借资源丰 富、布局灵活的优势，成为当今新能源
2、发展的主流，当前越来越多的光伏电站投 入运营。光伏电站的可靠运行，需要汇流箱、逆变器等设备在无故障状态下运行 对光伏设备的状态监测十分重要。目前，光伏电站主要采用人工定期检查、网络 化监控的方式对设备进行监测。由于人力资源有限及传统光伏监测系统智能化不 足，这两种方式都存在光伏阵列监测不足、遇到故障时无法快速定位的问题。1 光伏电站在施工阶段的风险与应对措施车辆伤害。根据实际施工情况来看，光伏电站项目有着现场环境复杂、施工 机具设备种类繁多、操作流程烦琐的特征，配置山地钻孔机、推土机、叉车、混 凝土罐车等设备。由于机具设备长时间处于高强度工作状态，受到自然老化、外 部环境侵蚀、人为操作等因素影
3、响，偶尔出现机具设备运行故障和不当操作问题 以此为诱因引发机械伤害事故的出现。为预防车辆伤害事故的出现，需要从人员 培训考核、现场安全管理三方面着手。在人员培训考核方面，预先对特种作业人 员开展专项培训工作，以机具设备正确操作方法、故障诊断依据、突发事件应急 处理等作为培训内容，并审核特种作业人员是否具备从业资质，禁止将培训考核 未通过和不具备从业资质的人员分配至特种作业岗位。而在现场安全管理方面， 组合采取远程监视、现场巡查、旁站监理等方法，观察操作过程、检查是否存在 安全质量隐患、禁止无关人员滞留现场，及时纠正违章操作等不规范行为。人员 触电。在光伏电站设备调试环节，由于现场分布大量带电体
4、，且逆变器与变压器 等设备处于带电工作状态，如果出现人员错误操作行为，或是施工人员未正确使 用安全工器具和劳动防护用品等防护设施，将以此为诱因引发人员触电事故。对 于人员触电风险，提前做好安全教育工作，采取面授培训、举办安全宣讲会、进 行安全交底等活动，要求施工人员正确认识到人员触电事故的严重危害性，树立 安全意识。高处坠落与高处落物。在光伏电站建设项目中，由于作业环境较为复 杂，涉及高处作业，特别是架空输电线路安装，如果没有在现场采取相应的防坠 落措施，在施工期间有可能出现高处坠落与高处落物作业，如施工人员不正确使 用安全带坠落、站位错误而跌落作业平台、塔吊等起重设备操作错误导致吊装材 料设
5、备高处落物。为规避高处落物风险，（1）在作业平台四周搭设遮挡措施， 要求施工人员将小型物件及施工器具装入专用工具袋中存储，避免光伏电站设备 与堆置材料因风力作用或外力碰撞而跌落作业平台。（2）提前组织开展试吊作 业，将光伏电站设备、手持式机具设备、物资材料等起吊至地面上方0.20.5m 处，观察吊件是否出现倾斜失稳现象，必要时调整吊装方案，确定无误后再开展 吊装作业。2 软件开发利用 Riyear-PowerNet 系统设计该光伏电站的工业现场信息。采集到的元器 件数据用 Riyear-PowerNet 系统进行储存，建立历史及实时数据库，在系统发生 故障时，利用存储的数据对故障进行分析定位。
6、2.1 软件结构智能硬件系统通过 Modbus 驱动程序与上位机相连接，人机界面就可以显示 设备数据的记录、数据报警等。2.2 软件设计与实现首先，添加组态，选用常熟开关设备制造有限公司的两种 I/O 组态；其次， 为了能够读取数据，需要定义好数据库；其三，定义中间变量。在定义数据库变 量之前，需要先确定设备类型和设备模块，数据由 Modbus 标准命令采集，存储 在各种寄存器中，便于软件读取数据。在设备配置中根据相关要求设置设备地址 串口编号以及相关通信参数。数据库变量的作用域包括整个应用程序。定义数据 库即定义地址，将变量与对应的设备连接起来。此时，在进行连接时就可以依靠 事先设定好的地址
7、，准确地找到想要的数据。当设备发生故障，经过软件判断需 要给予响应时，第一时间切换至该设备的故障界面，同时播放报警声音。逆变器 发生故障时，系统主界面显示区域闪烁，使值班人员能够快速定位故障发生区域2.3 软件运行流程首先启动软件，加载完成软件基本环境后，TCP/IP进行网络连通，连接完成 后初始化各个串口，根据地址向硬件设备发送数据。如果发送失败，则再连续尝 试发送三次，如果仍然未能发送成功，则判断该台设备离线；如果成功，在智能 设备接收数据信息后，将自身数据回馈至上位机，软件接收数据后存入实时数据 库，并在人机界面读取数据。将各个串口互相连接通信并将历史数据加载读取。 如果智能设备出现故障
8、，将向系统发送故障数据，系统根据定义好的算法判断设 备的故障类型，在界面上显示报警区域，在故障解除之后软件系统回到正常状态3 技术评估后的光伏发电站优化措施确保电力系统设计规范化。光伏发电站运行中为了保证发电效率的提升，就 需要确保发电站设计的标准化。一定程度而言，电力系统设计只有能够符合相关 要求，才能为光伏发电站稳定运行，并在此基础上保证发电效率的提升。光伏发 电站运行中，为了保证相应的设计工作能够符合相关要求，首先需要进行电力生 产流程的优化，如太阳光的不同时节太阳光强度进行分析，融合光伏电站运行与 太阳能源变化情况、光伏发电站实际工作状况，进行电力系统电压的科学设计， 以此在电力生产中
9、，确保光伏发电站能够以高效状态运行。分时段维护光伏发电 站电路。电站也要根据以往的经验，将发生的故障根据时间分为早期和偶发期及 损耗期，这样做更有利于设备的故障管理。在早期的设备发生故障时，一般是因 为设备出场的问题或者因为操作人员的技术不当引起的；而偶发故障是因为设备 运转时期出现的故障，一般是因为维护保养时的失误，导致设备出现故障；损耗 故障一般是设备的使用后期所出现的故障，很多原因是因为设备的零件因为长时 间的运行出现的磨损或者老化。因此，对设备进行分时段进行故障管理，对设备 进行全面的维护保养，既可以有效控制设备的运行成本，也能提升电站设备的使 用寿命。发电站项目的科学施工。光伏发电站
10、项目建设中，相应的施工方式都应 该符合相关要求，施工技术应该科学。一定程度而言，发电站在实际项目建设过 程中，会涉及多方面的问题，因此，需要根据不同的情况，采取相应的管理措施 特别发电站运行系统，直接关系着电力的运用，因此，只有做好项目施工规划， 才能充分发挥控制中心调度作用，为光伏发电站系统运行效率提供可靠的硬件保 障。由于设备是电站生产运行的基础，所以设备的质量管理也是很重要的，因此 也要建立完善的设备采购以及管理制度。只有完善的管理制度才能帮助光伏电站 的发展，主要是从以下两方面进行完善。一方面是对以往发生故障的情况进行经 验总结，结合故障原因制定管理制度；另一方面就是要经常与设备供应商
11、进行沟 通，提升对设备检修与维护的规范和流程进行了解。结语为保证光伏电站安全、稳定运行，营造良好的外部环境，预防和减少电气火 灾等安全生产事故的出现。因此，电力企业与施工单位务必提高对光伏电站项目 风险管理工作的重视程度，树立风险防范意识，深入了解项目建设与投运使用期 间主要存在的风险因素，针对性采取风险防范措施，确保光伏电站稳定运行。参考文献1 丁坤，陈富东，翁帅，等.基于 I-V 特性灰色关联分析的光伏阵列健康状态评估J.电网技术，2021, 45(8)： 3087-3095.2 甘雨涛，吴振辉，陈志聪，等.基于 LoRa 和自适应神经网络模糊推理系统的光伏阵列故障诊断系统J.电气技术，2020，21(8)： 80-86.3 郑伟烁，郑文悦，李志伟，等.光伏电站在线监测技术现状与进步趋势展望J.电测与仪表，2021，58(9)： 1-7.4 李琴，潘三博基于NB-IoT的光伏电站监测系统J.仪表技术与传感器, 2021(8)：59-62.5 沈才良.光伏电站故障监测系统的设计与实现D.哈尔滨：哈尔滨工业大 学，2015.
