侯文莉
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：光伏電站類型多,，地理分布范圍越來越廣,。單個電站占地面積大,，傳統(tǒng)的運維方式存在難度大,，巡檢管理易缺失,、效率低,、人力成本高，故障發(fā)現(xiàn),、維修不及時等問題,，使得電站發(fā)電量減少，造成收益損失,，嚴(yán)重影響投資回報,。通過建設(shè)大數(shù)據(jù)智能運維平臺，運維管理實現(xiàn)信息化,、網(wǎng)絡(luò)化,、數(shù)字化，減少站端值守人員數(shù),，提高管理水平,、工作效率、決策的正確性,，降低了運維成本,，保障電站運行的安全性、可靠性,，減少發(fā)電損失,，實現(xiàn)電站效益良好,。
關(guān)鍵詞：光伏電站；大數(shù)據(jù),；信息化,；智能運維
0 引 言
隨著化石能源的日漸枯竭，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重,，可再生能源越來越受到關(guān)注,。近年來，可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,。根據(jù)國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,，全國新增光伏總裝機量持續(xù)增長，2016 年新增為2011 年的17 倍,，2017 年我國光伏發(fā)電新增裝機53.06 GW,，其中分布式光伏19.44 GW，同比增長370%,。光伏電站裝機容量越來越龐大,，地理分布越來越廣，電站類型復(fù)雜多樣,。某公司運維13 個光伏電站,，場址遍布10個省份，有屋頂光伏項目,、魚光互補光伏項目,、山地光伏、農(nóng)光互補光伏項目等多種類型光伏電站,。其中屋頂光伏項目建設(shè)在某占地20 km2 園區(qū)的幾十個屋頂廠房,；魚光互補光伏電站，建設(shè)在占地面積1.3 km2 的湖里,。依靠傳統(tǒng)的運維方式,，光伏電站管理難度大、巡檢管理易存在缺失,、運維效率低下,、人力成本高、故障發(fā)現(xiàn)和維修不及時等問題,，使得光伏電站發(fā)電量減少,，光伏電站收益降低，嚴(yán)重影響光伏電站針對光伏電站運維的難點,，提出借助于計算機,、網(wǎng)絡(luò)通信、大數(shù)據(jù)技術(shù)，建設(shè)大數(shù)據(jù)運維平臺,，實現(xiàn)電站運維管理的信息化,、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化,。這樣不僅提高了管理水平,、工作效率、決策的正確性,，減少站端值守人員數(shù),，而且為電站的生產(chǎn)管理者提供真實、準(zhǔn)確,、及時的生產(chǎn)管理信息,，保障電站設(shè)備的安全,、可靠性，減少電站的發(fā)電損失,，實現(xiàn)電站運維的效益管理,。
1 運維平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分為兩層，如圖1 所示,。
一層：總部集中管理中心層,，部署大數(shù)據(jù)智能運維平臺，接收站端上傳的實時生產(chǎn)運行數(shù)據(jù),、站端主要設(shè)備的運行參數(shù)等數(shù)據(jù),，對站端上傳的數(shù)據(jù)進行多層次、多維度綜合分析處理,、存儲,、應(yīng)用、展示及發(fā)布,，評估電站生產(chǎn)運行情況,，并提供生產(chǎn)運行報表；實現(xiàn)對下屬多個電站的統(tǒng)一監(jiān)視和管理,。二層：站端數(shù)據(jù)采集層,，建設(shè)在電站就地，通過在生產(chǎn)控制一區(qū)部署通信管理機接收電站SCADA 監(jiān)控系統(tǒng)后臺轉(zhuǎn)發(fā)的逆變器,、匯流箱,、升壓站遙測和電能計量表（安全Ⅱ區(qū)）、環(huán)境監(jiān)測儀數(shù)據(jù),，并經(jīng)過橫向隔離裝置（正向型）傳輸?shù)焦芾硇畔^(qū)的數(shù)據(jù)服務(wù)器,，位于服務(wù)器中的解析程序?qū)魅氲臄?shù)據(jù)進行實時解析、入庫和統(tǒng)計分析。
2 平臺功能
對電站站端的相電壓,、線電壓,、相電流、功率,、功率因數(shù),、廠用電、頻率和開關(guān)狀態(tài)量等運行數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測,，大數(shù)據(jù)運維平臺利用其強大的數(shù)據(jù)處理能力,，對采集的數(shù)據(jù)進行分析處理，實現(xiàn)了對站端生產(chǎn)運行狀況進行監(jiān)控,，對故障問題進行預(yù)警,、報警，對相關(guān)設(shè)備進行遙控和遙調(diào),。
2.1 地圖導(dǎo)航
如圖2 所示,，通過在線地圖，展示各電站的地理位置信息,、運行狀態(tài),、裝機情況、節(jié)能減排,、年實際發(fā)電量,、年理論發(fā)電量等情況。用戶可快速了解各電站的整體運行狀況及運行水平,。同時,，可直接點擊在線地圖上的任一電站圖標(biāo)，系統(tǒng)直接進入該電站,，了解電站詳細(xì)運行信息,。
2.2 實時監(jiān)測
支持實時采集電站的運行狀態(tài)、電站PR,、等效小時數(shù),、越限告警信息、設(shè)備（光伏組件,、逆變器,、匯流箱、箱變,、升壓站,、集電線路等）運行數(shù)據(jù)、異常設(shè)備情況,、站端報警,，實行實時展示并秒級刷新,，以便提前發(fā)現(xiàn)站端故障點，及時處理故障點,，減少電量損失,，提高發(fā)電效率。
2.3 智能運維
運用大數(shù)據(jù)運維平臺的數(shù)據(jù)分析計算能力,，對采集的站端各類數(shù)據(jù)進行計算分析,，預(yù)測電站的運行趨勢；發(fā)現(xiàn)站端設(shè)備在運行過程中潛在的故障點,，以便提前處理,，避免形成故障后造成更大的損失；對于已產(chǎn)生的故障,，通過大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)處理計算功能,，快速準(zhǔn)確的定位設(shè)備故障，找到故障產(chǎn)生的原因,，并制定可借鑒的專業(yè)化解決方案,，輔助運維人員處理故障，提高電站的整體運維水平和效率,，減少損失,。
2.4 對標(biāo)管理
對各電站運行狀況進行不同維度的對比,，如發(fā)電量對標(biāo),、發(fā)電效率對標(biāo)、能耗對標(biāo),、故障處理效率對標(biāo),、安全完成率對標(biāo)等。通過對標(biāo),，了解各電站的實際整體運行水平,，及時發(fā)現(xiàn)運行較差的電站及設(shè)備，從而針對性地制定策略提升其整體運行水平,，實現(xiàn)提高發(fā)電量,。
2.5 電站運行分析
電站管理人員從綜合效率、計劃完成率,、棄光或棄風(fēng)電量（檢修棄光或棄風(fēng),、故障棄光或棄風(fēng)、限電棄光或棄風(fēng)）,、損耗（逆變器損耗等價時,、組串損耗等價時、匯流箱損耗等價時,、箱變運行損耗,、線纜損耗等）、太陽能資源、逆變器性能等進行分析,，確定影響電站性能的具體因素,，并及時處理，從而保證電站整體運行的穩(wěn)定,。
2.6 運維管理
運維管理為電站日常運維工作的操作臺,，包含兩票管理、檢修管理,、巡視管理,、培訓(xùn)管理、缺陷管理,、運維工作臺,、考核管理、交接班管理,、設(shè)備更換等內(nèi)容,。充分利用信息化來實現(xiàn)運維管理全過程跟蹤管理，強化運維管理執(zhí)行力度和效率,，提高運維的執(zhí)行質(zhì)量,。
2.7 運營統(tǒng)計分析
運營統(tǒng)計是根據(jù)生產(chǎn)運行管理要求，以電站運行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)生成的各類統(tǒng)計報表,，具體報表格式可由根據(jù)電站運營管理的需要,，自由定制表格，滿足多樣化的需求,。系統(tǒng)對電站的運行數(shù)據(jù)進行多層次,、多維度綜合對比分析，有助于準(zhǔn)確評估電站實際生產(chǎn)運行情況,，達(dá)到電站的精細(xì)化管理目標(biāo),。
2.8 設(shè)備資產(chǎn)管理
實現(xiàn)對電站設(shè)備資產(chǎn)臺帳及其緊密相關(guān)的業(yè)務(wù)信息的集中管理，從而提高設(shè)備的可靠性及可利用率,，減少設(shè)備的故障率和停用小時數(shù),，控制和降低設(shè)備維護及檢修成本，縮短檢修響應(yīng)和檢修工作時間,，延長設(shè)備使用壽命,，增強電站的安全性。
2.9 管理
通過對發(fā)電生產(chǎn)安全相關(guān)的組織,、人員,、措施、事件,、臺帳等工作進行信息管理,，實現(xiàn)生產(chǎn)管理意識的提高,，同時對電站生產(chǎn)進行規(guī)范化管理和信息監(jiān)督，減少事故的發(fā)生和危害程度,。充分利用先進的計算機技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高安全監(jiān)督工作的效率,、減輕安監(jiān)人員的工作強度,、提高安全生產(chǎn)管理水平。
2.10 專家知識庫
記錄了大量光伏電站運維相關(guān)專業(yè)技術(shù),、故障解決應(yīng)用案例,、運維經(jīng)驗總結(jié)等知識，同時建立了知識庫模型,，方便現(xiàn)場運維人員可以根據(jù)現(xiàn)場的運維情況和自身經(jīng)驗總結(jié)按知識庫模型,，自行完善知識庫的建設(shè)。專家知識庫不僅有助于運維團隊培訓(xùn)運維人員,，提升運維人員的專業(yè)水平,，而且在發(fā)現(xiàn)故障時，通過對故障點的數(shù)據(jù)計算進行分析對比,，系統(tǒng)自動搜索專家知識庫,，提供類似案例的解決方案，為運維人員提供技術(shù)參考,。
2.11 移動APP 功能
支持移動終端（手機,、平板電腦等）接入電站，了解光伏電站的地理位置信息,、裝機容量,、發(fā)電效率,、節(jié)能減排,、運維評估情況（包括工作票，操作票,，缺陷票的生成數(shù)量和閉環(huán)數(shù)量）,、電站收益等。
3 安科瑞變電所電力運維云平臺
3.1云平臺架構(gòu)
3.2云平臺概述
我司的運維平臺綜合運用綜合保護裝置,、多功能電力儀表,、母排及線纜測溫裝置、 變壓器溫控儀,、視頻攝像頭,、水浸煙霧、溫濕度,、門磁等多種傳感器統(tǒng)一接入變電所現(xiàn)場的邊緣計算網(wǎng)關(guān),，經(jīng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)封裝,、壓縮、加密后上傳至云平臺,。實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況,、統(tǒng)一調(diào)度運維巡檢安排，線上線下聯(lián)動,；實現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時無人值守,，監(jiān)測各配電回路運行狀態(tài)，即時定位故障,，降低風(fēng)險,。通過手機APP下發(fā)運維任務(wù)到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程,。將企業(yè)集團/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理,，提高運維效率、提高故障響應(yīng)速度,，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理,。為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù)，即時掌握用戶用電量情況,，避免偏差考核,；響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性,，為后期的增值服務(wù)開展做準(zhǔn)備,。
3.3云平臺功能
3.4云平臺配置方案
3.5產(chǎn)品介紹
AM5SE系列微機綜合保護裝置
功能
保護功能：主變差動保護功能、主變后備保護,、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖,、三段式過流、零序電流保護,、過電壓,；
低電壓保護、大功率電機保護,、高壓電動機綜合保護,、PT并列功能、非電量保護,、并網(wǎng)逆功率保護,、檢同期功能；
測量功能：保護電流,、測量電流,、零序電流、母線電壓,、零序電壓4-20MA輸出,、直流測量,；
通訊功能：提供RS485通訊接口，RS232維護接口,，IRIG-B對時接口,、USB升級接口，RJ45網(wǎng)口接口,；
故障錄波功能：保護動作時觸發(fā)錄波,，可以記錄故障前8個周波后四個周波的數(shù)據(jù)；
控制回路：自帶操作回路,，防跳功能,；
GPS校時功能：提供時鐘同步接口，接收GPS校時信號,。
應(yīng)用
35kV及以下電壓等級的變配電站及設(shè)備的保護測控功能,，至少包括35kV進線/主變壓器（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯(lián)、10kV進線/饋線/配電變壓器（一般容量2000kVA以下）/高壓電動機/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設(shè)備的保護和自動控制功能,。
ASD300系列智能操控裝置
功能
一次動態(tài)模擬圖指示及自檢帶電顯示,、閉鎖及自檢；
核相,、強制加熱,、強制照明；
語音防誤提示,；
人體感應(yīng)及柜內(nèi)照明,、已帶電語音播報；
分合閘,、遠(yuǎn)方就地,、儲能轉(zhuǎn)換開關(guān)；
分合閘回路完好指示/電壓測量,；
預(yù)分預(yù)合閃光指示,；
斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計；
RS485串行通訊接口,；
開關(guān)柜節(jié)點無線測溫,；
全電參量測量。
應(yīng)用
35KV高壓及以下中置柜,，手車柜，環(huán)網(wǎng)柜,。
ARTM-Pn無線測溫裝置
功能
接收60個ATE100/200/300/400,；
3U3I電參量測量；
實時測溫功能,；
RS485通訊接口,，通過標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU協(xié)議實現(xiàn)組網(wǎng)功能,；
具備自檢功能；
超溫,、高溫,、相間溫差報警、溫度突變量告警功能,。
應(yīng)用
變電站,、配電室、箱變等,。
APM810系列多功能電力儀表
功能
準(zhǔn)確度等級：有功電能0.5S級,，無功電能2級；
測量功能：三相電壓,、三相電流,、分相及總有功功率、分相及總無功功率,、分相及總視在功率,、分相及總功率因數(shù)、頻率,、需量,；
電能計量：分相及總雙向電能、四象限無功電能,；
電能質(zhì)量監(jiān)測：2-63次分次諧波,、總（奇、偶）諧波測量,、電壓波峰系數(shù),、電話波峰因子、電流K系數(shù)測量,；
輸入輸出：2路開關(guān)量輸出（選配MD82模塊可擴至8路）,；
及2路開關(guān)量輸入（選配MD82模塊可擴至26路），開關(guān)量輸出,；
可配置為報警輸出或遠(yuǎn)程遙控,，DO用作報警輸出時可自由關(guān)聯(lián)報警內(nèi)容；
SD卡存儲功能：用于電參量,、電能,、諧波等數(shù)據(jù)定時存儲，波形存儲等功能,。
應(yīng)用
適用于電力系統(tǒng),、工礦企業(yè)、公用設(shè)施,、智能大廈等需要電力監(jiān)控的場合,。
DTSD1352導(dǎo)軌式電能表
功能
測量功能：三相電流,、電壓、功率,、頻率,、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計,；
準(zhǔn)確級精度：有功0.5S,；
電流信號接入：直接接入10（80)A 經(jīng)CT接入1（6）A；
電壓信號：100V 380V,；
通信：RS485接口,，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通訊協(xié)議。
應(yīng)用
適用于*和大型公建中對電能的分項計量,，也可用于企事業(yè)單位作電能管理考核,。
ADW300無線智能儀表
功能
測量功能：三相電流、電壓,、功率,、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計,、總正反向無功電能統(tǒng)計,；
電能質(zhì)量：電壓、電流不平衡度,，電壓,、電流總諧波及2-31分次諧波；
需量：電流,、功率需量及實時電流,，功率需量；
準(zhǔn)確級精度：0.5s級 ADW300外置互感器型1級,；
電流信號規(guī)格：100A輸入 ,，經(jīng)互感器輸入，二次互感接入,；
通訊方式：RS485,、 LORA無線通訊、NB-IOT無線通訊,、4G無線通訊,。
應(yīng)用
ADW300方便用戶進行用電監(jiān)測、集抄和管理,，可靈活安裝在配電箱中,，可用于電力運維、環(huán)保監(jiān)管等在線監(jiān)測類平臺中,。
ARCM300系列電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表
功能
測量：單回路剩余電流,、4路溫度、電壓,、電流,、功率、頻率,、功率因數(shù),、視在電能、四象限電能,；
保護：剩余電流,、溫度、過流等,；
報警：聲光報警,，支持消音、復(fù)位操作,；
開關(guān)量：1路繼電器輸出,、4路開關(guān)量輸入；
通訊方式：RS485,、NB-IOT無線通訊,、4G無線通訊。
應(yīng)用
適用于智能樓宇,、高層公寓,、賓館、飯店,、商廈,、工礦企業(yè)、國家消防單位以及石油化工,、文教衛(wèi)生,、金融、電信等領(lǐng)域,。
ANET智能網(wǎng)關(guān)
功能
數(shù)據(jù)采集（支持串口,、以太網(wǎng)，只需配置即可兼容支持標(biāo)準(zhǔn)電力規(guī)約的各類儀表）,；
數(shù)據(jù)上傳（支持往上海分類分項能耗平臺,、寧夏電力需求側(cè)平臺、江蘇電力運維平臺,、浙江電力運維平臺上傳數(shù)據(jù)）,；
邊緣計算（靈活的報警閾值設(shè)置、主動上傳報警信息、數(shù)據(jù)合并計算,、斷點續(xù)傳,、數(shù)據(jù)加密、4G路由）,；
遠(yuǎn)程管理（遠(yuǎn)程配置,、遠(yuǎn)程升級、遠(yuǎn)程監(jiān)視）,。
應(yīng)用
泛在電力物聯(lián)網(wǎng),、能耗系統(tǒng)平臺、電力需求側(cè)管理平臺,、第三方云平臺,、預(yù)付費系統(tǒng)、運維系統(tǒng)平臺,、電力監(jiān)控平臺,、能源綜合管理平臺。
3.6云平臺現(xiàn)場應(yīng)用圖片
展廳現(xiàn)場 運維團隊 采集箱內(nèi)部圖
高配現(xiàn)場 門磁安裝 煙感安裝
安裝 漏水檢測安裝 低壓柜儀表
3.7平臺價值
為電力運維企業(yè)提供線上運維服務(wù)平臺,，實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況,、統(tǒng)一調(diào)度運維巡檢安排，線上線下聯(lián)動,。
將企業(yè)集團/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理,，提高運維效率、提高故障響應(yīng)速度,；
響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策,，增加客戶粘性，為后期的增值服務(wù)開展做準(zhǔn)備,；
為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù),，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核,。
4結(jié)語
本文針對光伏電站傳統(tǒng)運維方式存在的問題,，提出了通過建設(shè)大數(shù)據(jù)智能運維平臺，運維實現(xiàn)信息化,、網(wǎng)絡(luò)化,、數(shù)字化、集中化管理,，不僅減少了站端值守人員數(shù),，而且利用大數(shù)據(jù)運維平臺強大的計算分析能力，實現(xiàn)了運維的智能化,，有效地提高運維管理水平,、運維效率,，實現(xiàn)了光伏電站效益良好。
參考文獻(xiàn)
[1]程 榮. 淺談光伏電站的智能化運維[J]. 煤,，2018,，27（10）：87-88.
[2]徐小勇，李 敏,，王 靜,，李 剛. 大數(shù)據(jù)智能運維平臺.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版．
作者簡介：
侯文莉,，女,，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。主要從事智能電力電容器產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用
