光伏运维平台整体解决方案.doc

光伏运维平台整体解决方案目录1 系统需求31.1 需求分析31.2 建设目标42 系统介绍52.1 系统结构52.1.1 数据采集结构52.1.2 WEB平台结构62.1.3 系统功能结构72.2 系统功能92.2.1 在线监测92.2.2 能效分析132.2.3 统计报表152.2.4 档案管理172.2.5 系统设置182.3 系统特点192.3.1 宽接入192.3.2 实时性192.3.3 扩展性203 数据接入203.1 设备及规约支持203.1.1 设备与协议支持203.1.2 能源数据采集器213.2 数据采集233.3 数据上传253.3.1 传输方式253.3.2 传输规约273.3.3 上传流程283.4 档案信息283.4.1 子站档案283.4.2 设备档案294 服务器配置294.1 服务器搭建方式294.2 服务器硬件选型方案301 系统需求1.1 需求分析为了满足光伏监控系统的要求，达到对光伏设备、光伏计量的全方位监控，使有关人员做出反应，采取措施，并对相关设备进行集中监控、集中维护和集中管理。监控系统设计遵循以下原则：标准化整个监控系统的设计符合国家标准或国际标准。系统软件、硬件均采用标准化设计，提供开放的接口，可与不同供应商的设备及软件系统互联互通。 稳定性能源数据采集器采用嵌入式实时Linux操作系统和专用的硬件结构，性能稳定可靠，保证系统整体的稳定，尤其适合在环境比较复杂、可靠性要求较高的环境中运行。WEB系统平台采用J2EE业内专业级的开发框架，满足大数据采集、大容量数据存储和高并发的数据访问请求。经济性系统开发运行平台均采用当今最为通用的各种操作系统和开发工具，充分利用了我们在其它监控领域中成功应用的中间件和模块，大大减少在系统平台方面的投入，具有极高的性价比。先进性基于组态软件的设计理念，以一套通用平台，解决光伏数据采集、现地SCADA监控、云平台数据分析、手机App运维管理。四维一体的解决方案推动分布式光伏运维平台智能化。扩展性整个系统具有进一步扩展功能的能力，可以很好的适应现代智能管控的需求。保证用户在系统上进行有效的开发和使用，并为今后的发展提供一个良好的环境。可充分利用和保护现有网络资源便于当前以及以后的扩建；平台服务器具备扩展和堆叠能力，便于不同级别的中心整合与扩建，系统必须具有很强的监控点数、存储空间扩容能力。实用性以实时数据库为依托，可多用户多画面实时监控、远程控制、可连接多种报警设备完全满足用户的监控要求。安全性平台监控系统安全性在管理中是关键问题之一，安全性分为数据安全和信息安全，在上述三方面有如下要求：数据安全：对数据进行多级别、分布式的存储，数据不容易受到破坏。数据的AES加密机制，保证数据在网络传输过程中的安全，不会被截获、篡改和利用；信息安全：所有配置信息、管理信息、日志信息均存放在中心数据库，实行信息集中管理； 分级授权：对下属管理员的应用功能、访问范围进行授权。由下属管理员对所属机构操作员的应用功能、访问范围进行授权和管理。1.2 建设目标该系统可以帮助分布式光伏监控部门实现配电房的无人值守或者少人值守，可以实现对配电运营情况的实时监控、运营数据的分析和故障信息的报警提示，逐步推动电力监控的自动化、集中化和智能化。 系统建设分为两期实施，一期筹备数据采集，达到所有设备数据可以正确传输到平台，平台提供基础的功能模块，对数据的可视化有完整的显示，；二期对数据进行深度分析和利用，以数据为基础挖掘数据本身的价值，结合用户生产实际环境，指导用户进行光伏设备的信息搜集、优化配电运行、以达到电能能效的最大化。2 系统介绍2.1 系统结构系统采用三层高可用的结构，既可以完成终端层数据采集，也可以完成现地数据采集，并可以将数据发送到云平台，整个拓扑结构图如下： 2.1.1 数据采集结构数据采集结构由三层模型构成，即设备数据采集层、现地数据监控层和云服务数据层。 2.1.2 WEB平台结构WEB系统结构分为数据感知层、通讯服务层、数据处理层和数据展示层。2.1.3 系统功能结构 类别功能模块功能子项功能描述在线监测系统概览地图中心系统管理员可以观察当前系统内所的有站点，以地图的形式显示站点的位置信息。用户中心电量概况显示当前用户电量和负荷的总体运行情况，统计当前累计电量，上月累计电量；负荷实时值和最大值负荷概况一次接线图电气图纸加载用户站点电气图，电气图与现场设备实时关联，实时在电气图上反馈设备数据采集状态，设备运行状态，实时数据值和开关状态设备曲线数据曲线以曲线的形式显示设备站点的电流、电压、功率、谐波、功率因数、温度的采集值。逆变器模块逆变器实时数据显示逆变器站点的日发电量、电压、功率、运行状态。点击展示详细的实时数据。逆变器曲线数据曲线以曲线的形式显示设备站点的发电量、温度、功率参数、电压、电流、对地阻抗、对地电压的采集值。能效分析报警分析按时间段、站点和报警级别站点报警数据负荷分析日负荷分析根据日、月、年条件，分析指定时间内的负荷使用情况，并提供类比和同比分析月负荷分析年负荷分析设备用电量对比以柱状图的方式比较设备站点下回路的用电量情况。逆变器发电量对比以曲线的方式比较逆变器站点下回路的发电量情况。统计报表逆变器发电量报表电量差值报表提供发电量计算过后的差值报表，支持报表导出为Execl格式设备用电量报表日电量报表提供用电量日、月、年统计报表，支持报表导出为Execl格式月电量报表年电量报表设备原始值报表原始值报表提供设备采样原始值报表，支持报表导出为Execl格式负荷统计报表日负荷报表提供负荷日、月、年统计报表，支持报表导出为Execl格式月负荷报表月负荷报表年运维管理运维信息管理巡检浏览管理运维人员和运维单位信息设备巡检巡检编辑用户编辑和管理设备巡检计划，并根据用户设定的日期进行提醒企业信息档案管理企业档案站点基础信息配置企业和监控点的档案信息，包括子站档案配电房信息管理监控站点的信息，包括基础位置信息、设备档案信息等采集器信息其它信息系统设置用户管理管理用户组别、权限及系统功能菜单的调整系统角色系统菜单2.2 系统功能2.2.1 在线监测在线监测分为三大模块显示，分别为系统概览、分路监测、监控点对比分析系统概述用户中心一次接线图设备曲线逆变器模块设备用电量对比逆变器发电量对比2.2.2 能效分析能效管理主要通过对站点用电信息进行分析，通过对历史数据的集中分析、多维度分析，使站点用户对自身用电质量有一个全面了解。能效管理主要分为：电量分析、负荷分析、报装方式分析、最值分析、用电能效排名、分类分项分析、监测点对比分析。 发电量分析负荷分析最值分析告警分析2.2.3 统计报表统计报表包括电量、负荷数据统计，可以将各类数据查询并导出Excel文件电量统计报表负荷统计报表2.2.4 档案管理档案管理提供对企业信息的管理、监控子站的管理、子站内设备信息的管理、电价管理和电费单管理 企业档案子站档案2.2.5 系统设置系统设置主要系统管理员所具备的 权限，分为：系统菜单管理、角色管理和用户账户管理用户管理角色管理系统菜单管理2.3 系统特点2.3.1 宽接入系统可以接入各类型不同的设备，各种数据均可通过能源数据采集器（QT241N）进行数据采集，采集完成的数据，可以无缝接入到系统平台2.3.2 实时性数据采集与上传的频率可以达到秒级刷新，并能通过实时画面反馈到系统前端，供用户及时观察2.3.3 扩展性系统预留包括能效分析、智能运维和需量分析的接口，可以根据用户的需求进行二次开发3 数据接入系统平台的数据接入需要加装能源数据采集器（QT241N），能源数据采集器支持有线和无线两种方式。采用有线网络连接时，需要有固定的网络；采用无线方式（GPRS）时，需要提供移动或者联通的SIM卡，月流量不小于300M（具体视数据点决定和数据传送频率）3.1 设备及规约支持3.1.1 设备与协议支持设备厂家型号规约支持情况电表科陆ModbusRTU/DLT645支持威盛DLT645支持中电ModbusRTU/DLT645支持安科瑞ModbusRTU/DLT645支持派诺ModbusRTU/DLT645支持继保许继IEC-60870-103支持南瑞IEC-60870-103支持楼控江森DDCBACnet支持HoneywellDDCBACnet支持PLC西门子S7 200PPI支持西门子S7 300 /400ProfiNet支持罗克韦尔AB 5000EtherNet支持罗克韦尔AB 500DF1支持施耐德Modbus支持GESNPX支持三菱Fx2n支持水表国家规约CJT188支持气表/热表ModbusRTU支持能耗上报部颁规约XML能耗规约支持电力信息采集部颁规约QGDW 376.1可开发支持GPRS远传地方规约DB35规约支持电力调度IECIEC-60870-104IEC-60870-101CDT支持智能电网IECIEC61850可开发支持3.1.2 能源数据采集器能源数据采集器是采集设备与系统平台交互的重要一环，能源数据采集器的功能和稳定性，决定了平台数据的完整性和正确性。武汉舜通提供的能源采集器（QT241N）有如下特性：硬件特性1）丰富的数据接口，至少支持RS232/RS485、以太网口、CAN等接口2）支持GPRS无线数据传输功能3）支持USB接口，方便与U盘、USB设备进行连接，包括更新硬件驱动信息等4）支持SD卡扩展采集器存储空间5）支持一键重启功能6）支持调试接口7）电源范围：9V-40V8）工作温度：-10 75度9）存储温度：-20 80度10）工作温度：10%RH 90%RH 无凝霜11）抗震性能：符合IEC61131-2标准12）抗静电性能：2.5Kv，符合EN61000-4-2、3级标准13）认证标准：EN55011 Class A、EN60000-6-2、CE、FCC软件特性1）内置组态软件，方便工程人员可以快速与各种终端设备完成数据采集与通讯 2）内置实时数据库，数据可以达到毫秒级刷新3）内置SQLite数据库，支持数据本地存储4）支持丰富的协议，至少包括：IEC101、103、104、modbus、DL/T645规约以及各类PLC设备的通信规约5）支持采集器的远程管理，包括上载配置、下载配置等，方便运维人员远程操作6）支持数据的加密、断点数据上传7）支持对通讯数据的实时监视功能3.2 数据采集为标准化采集层与系统层的数据对接，将采集层的数据采集点进行规则化的数据编码，有助于数据的衔接与平台数据的展示。根据现场设备的采集能力，我们标准化定义了采集的信息量，并为每个信息量分配了唯一的采集指标码，并以此为规范与平台数据进行对接。此信息采集量可以根据用户现场的实际情况，继续增加和调整。采集指标码指标描述采集指标码指标描述10001A相电流10040C相谐波电压畸变率10002B相电流10041三相电流不平衡度10003C相电流10042三相电压不平衡度10004A相电压10043频率偏差10005B相电压10044环境温度10006C相电压10045环境湿度10007A相负荷10046A相电压偏差10008B相负荷10047B相电压偏差10009C相负荷10048C相电压偏差10010A相功率因数10049AB线电压偏差10011B相功率因数10050BC线电压偏差10012C相功率因数10051CA线电压偏差10013A相无功功率10052正相有功电量10014B相无功功率10053正相无功电量10015C相无功功率10054反相有功电量10016零序电流10055反相无功电量10017总有功功率10056总视在功率10018总功率因数10057A相有功功率10019总无功功率10058B相有功功率10020频率10059C相有功功率10021AB线电压10060A相无功功率10022BC线电压10061B相无功功率10023CA线电压10062C相无功功率10024A相电压相角10063A相电缆温度10025B相电压相角10064B相电缆温度10026C相电压相角10065C相电缆温度10027A相电流相角10066开关量110028B相电流相角10067开关量210029C相电流相角10068开关量310030负荷率10069开关量410031正相有功电度10070开关量510032正相无功电度10071开关量610033反相有功电度10072开关量710034反相无功电度10073开关量810035A相谐波电流畸变率10074开关量910036A相谐波电压畸变率10075开关量1010037B相谐波电流畸变率10076开关量1110038B相谐波电压畸变率10077开关量1210039C相谐波电流畸变率10078开关量13 3.3 数据上传3.3.1 传输方式能源数据采集器将设备的数据采集完成后，根据指定的协议，将数据上传到云平台。数据上传到到云平台，可以按照有线传输和无线传输两种方案。武汉舜通生产的能源数据采集器QT241N，同时支持有线网络和无线网络。有线传输采用有线传输时，将网络接入能源数据采集器的RJ45网口，为能源数据采集器分配固定的IP地址，并配置网关。网线到能源采集器的距离不应大于85m，如果有大于85m的情况，应该在此区间增加交换机或者连接器设备。 无线传输由舜通提供的QT241N支持GPRS和LAN两种方式传输，如果现场不具备有线网线传输条件，可以使用GPRS方式传输。QT241N同时支持移动和联通的2G网络。网络流量以回路为单位，每个回路测试点的数量为50个点，上传频率按照15分钟上传一次，则大约需要流量为300M1回路1天 = 50 * （60 / 15） * 24 * 20 + 18 = 96.018kb1回路30天 = 96 * 30 = 2.88M50回路30天 = 50 * 2.88 = 144M网络信号GPRS无线信号受地理位置、基站覆盖率和天气的影响，信号的强度会受到一些干扰。在使用GRPS信号传输时，应该加装有线天线，并尽可能将有线天线放置空旷位置。3.3.2 传输规约在数据上传中，使用武汉舜通定制规约STV1.0版本协议，该协议参考和引用了国家电力数据采集与平台建设方案。协议分为四个部分，通讯监测接口规范用于定义常用操作及心跳通讯机制的命令格式，数据上报接口规范用于定义数据上报命令格式，平台数据输出服务接口规范用于定义从平台获取数据的输入输出结构，应用服务集成规范用于定义平台集成第三方功能或服务的规约。规约的功能序号功能码功能10x01身份验证20x02心跳30x03拓扑结构上报40x04修改配置50x05重要事件上报60x06实时数据70x07断点续传80x08指定设备实时召测90x09下发控制100x10设备状态110x11消息转发120x12最值数据上报130x13工程文件上传140x14工程文件下载 3.3.3 上传流程3.4 档案信息3.4.1 子站档案 为快速实现采集数据与平台信息的对接，在设备调试与安装的过程中应该提前准备好相关信息，如下：详见附件表格3.4.2 设备档案 进线名称所属变压器柜号分路名称容量(kw/kvar)10kV 1#变压器AL1低压总进线柜AL2电容柜25kvar AL3-1-12号车间1AL3-1-22号车间2AL3-23号车间老式设备AL4-1-1宿舍楼和食堂AL4-1-2办公楼AL4-23号车间新设备AL4-3-11号车间AL4-3-24号车间 4 服务器配置4.1 服务器搭建方式由武汉舜通提供的云能效管理平台是一个集成化程度高，模块化功能强的平台。整个系统平台由前置通讯服务器、数据存储服务器、WEB服务器、App服务器四大服务器组成。这四大服务器功能既可以分布式部署，也可以集中到一台服务器服务。根据用户系统容量设计，500个站点的数据接入，先期可以将以上四大服务程序接入一台服务器。随着用户数据的增加和系统访问用户的增加，再适时考虑分离四大程序。4.2 服务器硬件选型方案服务器配置1、 CPU：E5-2640 2.4GHz 2颗2、 内存：32G （16 * 2）3、 硬盘：SSD固态硬盘或者SAS硬盘，初期备用存储容量为10TB，RAID5/RAID104、 网卡：千兆网卡（或万兆）5、 网络带宽：50M 100M配置说明：1、 CPU要求多核心、较高的主频，主要是因为主站和子站不仅要负责数据的采集与通信传输、还要承担每个站点内部的数据管理和配置需求，对于高速传输与计算的数据，需要有较高的CPU主频来保证数据的处理速度、多核心的CPU能够支撑高并发的数据请求。2、 内存除去系统占用2G，500站点的数据缓存和为数据库预留一部分的缓存空间3、 硬盘是数据存储高速存储的瓶颈，所以如果配置为机械硬盘需要使用黑盘，10K以上的转速，有条件的可以安排SAS硬盘、固态硬盘4、 网卡：按照秒级数据传输，1000M网卡的峰值速率是60M/s左右，500站点的数据峰值会达到15M/s左右30 / 30