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文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1003-0492（2024）08-076-06中圖分類號(hào)：TP277

★張澤成，張宗旭，王家坤（國(guó)華（乳山）新能源有限公司，山東濟(jì)南250002）★卿子龍（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院，江蘇南京210031）

關(guān)鍵詞：光伏電站；數(shù)字化；智能化；智慧型監(jiān)控管理系統(tǒng)；IEC61850

1　引言

我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和的愿景，把光伏等新能源發(fā)電方式推向了行業(yè)的前臺(tái)，成為解決能源安全、環(huán)境污染等問(wèn)題的期望^[1]。自從金太陽(yáng)示范工程后，光伏電站數(shù)目不斷快速增加，傳統(tǒng)電網(wǎng)的組織架構(gòu)不斷變化，新型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)^[2-3]。緊隨智能電網(wǎng)的發(fā)展需求，開展光伏電站數(shù)字化、智能化的研究，建設(shè)高水平的智慧型光伏電站，實(shí)現(xiàn)光伏電源與電網(wǎng)間深度友好融合，對(duì)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展，也為“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧型光伏電站”的建設(shè)提供了技術(shù)支撐^[4]。

本文首先分析了光伏電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀，隨后在研究新能源場(chǎng)站智能化、智慧化技術(shù)發(fā)展需求的基礎(chǔ)上^[5-10]，基于生產(chǎn)監(jiān)控和運(yùn)營(yíng)管理兩個(gè)維度，提出了光伏電站智慧型監(jiān)控管理一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，并對(duì)系統(tǒng)的體系架構(gòu)進(jìn)行了研究，最后以一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、全站信息數(shù)字化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)功能一體化、高級(jí)應(yīng)用互動(dòng)化、設(shè)備狀態(tài)可視化、運(yùn)維管理智慧化為建設(shè)目標(biāo)，研究了系統(tǒng)功能的主要技術(shù)特征，期望為光伏電站的數(shù)智化、智慧化建設(shè)提供可行性技術(shù)方案。

2　光伏電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀

大型光伏電站具有設(shè)備數(shù)量多、種類繁多、組網(wǎng)復(fù)雜等特點(diǎn)，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。目前，光伏電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)按照需求配置了相應(yīng)的功能子系統(tǒng)，如綜合監(jiān)控、輔助監(jiān)控、狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)等。但數(shù)量眾多的子系統(tǒng)，普遍存在著信息不規(guī)范、功能不完善等問(wèn)題。數(shù)量眾多的功能子系統(tǒng)，缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃。不同平臺(tái)和數(shù)據(jù)格式的功能子系統(tǒng)，相互獨(dú)立，形成了不能互通協(xié)調(diào)的信息孤島，主輔設(shè)備設(shè)施間的互聯(lián)互動(dòng)難以實(shí)施。全站的綜合自動(dòng)化水平比較低，主要存在如下問(wèn)題：

（1）傳統(tǒng)的監(jiān)控管理模式，無(wú)法適應(yīng)場(chǎng)景多樣性的要求；

（2）業(yè)務(wù)子系統(tǒng)多，數(shù)據(jù)類型多，子系統(tǒng)間信息共享不足，協(xié)調(diào)控制不便；

（3）站內(nèi)信息量大，但與電網(wǎng)調(diào)度間的信息數(shù)據(jù)共享不足，系統(tǒng)調(diào)控功能難；

（4）光伏電站面積大，設(shè)備數(shù)量多，人工檢測(cè)故障難，運(yùn)維成本高；

（5）電站的數(shù)字化、智能化程度低，也缺乏高效的智能化管理策略，全站運(yùn)維管控難。

3　光伏電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向

隨著新能源標(biāo)桿平價(jià)上網(wǎng)等政策的出臺(tái)，光伏發(fā)電行業(yè)的投資壓力加大，企業(yè)越來(lái)越關(guān)注如何提高場(chǎng)站利用小時(shí)數(shù)、降低運(yùn)維成本以及提升全站全生命周期的收益率。從光伏電站的設(shè)備（光伏組件、逆變器等）選型、生產(chǎn)監(jiān)控管理以及發(fā)電數(shù)據(jù)的積累分析等方面，將先進(jìn)信息技術(shù)和智能化技術(shù)融入各個(gè)階段中，可以減少運(yùn)維人員的日常巡檢、報(bào)表、兩票管理、故障處理等工作量，達(dá)到自動(dòng)診斷與修復(fù)的目標(biāo)，降低了運(yùn)維成本。因此，光伏電站對(duì)信息數(shù)字化、管理智慧化的需求與日俱增。

信息數(shù)字化、管控智能化、決策智慧化是光伏電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展方向，開展光伏電站數(shù)智化、智慧化的研究，意義重大。大數(shù)據(jù)、云邊計(jì)算、電力物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛廣用，為光伏電站智慧型綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。綜合運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)，光伏電站能有效開展以下方面的工作：

（1）分析、挖掘生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確分析電量損失，優(yōu)化光功率預(yù)測(cè)模型，提高發(fā)電量；

（2）針對(duì)光伏電站面積大、人工檢測(cè)效率低等問(wèn)題，采用無(wú)人機(jī)開展全站的智能巡檢工作；

（3）構(gòu)建多參數(shù)、多機(jī)制融合的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷體系，基于狀態(tài)檢修，縮短停運(yùn)時(shí)間；

（4）調(diào)整全站運(yùn)行管理模式，實(shí)施全站無(wú)人值守，減少現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維工作時(shí)日；

（5）以數(shù)據(jù)為支撐，優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)維模式，創(chuàng)新光伏電站管理模式，降低運(yùn)維成本；

（6）基于實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)，合理評(píng)價(jià)運(yùn)行績(jī)效，提升全站的全生命周期的運(yùn)營(yíng)水平。

4　智慧型監(jiān)控管理系統(tǒng)的體系架構(gòu)

監(jiān)控管理系統(tǒng)是光伏電站的光伏發(fā)電區(qū)和匯集升壓站的設(shè)備監(jiān)控和管理一體化系統(tǒng)。信息數(shù)字化、設(shè)備智能化是智慧化建設(shè)的基礎(chǔ)。智慧化建設(shè)以設(shè)備狀態(tài)全息感知、機(jī)器替代人工巡檢、設(shè)備缺陷主動(dòng)預(yù)警、設(shè)備故障智能診斷、遠(yuǎn)程操作一鍵順控、主輔設(shè)備智能聯(lián)動(dòng)、運(yùn)維管控智慧決策、設(shè)備資產(chǎn)全生命周期管理為建設(shè)目標(biāo)，按照一體化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化接口、數(shù)字化傳輸、智能化聯(lián)動(dòng)的設(shè)計(jì)思想，廣泛應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、AR/VR、數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)，形成了一種具備自適應(yīng)、自組織、自趨優(yōu)、自恢復(fù)的智慧化運(yùn)維管理系統(tǒng)，可對(duì)設(shè)備、動(dòng)力、環(huán)境、消防、安全等進(jìn)行全面智能化管控，提升了安全生產(chǎn)的精益化管控水平，大幅減少了日常運(yùn)維的工作量，實(shí)現(xiàn)了低碳清潔、安全靈活、運(yùn)維高效的生產(chǎn)目標(biāo)。

光伏電站智慧型監(jiān)控管理系統(tǒng)采用分層分布、開放靈活的三層兩網(wǎng)式的體系結(jié)構(gòu)，全站分為站控層、間隔層、過(guò)程層。一體化監(jiān)控管理平臺(tái)以標(biāo)準(zhǔn)的通信接口及協(xié)議，統(tǒng)一智能設(shè)備、智能子系統(tǒng)的接入，全面整合各子系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)過(guò)程智能設(shè)備層、間隔保護(hù)控制功能層、電站生產(chǎn)監(jiān)控以及智慧管理決策層之間的無(wú)縫融合，實(shí)現(xiàn)全站的全景可視化集中管控。

站控層設(shè)備包括服務(wù)器、工作站、通信網(wǎng)關(guān)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。站控層以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)有效整合各個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)，包含綜合監(jiān)控、狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)、輔助監(jiān)控等功能子系統(tǒng)，為全站提供運(yùn)行、管理、工程配置的界面，記錄站內(nèi)所有相關(guān)信息。站控層軟件采用一體化設(shè)計(jì)，功能高度集成，可實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備的監(jiān)視、控制、告警及信息交互等功能。它以應(yīng)用層面的各項(xiàng)功能為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)主輔設(shè)備智能聯(lián)動(dòng)、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程預(yù)警、遠(yuǎn)方故障確認(rèn)、遠(yuǎn)程視頻漫游巡視、遠(yuǎn)方智能巡檢、現(xiàn)場(chǎng)人員作業(yè)遠(yuǎn)程管控等功能，全站智能化控制，全景化展示，并為高級(jí)業(yè)務(wù)應(yīng)用層提供信息支撐。一體化高級(jí)業(yè)務(wù)應(yīng)用層具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)智能分析、數(shù)據(jù)挖掘展示以及大數(shù)據(jù)智慧化決策等功能。

間隔層功能設(shè)備包括保護(hù)、測(cè)控、電能計(jì)量、安全穩(wěn)定、故障錄波等網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備以及智能化功能子系統(tǒng)。間隔層設(shè)備與站控層之間MMS網(wǎng)采用雙重化以太網(wǎng)，單一網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)不損失任何功能。在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，間隔層設(shè)備仍能獨(dú)立工作。

過(guò)程層設(shè)備包括變壓器、電流/電壓互感器等設(shè)備及其合智單元終端和獨(dú)立的智能電子裝置。泛在物聯(lián)網(wǎng)集成各類智能傳感器、智能終端等智能化電子裝置，實(shí)現(xiàn)主輔設(shè)備的監(jiān)控，為一體化監(jiān)控平臺(tái)提供了基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)。過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)包括GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng)備：GOOSE網(wǎng)用于間隔層和過(guò)程層設(shè)備之間的狀態(tài)與控制數(shù)據(jù)交換；SV網(wǎng)用于間隔層和過(guò)程層設(shè)備之間的遙測(cè)采樣值傳輸。保護(hù)裝置與本間隔的合智能單元終端之間還可采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式。

根據(jù)光伏電站的業(yè)務(wù)特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)安全的風(fēng)險(xiǎn)情況，基于自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全防御分析，我們將系統(tǒng)分為安全I(xiàn)區(qū)、II區(qū)、III/IV區(qū)。I區(qū)是主設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控區(qū)，主要是升壓站和光伏發(fā)電區(qū)的監(jiān)控；II區(qū)是狀態(tài)監(jiān)測(cè)與輔助設(shè)施監(jiān)控區(qū)，還包括電能量采集、故障錄波及保信收集、光伏功率預(yù)測(cè)等功能；III區(qū)是生產(chǎn)管理區(qū)，還有天氣預(yù)報(bào)、移動(dòng)辦公等子系統(tǒng)；IV區(qū)是智能化運(yùn)檢視頻區(qū)，含檢修管理。安全I(xiàn)、II區(qū)之間設(shè)置防火墻，安全I(xiàn)I、III/IV區(qū)之間設(shè)置正/反向隔離裝置。安全I(xiàn)區(qū)、II區(qū)與上級(jí)集（調(diào)）控中心之間設(shè)置縱向加密認(rèn)證裝置，安全I(xiàn)II/IV、上級(jí)集（調(diào)）控中心區(qū)之間設(shè)置防火墻。智慧型監(jiān)控管理系統(tǒng)的體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1 光伏電站智慧型監(jiān)控管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)

5　智慧型監(jiān)控管理系統(tǒng)功能的技術(shù)特征

光伏電站智能型監(jiān)控管理系統(tǒng)以一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、全站信息數(shù)字化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)功能一體化、高級(jí)應(yīng)用互動(dòng)化、設(shè)備狀態(tài)可視化、運(yùn)維管理智慧化為建設(shè)目標(biāo)。智慧化建設(shè)的主要內(nèi)容包括設(shè)備狀態(tài)的全景監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)可視化巡檢、數(shù)據(jù)智能化分析、故障智能化診斷、控制智能化調(diào)節(jié)、設(shè)備互聯(lián)互動(dòng)、設(shè)備及備件智能化管理、現(xiàn)場(chǎng)人員智能化管控、運(yùn)維智慧化決策等方面。系統(tǒng)集成可靠的智能化設(shè)備，統(tǒng)一接入、統(tǒng)一存儲(chǔ)和統(tǒng)一管理設(shè)備的運(yùn)行、狀態(tài)等信息。通過(guò)系統(tǒng)集成優(yōu)化和信息共享，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)視、操作與控制、信息分析與智能告警、運(yùn)行管理和輔助應(yīng)用等功能，可支持在線分析、智能評(píng)估、智能調(diào)節(jié)、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備資產(chǎn)的全生命周期管理，以及設(shè)備狀態(tài)從單量檢測(cè)到多源全息感知、巡檢模式從人工巡檢向無(wú)人機(jī)器巡檢、設(shè)備異常由經(jīng)驗(yàn)判斷向智能化診斷、運(yùn)行工況由人工推送向主動(dòng)預(yù)警、主輔設(shè)備監(jiān)控由站端向遠(yuǎn)程等工作模式的轉(zhuǎn)變。

5.1　設(shè)備智能化功能更加完善

設(shè)備智能化要求一次設(shè)備本身測(cè)量數(shù)字化、狀態(tài)可視化和通信網(wǎng)絡(luò)化，并集保護(hù)測(cè)控、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)信息接口于一體，功能更集成、結(jié)構(gòu)更合理，設(shè)備具有自我檢測(cè)、就地評(píng)估能力。融合了狀態(tài)在線檢測(cè)、故障智能診斷功能的一次設(shè)備，能及時(shí)準(zhǔn)確地判斷故障情況，使設(shè)備故障早預(yù)警，并給出準(zhǔn)確的修復(fù)策略。智能化光伏逆變器集電力變換、數(shù)據(jù)采集、在線分析、遠(yuǎn)程控制等功能為一體，模塊化、體積小、功能全，能適應(yīng)風(fēng)沙、鹽霧、低溫高濕等各種復(fù)雜環(huán)境。

5.2　輔助監(jiān)控的綜合智能化

輔助設(shè)備設(shè)施的數(shù)字化、智能化是實(shí)現(xiàn)智慧化運(yùn)行的基礎(chǔ)。輔助綜合監(jiān)控系統(tǒng)有效集成了火災(zāi)消防控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)、空調(diào)環(huán)境、照明燈光、箱門鎖具、安全防范等智能化子系統(tǒng)，可進(jìn)行高度數(shù)據(jù)融合。該系統(tǒng)基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一配置多個(gè)子系統(tǒng)，統(tǒng)一收集和對(duì)外發(fā)布子系統(tǒng)的信息，為智慧化聯(lián)動(dòng)、集控運(yùn)維提供了基礎(chǔ)支撐。

（1）主輔設(shè)備的智能聯(lián)動(dòng)：主輔設(shè)備設(shè)施全面監(jiān)控與智能聯(lián)動(dòng)是智慧化建設(shè)的核心之一。智能聯(lián)動(dòng)功能涉及的子系統(tǒng)較多，聯(lián)動(dòng)控制策略也比較復(fù)雜，如火災(zāi)消防子系統(tǒng)具有對(duì)不同類型火災(zāi)的探測(cè)、滅火以及遠(yuǎn)程報(bào)警功能，其與視頻監(jiān)控、照明、安防等智能化子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，可提高工作效率。

（2）智能化安全鎖控：電子鑰匙和鎖具替代了傳統(tǒng)機(jī)械鑰匙和鎖具，實(shí)現(xiàn)一匙開啟。鎖控器具有開鎖權(quán)限遠(yuǎn)程化控制、開鎖流程信息化管理等功能。由一二次設(shè)備管控、輔助設(shè)備管控、接地線管理等綜合組成的智能安全防誤，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作授權(quán)許可、遠(yuǎn)程安全管控等智能化功能，保障了防誤操作業(yè)務(wù)全覆蓋、過(guò)程全管控，大幅提升了安全作業(yè)管控水平和運(yùn)維效率。依托實(shí)物ID與RFID感知技術(shù)，可快速識(shí)別設(shè)備，實(shí)現(xiàn)鎖控設(shè)備信息互聯(lián)共享、鎖控操作與防誤操作智能聯(lián)動(dòng)。

（3）智能化警衛(wèi)監(jiān)控：光伏電站面積大，存在著非法入侵、防控壓力大等問(wèn)題。設(shè)置安全防護(hù)終端及安全警衛(wèi)平臺(tái)，綜合運(yùn)用紅外對(duì)射探測(cè)器、電子圍欄、門禁設(shè)備等安全防范技術(shù)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)防入侵、防盜竊、防破壞等功能。基于Wi-Fi、視頻監(jiān)控的全覆蓋，可實(shí)現(xiàn)人員的全過(guò)程、全方位、全角度的安全管控。監(jiān)控主機(jī)開展設(shè)備（外觀異常、故障類型等）、環(huán)境（異物入侵、煙火識(shí)別等）、人員（違規(guī)進(jìn)入非工作區(qū)）的圖像識(shí)別，進(jìn)行智能分析、診斷，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常或違規(guī)的作業(yè)行為，并告警提示、矯正。安全管理與視頻監(jiān)控等子系統(tǒng)的功能綜合，可從全景的視角出發(fā)，發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)制止違規(guī)行為，有效提升了安全防護(hù)的管控水平。

5.3　智能化的聯(lián)合巡視巡檢

針對(duì)光伏電站設(shè)備數(shù)量多、故障定位難等特點(diǎn)，使用機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電站日常及特殊巡檢的智能化。智能機(jī)器人代替人工，完成巡視、檢查等任務(wù)，減少了運(yùn)維人員的工作量。利用圖像識(shí)別等技術(shù)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障缺陷及安全隱患。無(wú)人機(jī)搭載多光譜相機(jī)，對(duì)光伏組件進(jìn)行紅外測(cè)溫成像，可快速對(duì)組件的熱斑、破碎、隱裂等缺陷進(jìn)行檢測(cè)，并可對(duì)紅外圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，精準(zhǔn)查找出光伏組件的缺陷，對(duì)缺陷類型進(jìn)行快速判別；根據(jù)相機(jī)POS數(shù)據(jù)和相機(jī)模型，解算缺陷的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)缺陷定位。智能無(wú)人機(jī)的全面排查、定位、跟蹤、記錄功能，大幅提升了光伏組件的巡檢及故障診斷效率。無(wú)人機(jī)還可對(duì)全站的外景進(jìn)行高清視頻拍攝。遠(yuǎn)程智能巡檢降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

聯(lián)合巡檢系統(tǒng)運(yùn)用無(wú)人機(jī)巡視、可視化視頻、大數(shù)據(jù)分析、人工智能診斷等技術(shù)，結(jié)合以場(chǎng)景和應(yīng)用為基礎(chǔ)的“云-管-邊-端”技術(shù)架構(gòu)，建立智慧化運(yùn)檢管控一體化。整合多源數(shù)據(jù)，通過(guò)圖像識(shí)別、音頻分析、人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)故障隱患的主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、主動(dòng)預(yù)警；通過(guò)三維可視化技術(shù)結(jié)合實(shí)時(shí)音視頻及設(shè)備狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、立體可視的全景展示。

5.4　基于全景數(shù)據(jù)的故障診斷

狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是光伏電站運(yùn)維的基礎(chǔ)，它從海量的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)中篩選出關(guān)鍵的運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行可靠性分析與性能評(píng)估，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)光伏組串、匯流箱、逆變器的不良運(yùn)行狀態(tài)；動(dòng)態(tài)監(jiān)視關(guān)鍵設(shè)備的性能變化，通過(guò)對(duì)有效發(fā)電小時(shí)數(shù)、光伏陣列功率、逆變器發(fā)電效率等關(guān)鍵指標(biāo)運(yùn)行分析和評(píng)價(jià)，開展基于大數(shù)據(jù)的設(shè)備遠(yuǎn)程優(yōu)化、故障診斷預(yù)警；探索故障預(yù)測(cè)和事前維護(hù)機(jī)制，引導(dǎo)運(yùn)維管理從依靠經(jīng)驗(yàn)判斷向基于數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)變。多維度的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)是性能分析與健康評(píng)估的基礎(chǔ)，多源信息融合包括多源信息的檢測(cè)估計(jì)、關(guān)聯(lián)組合。基于信息融合的專家預(yù)測(cè)系統(tǒng)，能提高狀態(tài)評(píng)估的準(zhǔn)確性。將智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)融入光伏電站的運(yùn)維管理，對(duì)關(guān)鍵一次設(shè)備和重要保護(hù)控制二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能化評(píng)估分析，并通過(guò)大屏幕顯示、移動(dòng)終端等設(shè)備向運(yùn)行人員展示設(shè)備的運(yùn)行狀況；可視化智能管理及時(shí)給出預(yù)警信息和診斷結(jié)果，便于運(yùn)維人員快速定位異常設(shè)備，提升了運(yùn)行、維護(hù)、檢修的效率。構(gòu)建智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、多機(jī)制融合的多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是光伏電站在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。基于全景數(shù)據(jù)的故障診斷實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)運(yùn)維方式向智能化主動(dòng)預(yù)防的狀態(tài)運(yùn)維策略跨越，3D可視化技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)升壓站的全景監(jiān)視。

5.5　高級(jí)應(yīng)用功能的智能化

光伏電站的有功無(wú)功智能協(xié)調(diào)控制確保在有功調(diào)控時(shí)不會(huì)導(dǎo)致電壓異常，避免過(guò)度調(diào)節(jié)以及調(diào)節(jié)震蕩；光功率預(yù)測(cè)及時(shí)預(yù)警升壓站的電壓情況，并進(jìn)行電站內(nèi)的電壓預(yù)控，提前調(diào)整無(wú)功控制裝置，維持電站電壓的穩(wěn)定；升壓站與調(diào)度主站的雙向互動(dòng)，提高了電站并網(wǎng)的友好程度。

智能化一鍵順控功能，在監(jiān)控后臺(tái)的一鍵執(zhí)行，就能根據(jù)設(shè)定的邏輯實(shí)現(xiàn)光伏電站的一系列操作。智能化綜合控制對(duì)因變壓器抽頭調(diào)整、無(wú)功源投切等工況引起的無(wú)功電壓的波動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤；根據(jù)全站無(wú)功電壓的調(diào)節(jié)要求，綜合考慮變壓器運(yùn)行方式和SVC的控制策略；將變壓器與電容器組、SVC進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化控制。基于SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，將經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率引入綜合尋優(yōu)控制之中，智能地給出優(yōu)化控制策略，實(shí)現(xiàn)平抑電壓無(wú)功波動(dòng)，提升了供電質(zhì)量，保證了升壓站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

5.6　生產(chǎn)運(yùn)維管理的智慧化決策

生產(chǎn)運(yùn)維管理是光伏電站智慧化建設(shè)的核心之一，安全運(yùn)維是全生命周期管理的核心。將信息技術(shù)嵌入生產(chǎn)管理系統(tǒng)，生產(chǎn)運(yùn)行和運(yùn)維管理的電子化、移動(dòng)化，減少了運(yùn)維人員的報(bào)表管理、故障處理等工作量。運(yùn)行管理主要是運(yùn)行日志管理，通過(guò)定制的運(yùn)行日志功能模板，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行日志的填報(bào)、送審、查詢，通過(guò)檢索與缺陷處理信息關(guān)聯(lián)，并添加相應(yīng)的缺陷處理信息；生產(chǎn)指標(biāo)管理包括發(fā)電量、上網(wǎng)電量、利用小時(shí)數(shù)、棄光電量、設(shè)備可利用率、故障消缺比率等；缺陷管理有發(fā)現(xiàn)與消除并對(duì)相關(guān)缺陷信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的能力；設(shè)備臺(tái)賬管理支持添加、編輯、刪除設(shè)備信息，支持查看設(shè)備的操作日志、缺陷記錄。運(yùn)營(yíng)App支持通過(guò)智能手持App，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)的全流程跟蹤。運(yùn)維App能實(shí)時(shí)展示電站的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)及運(yùn)維信息，加快了故障處理響應(yīng)度。管理人員可以通過(guò)智能手持App查看電站的生產(chǎn)情況，了解電站的總體運(yùn)營(yíng)狀況。

6　結(jié)語(yǔ)

我們將先進(jìn)的傳感測(cè)量、數(shù)字信息、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)與光伏電站技術(shù)深度融合，開展光伏電站數(shù)智化、智慧化的技術(shù)研究，探索設(shè)備智能化、信息一體化以及大數(shù)據(jù)增值服務(wù)等方面的應(yīng)用，全面建設(shè)智慧型光伏電站，實(shí)施電站的精益化運(yùn)維管理，降低了生產(chǎn)運(yùn)維成本，實(shí)現(xiàn)了光伏電源與電網(wǎng)間的友好互動(dòng)，提高了資源利用效率。

借助數(shù)字化、智能化光伏電站平臺(tái)，智慧化解決方案提供了面向全流程的運(yùn)行、維護(hù)和管理的一體化手段。智慧化建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)、長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)的過(guò)程，在建設(shè)實(shí)踐中要遵守循序漸進(jìn)、技術(shù)成熟、安全可靠的思想，關(guān)鍵是要積極探索大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、智能穿戴、無(wú)人機(jī)器等新型技術(shù)的應(yīng)用研究，使光伏電站的監(jiān)控管理從經(jīng)驗(yàn)分析型逐步向智能智慧型轉(zhuǎn)變，并以精準(zhǔn)控制、精細(xì)維護(hù)、高效運(yùn)維為目標(biāo)，為光伏電站的監(jiān)控及運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供技術(shù)支持和服務(wù)保障，也為現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守的智慧化遠(yuǎn)程集控運(yùn)維管理模式打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

作者簡(jiǎn)介：

張澤成（1984-），男，山東淄博人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于國(guó)華（乳山）新能源有限公司，研究方向?yàn)殡姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化。

張宗旭（1988-），男，山東濟(jì)南人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于國(guó)華（乳山）新能源有限公司，研究方向?yàn)殡姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化。

王家坤（1986-），男，山東濟(jì)南人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于國(guó)華（乳山）新能源有限公司，研究方向?yàn)樾履茉磾?shù)字化、智能化。

卿子龍（1965-），男，湖南邵陽(yáng)人，高級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)就職于國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)保護(hù)、控制、自動(dòng)化系統(tǒng)和發(fā)電過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)。

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摘自《自動(dòng)化博覽》2024年8月刊