1. 背景概述
光伏发电产业比火电和水电起步晚很多，随着信息化建设的深入开展，尤其是随着投产电站的不断增多，仅仅依靠人工上报、人工汇总统计的方式，势必增加运行人员工作量，而且在人工汇总统计的过程中难免出现错误，造成数据不准确、不及时，势必引起生产决策的失误。如何实现科学化管理，提高发电量，延长发电寿命，是电站业主和电网公司所共同关心的问题。光伏电站监控系统能够有效利用计算机、现代化通讯手段及智能移动手持终端等应用技术，准确收集各个光伏电站日常运行数据，并根据需要进行二次计算，再将数据上报到公司总部，用于后续统计分析，为生产决策提供依据，同时减轻运行人员工作量。
2. 系统描述
2.1系统架构
20MW光伏电站监控系统监控平台，可对太阳能光伏电站里的电池阵列、汇流箱、逆变器、交直流配电柜、箱变等设备进行实时监测和控制，通过各种样式的图表及数据快速掌握电站的运行情况，其友好的用户界面、全面的数据服务、完善的故障报警确保了太阳能光伏发电系统的完全可靠和稳定运行。
图1为20MW光伏电站监控系统架构图。
图1 光伏电站监控系统架构图
2.2 系统设计说明
本方案采用分层环网式结构，上层网络采用光纤环网结构，下层光伏监控子系统采用了通信管理机与站内智能设备进行通信接口，通信管理机是一种通信协议转换装置，支持包括Modbus、DNP3.0，IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104 等在内的常用电力通信规约，通信管理机提供至少10个通信口，每个通信口都可以支持 RS232、RS485 和 RS422 通讯，因此对于同一类型的通讯装置，可以采用RS485总线接入到通讯管理机其中的一个口，即通过通讯管理机的一个口可以接入多台设备，因此系统具有很强的扩展功能。
本系统通过通信管理机接入所有的光伏电站在线监测设备，进行设备统一管理，设备运行数据统一采集、查看和分析，提供综合全面的运行状态监测、运行告警发现与通知、数据查询分析、设备运行管理。
为实现设备的动态扩展接入，系统能实现在不进行二次开发的情况下即能完成新增监控设备的接入，设备数据接入后进行分级存储，分类汇总统计，利用监测数据和事件信息，可以实现电站设备的集中远程监控，为故障诊断提供技术手段和数据支持，也为电站管理提供全面的统计数据和各类报表。同时，各个通讯管理机具有逻辑控制功能，可以根据现场需要完成复杂的逻辑运算功能，如实现对负荷的最优分配，开关量逻辑的连锁，闭锁等逻辑，可以有效实现系统的最优运行，极大的减轻运行人员的工作强度，并能实现系统的安全稳定运行。
下图2是光伏监控系统首页界面。
图2 光伏监控系统首页界面
2.3系统功能
实时监测太阳能电池板的电压、电流及其运行状况
断路器状态采集与显示
实时监控汇流箱、逆变器和箱变工作状态，监测其故障信息
系统详细运行参数显示
故障记录及报警
具有电量累计、系统分析、历史记录功能
简单易用的参数设置功能
系统输出电流、电压，瞬时发电功率、累计发电量，CO2减排量
厂区时间同步(从南瑞 GPS 同步)
3. LEC-3201产品介绍
LEC-3201是专为电力能源行业量身打造的无风扇、低功耗、嵌入式的通讯管理设备，产品通过了中国电科院电力四级认证，并符合IEC-61850-3和IEEE-1613标准。
LEC-3201采用Intel Atom N455 1.66GHz处理器，搭配ICH8M南桥芯片，支持2G DDR3内存。主板预留PCI-104接口和PCIe扩展总线，提供千兆网络通讯模块、百兆光纤通讯模块、隔离串口模块、隔离CAN总线模块以及B码对时模块等扩展模块，网络通讯接口可以扩展到10个以上，串口可以扩展到18个。
下图3为LEC-3201的前后面板设计图
图3 立华LEC-3201产品前后面板图
LEC-3201采用Intel 82583V高性能千兆网口芯片，支持IEEE1588网络对时协议，串口采用2KV隔离设计，15KV防静电设计和4KV浪涌保护设计，所有串口均支持 RS-232/422/485独立配置，并且支持软件配置串口模式，完全符合变电站自动化系统的应用要求。同时，支持COM1口配置为Console接口，现场调试时通过COM1接口也可以配置串口模式，解决当变电站自动化现场没有显示器而无法配置串口模式的难题。LEC-3201提供8路可编程IO，供客户自定义编程状态使用，提供电源、HDD、网络和串口等系统和通讯的指示灯，方便用户编程调试和现场维护工作。
LEC-3201支持交流 85V~285V直流88V~400V电源供电，或者双电源热插拔冗余供电，双电源支持在不断电的情况下更换电源模块，真正做到冗余供电模式。支持电源输入和输出超限报警和断电报警，支持Windows XP Embedded以及Linux操作系统。
LEC-3201设备提供超宽的温度工作范围和湿度范围，支持-40~70摄氏度温度工作范围和5~95%湿度工作范围，适应不同严酷的工作环境要求。在零下40度的严酷温度环境下，LEC- 3201可以在冷冻16个小时以后开机启动，并且工作通讯正常，真正做到零下冷启动的宽温工作模式。
4. 结论
LEC-3201已经成功应用于内蒙古太阳能光伏发电场，实现多种规约包括Modbus、DNP3.0、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104 等规约转换，设备在现场运行稳定可靠，获得现场最终用户的一致好评。
