摘要：光伏电站监控系统可以让人们进行集群监测和管理，利于进行数据汇总、生成曲线、数据分析等。方便的网络远程管理模式，在光伏电站信息化、智能化、网络化管理上发挥着重要的作用。本文对其展开较为全面的分析与探究。
关键词：光伏电站；数据监控；安全传输
1 引言
随着国家节能减排方针政策和相关补贴政策的贯彻执行，太阳能光伏发电得以快速发展。光伏并网发电系统一般由太阳能光伏电池板、逆变器以及输变电设备组成。为保证每部分器件能正常运行需要对大量参数进行测量、保存、分析和控制。众所周知，电站的日常运行数据对于电站系统的管理、设备的维护、以及今后的科研分析具有重要的参考价值。
2 光伏电站多级数据监控体系
光伏监控系统有三个主要指标，光伏电池输出功率、逆变器逆变电压，电网接受功率。可以光伏监控体系结构分为4种：集中型结构、集成型结构、串联型结构以及多重串联结构。
集中式结构。集中式结构是将许多功率小的光伏电池串联和并联而构成一个功率大的光伏电池，这个光伏电池可以输出较高的电压和较高的电流，因为是集中的结构，所以只要在该结构的终端并上一个并网逆变器就可以对电压逆变。因为系统只采用一台并网逆变器，所以与其他结构相比，集中式结构简单，并网逆变器的效率高，集中式结构输出的功率一般可以超过10kw。
集成式结构。集成式结构就是把多个功率比较低的光伏电池与并网逆变器集成。它与集中式结构的最大不同就是每一个光伏电池都对应一个光伏监控逆变器。每个光伏监控逆变器都有独立的MPPT跟踪电路，可以对每一个的光伏电池实现最大功率输出，提高了效率。但是由于逆变器数量过多，控制起来更加困难，成本更高。
串联型结构。把几组光伏电池组串联后并入电网，这种结构就是串联型结构。该结构的逆变器能有效避免并联光伏电池模块系统脱网的现象。导致系统脱网的主要原因是电压跌落，但是串联型结构也有一些缺点，该结构的输出功率不高，而且只有一个MPPT控制，所以不能保证每个光伏电池都工作在最大功率点处。
多重串联型逆变器。多重串联型逆变器结构具有集成性结构和串联型结构优点。该结构由多个DC/DC电路和一个光伏监控逆变器组成。每个DC/DC电路都对应一组串联的光伏组件，并且对该光伏组件进行MPPT控制，每个DC/DC电路的输出电压通过直流母线接到光伏监控逆变器，在逆变器的作用下并入电网。之前的几种结构无法保证光伏电池可以接受到的太阳光是直射状态，斜射的太阳光的光照强度会下降。多重串联型逆变器结构中的光伏电池可以安装在不同的方向，这样在任意时刻总会有一组光伏电池接收到的太阳光是直射状态的。因为每路DC/DC电路都拥有独立的MPPT控制，虽然在结构上比较复杂，但可以使每个光伏组件都输出最大功率。在遇到输出功率需要增加的情况，只需增加串联单元的数量，就能增加输出功率，在遇到输出功率需要减小的情况，只需去掉串联单元的数量就能减小输出功率。因为每路DC/DC电路相互独立，在遇到光伏系统中出现故障的情况，比如只有一路出现故障，其他路的光伏电池无故障就不会受到影响，系统的稳定性较好。
与集中式结构相比，集成式结构需要多个MPPT的算法，逆变器单位功率成本较高。串型结构的最大输出功率受到限制。多重串联型结构控制复杂，也需要多个MPPT算法，所以一般选择集中式结构。
3 光伏电站复合信息安全传输系统设计
3.1 路由容量专有保护
在网络较为顺畅的情况下，如果路由容量没有经过其他业务和占用的情况，就会被优先传输。同时在容量保护的范围内可以实现整体业务的调控，这样可以让共享的保护连接得到实现。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从硬件的不同端口采用路径保护的方案可以让工作路径更加稳定，通过一对一的专有保护来对于数据信息的安全性进行保障。子网络的连接具备更为齐全的功能，在适应带宽需求方面也有更好的表现，因此光伏信息传输网络技术的专有保护机制是十分有效的。
3.2 光伏信息传输组网
对光伏信息传输技术来说，作为最主要的传输设备形式，链型组网技术在业务的需求适应以及波长传输方面具备更多优势，并且更为广泛地应用于汇集式的业务传播组网管控中；其中点对点的组网技术是较为简便的组网技术，通常运用于语音和专线数据的存储；环形组网技术对网络安全来说是较有保障的，可以对网络数据的传输起到较好的保障，在新时期光传输网络的建设中可以较多的被运用。
3.3 光伏信息传输技术在新时期广电传输网发展中的优势
光伏信息传输技术有着越来越可靠的网络平衡性，其解决了传统网络的小容量、弱安全性以及灵活性差的问题，并且在原有SDH网络传输基础上进行光伏信息传输技术的优化，可以有效降低设备运行成本，促进网络安全的发展。
4 光伏电站数据传输与监控系统算法分析
4.1 分布式光伏发电单元监控算法
在分布式光伏电网下，过去的电网下的双闭环监控策略不在适用。因此需要在双闭环监控的基础上进行改进，采用双电流内环监控，即提取出电压电流正负序分量，分别对正负序电流进行闭环监控。因此如何提取电压和电流的正负序分量，以及对电流环的监控略是本章研究的主要内容。在光伏电网下，提取正负序分量的方法有陷波法，信号延迟法等，而T/4信号延迟法是很好的选择。而在电网电压不平衡且含有大量谐波的情况下，还要考虑除去其他各次谐波，采用级联信号延迟和解耦监控器的方式都可以滤除电网谐波从而提取出正负序分量，而对于电流环的监控算法采用的是基于功率平衡的监控算法。
4.2 整流监控算法
在光伏系统中，需要采用PWM整流装置。PWM整流器用全控的功率开关管取代了半控型功率开关管或二极管，旨在弥补传统的二极管整流和晶闸管整流的直流母线电压不可控，网侧谐波畸变率高以及功率因数不可调等缺点，从而PWM整流取代了相控整流或不可控整流。PWM整流器被广泛深入的研究和使用，因为它具有网侧电流正弦化，网侧功率因数可控，能量可双向流动，具有较快的动态响应等优点。由于能量的双向流动，它从网侧吸收电能时，其工作状态为整流，此时整流器呈正阻特性，即交流侧电压电流同相位。反之，它向光伏电网输送能量时，其工作状态为逆变，整流器呈负阻特性，即其交流侧电压电流反相。因为PWM整流器的网侧电流和功率因数均是可调控的，使得PWM整流器在非整流场合也得到了推广和使用，比如在有源电力滤波和无功补偿等领域。
5 总结
通过光伏电站监控系统项目的研发，全面掌握光伏电站监控系统技术，将最终可以实现从大型光伏电站到小型微型建筑光伏电站各种电站监控系统的设计和建设。
参考文献
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论文作者:李金鸿
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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