双十科技光伏电站计算机监控系统架构
    光伏电站计算机监控系统采用开放式分层分布式网络结构，由计算机监控子
系统和光伏发电监测子系统组成，其中计算机监控子系统由站控层、间隔层及网
络设备构成，其结构如图2-17所示。站控层设备含主机兼操作员工作站、“五防”工
作站、公用接口装置、远动装置、网络打印机等。间隔层由发电设备、配电与计
量设备、监测与控制装置、保护与自动装置等构成，实现全站发电运行和就地独
立监控功能.间隔层设备包含变电站内保护、测控、网络接口以及光伏厂区的小
型就地信息采集系统。网络设备含网络交换机、光l电转换器、接口设备和网络连
接线、光缆等。
图2一17光伏电站计算机监控系统典型结构
    光伏电站计算机监控系统的主要任务是对本电站的运行状态进行监视和控
制，向调度机构传送有关数据，并接受、执行其下达的命令。站控层设备按电站
远景规模配置，间隔层设备按工程实际建设规模配置。
各部分设备组成如下:
站控层设备
    由主机兼操作员站、远动通信设备、公用接口装置、网络设备、打印机等组
成，其中主机兼操作员站、远动通信设备按双套冗余配置，远动通信设备优先采
用无硬盘专用装置。
2.间隔层设备
    包括光伏逆变器、汇流箱、太阳跟踪系统、气象监测系统及辅助系统的通信
控制单元，光伏发电单元规约转换器，保护和测控装置等设备.
3.网络层设备
    包括网络交换机、光/电转换器、接口设备和网络连接线、电缆、光缆及网络
安全设备等。站控层与间隔层通常采用以太网连接，110kV及以上电站采用双重化
网络，35kV电站采用单网结构.站控层、间隔层网络交换机采用具备网络管理能
力的交换机，站控层交换机的容量根据电站远景建设规模配置，间隔层交换机的
容量根据远景出线规模配置，网络媒介在室内采用五类以上屏蔽双绞线，室外的
通信媒介采用光缆。
.二、光伏电站计算机监控系统站控层
    站控层由数据采集通信子系统、数据处理及人机联系子系统、远动通信子系
统和时间同步子系统等组成，实现对光伏电站运行信息的实时监控功能。
(一)数据采集通信子系统
    数据采集通信子系统一般由两套前置机及其通信接口装置、网络设备等组
成。其中，前置机负责与各间隔层设备进行数据通信，完成数据采集与通信功
能;通信接口装置负责与直流系统、UPS、电能量采集装置等其他智能设备进行
数据通信。前置机通过站控层网络与主机、工作站、远动工作站等站控层设备连
接，实现站控层内部通信功能。间隔层设备直接接入站控层网络，站控层网络一
般采用快速交换式以太网，以实现站控层与间隔层之间数据的快速交换。
    数据采集和通信功能由主机、人机工作站、远动工作站等站控层设备的通信
软件模块完成，一般要求站控层和远动工作站直接读取间隔层设备的信息，即信
息采集遵循“直采直送”的原则。
光伏发电单元典型通信结构如图2-18所示。
(二)数据处理及人机联系子系统
    数据处理及人机联系子系统一般由主机、人机工作站及其打印机、操作员站
(兼做工程师站)等组成，完成站内数据处理和人机联系功能。
    光伏电站计算机监控系统一般采用双主机兼操作员站模式，主机是站控层数
据收集、处理、存储及发送中心。主机承担了光伏电站计算机监控系统大量计算
和数据处理工作，具有实时数据库、历史数据库、无功电压自动控制系统
(AVQ C)等应用软件，管理、存储电站的全部运行参数、实时数据、历史数据，
协调各种功能部件的运行，满足设备的数据请求。
    站控层主机配置满足系统的功能需求及性能指标要求，主机具有主处理器及
服务器的功能，是数据收集、处理、存储及发送的中心，管理和显示有关的运行
信息，供运行人员对电站的运行情况进行监视和控制，实现各种工况下的操作闭
锁逻辑等。主机采用一台或两台主机配置，当选用两台主机配置时，两台主机互
为热备用工作方式，一台主机故障时，另一台主机可执行全部功能，实现无扰动
切换。在规模较小的电站监控系统中主机可兼做操作员站。
    工作站是光伏电站计算机监控系统的人机接口设备，根据现场需求可配置操
作员站、工程师站、保护工作站等。操作员站用于图形及报表显示，事件记录及
报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导、操作控制命令的解释
和下达等，实现运行值班人员对全站设备的运行监视和操作控制。操作员站要求
配置双显示设备，一般情况下，一台显示器作为全站运行状态监视，另一台显示
器作为告警监视。工程师站供管理人员进行系统维护，可完成数据库定义、修
改，系统参数配置、报表制作，以及网络维护和系统诊断等工作，工程师站可同
时兼做操作员站。保护工作站在电网正常运行或故障时，采集、处理保护相关信
息，并充分利用这些信息，为继电保护设备的运行和管理服务，为分析、处理电
网故障提供技术支持。
(三)远方通信子系统
    远方通信子系统由远动工作站、调度数据网、数据传输通道等组成，负责与
远方调度进行数据通信。
    远动工作站收集全站测控装置、保护装置等设备的数据，以远方调度要求的
远动通信规约，通过调度数据网络等方式上传至调控中心，并将调控中心下发的
远方遥控、遥调命令向间隔层设备转发.
    远动工作站满足信息直采直送的要求，即远动工作站与站内自动化设备相对
独立。电站工作站的任何操作和设备故障等对远动通信无任何影响，反之亦然;
远动工作站的上传数据不需从这些系统的数据库中获取，而直接从间隔层I/o处理
的子系统中获取;数据的处理方式也应尽量符合远动通信的要求，不再做中间处
理，只需转换为调度通信规约即可送出。
    远动工作站采用嵌入式系统，非PC结构，且无硬盘、风扇等转动部件，其功
能为将1/0测控单元上传的信息归类集中和处理，经软件组态后按各级调控中心的
要求传送信息，并能同时接收上级调度下发的遥控、遥调命令。远动工作站配置
液晶显示面板，用户可查询显示基本运行情况和远动信息，前面板安装有设置按
钮、状态显示灯、复位按钮等，后面板主要有电源插件、各类接口等。其面板外
形如图2-19所示。
    远动工作站采用分布式多CPU结构，每个CPU并行处理不同任务，CPU板采
用高速低功耗网络处理器。远动工作站一般采用双机配置，并支持多种工作方
式，如主备方式、双主方式等。主备双机运行时，每台远动工作站都能独立执行
各项功能，一台远动工作站故障时，系统实现双机无缝自动切换，由另一台远动
工作站执行全部功能。
    远动工作站的技术要求如下:
    (1)具备为调控中心提供SOE(事件顺序记录)数据的功能，SOE中的事件
时标应是I/O单元采集到该数据时的时间。
    (2)远动工作站在故障及切换的过程中不应引起误操作和误发数据。
    (3)远动工作站应能够接受调控中心和当地时钟对时。
    (4)具备足够的通信接口，使之具有一发多收功能，且能够满足当地调试功
育咨。
(四)时钟同步子系统
    为确保站内时钟统一，光伏电站需部署一套时钟同步子系统，时钟同步子系
统由主时钟、扩展时钟等组成，一般要求主时钟为双时钟源，即同时可接受北斗
卫星对时和GPS卫星对时。
    主时钟包括时钟信号输入单元、主CPU、时钟信号输出单元等，主时钟接收
卫星同步系统发来的标准时钟，并通过各种接口与站控层和间隔层设备进行对
时。当间隔层设备距离较远时，可通过配置扩展时钟对间隔层设备进行对时.时
钟同步子系统结构如图2-20所示。
    在光伏电站中，各类自动化及继电保护装置的时间同步是进行事故分析的基
准，计算机监控系统、故障录波器和微机保护装置都需要由统一的时钟源向它们
提供标准时间。目前通用的对时方式有三种，即软对时(即由通信报文来对时，
常用的对时接口为RS-232, RS-485/RS-422)、硬接点对时(分对时或秒对时)
和编码对时(应用广泛的IRIG-B对时)。
.软对时
    软对时是以通信报文的方式实现的，这个时间是包括年、月、日、时、分、
秒、毫秒在内的完整时间。在光伏电站计算机监控系统中，总控或远动工作站与
时间同步装置通信，以获得时间同步系统的时间，再以广播报文的方式发送到其
他装置。报文对时会受距离限制，如RS-232接口传输距离为30m。由于对时报文
存在固有传播延时误差，所以在精度要求高的场合不能满足要求。
2.硬触点对时
    硬触点对时一般用分脉冲对时或秒脉冲对时，分脉冲对时将秒清零，秒脉冲
对时将毫秒清零。理论上讲，秒脉冲对时精度要高于分脉冲对时，但在实际应用
中分脉冲对时方式较为常用。
    硬触点对时按接线方式又可分成差分对时与空触点对时两种。
    (1)差分对时。差分是类似于RS-485的电平信号，以总线方式将所有装置
挂在上面，时间同步装置定时(一般是整秒时)通过两根信号线中A(十)与B
(一)的电平变化脉冲向装置发出对时信号。这种对时方式可以节省时间同步装置
输出口数、时间同步装置与各保护测控装置之间的对时线，还能保证对时的总线
同步。
    (2)空触点对时。空触点对时是类似于继电器的触点信号，时间同步装置对
时触点输出与每台保护测控装置对时输入一一对应连接。注意我们说时间同步装
置以空触点方式输出，其实其内部是一个晶体管，有方向性，而且不能承受高电
压，一般要求是24V开入。
3.编码对时
    目前常用的IRIG-B对时，分调制和非调制两种。IRIG-B码实际上也可以看作
是一种综合对时方案，因为在其报文中包含了秒、分、时、日期等时间信息，同
时每一帧报文的第一个跳变又对应于整秒，相当于秒脉冲同步信号。
    为提高精度，光伏电站中一般采用硬触点对时和软对时相结合的方式，即装
置通过通信报文获取年月日时分秒信息，同时通过脉冲信号精确到毫秒、微秒，
对于有编码对时口(如.RIG一日)的装置优先用编码对时。