用户侧并网光伏电站监测系统技术规范.docx

1、用户侧并网光伏电站监测系统技术规范CGC北京鉴衡认证中心认证技术规范 CGC/GF020：2012(CNCA/CTS XXXX:2012)用户侧并网光伏电站监测系统技术规范2012-X-XX发布 2012-X-XX实施北京鉴衡认证中心 发布目 录前 言 41. 范围 52. 规范性引用文件 53. 术语和定义 54. 监测系统的构成 65. 监测系统的设计要求 65.1环境监测系统的设计选型要求 65.2光伏电站发电监测设备 75.3数据采集装置 85.4 现场数据显示 85.5电磁兼容性 96. 监测系统的安装要求 96.1环境监测设备的安装要求 96.2布线要求 96.3系统的调试 107

2、. 数据传输 107.1 一般规定 107.2 监测设备和数据采集装置之间的传输 107.3 数据采集装置和数据中心之间的传输 108. 光伏电站监测设备的检验 108.1试验条件 108.2监测设备的检验 108.3监测设备现场安装的检验 118.4监测系统数据传输的验正 11附录（资料性附录） 数据采集装置和数据中心之间的传输要求 12前 言为进一步引导我国用户侧并网光伏电站发展，促进安全、可靠产品的应用，推广我国用户侧并网光伏电站在线监测系统认证工作，特制定本认证技术规范。本技术规范由全国能源基础与管理标准化技术委员会新能源与可再生能源分技术委员会提出。本技术规范由北京鉴衡认证中心归口管

3、理。本技术规范主要起草单位：北京鉴衡认证中心、中国电力科学研究院、阳光电源股份有限公司、华北电力科学研究院、中国科学院电工研究所、国家智能微电网控制设备及系统质量监督检验中心、北京泰豪太阳能电源技术有限公司、北京能高自动化技术有限公司、北京科诺伟业科技有限公司、北京京东方股份有限公司、内蒙古神舟光伏电力有限公司、中兴能源有限公司、中节能绿洲（北京）太阳能科技有限公司。本技术规范主要起草人：马荷芳、宋诗、周辉、闫华光、王刚、崔正湃、邹新京、马青松、张友权、王宗、王哲、周磊、曹志峰、刘敬伟、侯现伟、司德亮、邱云原、薛金会、陈卓、黄兴华。1. 范围本规范规定了光伏电站监测系统的术语和定义、在线监测系

4、统构成、监测系统的设计要求、监测系统的安装要求、数据传输以及监测设备的检验要求。本规范适用于用户侧并网光伏电站（含有储能单元的并网光伏电站），以下简称光伏电站。离网光伏电站和大型并网光伏电站参考使用。2. 规范性引用文件下列文件对于本规范的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。GB 50093 自动化仪表工程施工及验收规范GB 9254 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法GB/T 13729 远动终端设备GB/T 19582 基于Modbus 协议的工业自动化网络规范GB/T 17168 信息

5、技术设备抗扰度限值和测量方法GB/T 17626 电磁兼容试验和测量技术GB/T 20513 光伏系统性能监测 测量、数据交换和分析导则GB/T 3873 通信设备产品包装通用技术条件GB/T 4026 电器接线端子的识别和用字母数字符号标志接线端子的原则DL/T645 多功能电表通信规约CJ/T188 户用计量仪表数据传输技术条件IEC 61850-7-420 电动控制的通信网络及系统.第7-420部分:基本通信结构.分布式能源逻辑网点IEC 61400-25 风力发电站远方控制和监视可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则3. 术语和定义3.1 用户侧并网光伏电站并网点在用户计费电表

6、的负载侧的并网光伏电站，光伏电站发出的电量自发自用，即直接被负载消耗，抵消了电网电量。 并网点的电压等级取决于用户计费电表安装的位置，可以是三相35kV、10kV、400V或单相230V。3.2 数据采集数据采集是指从传感器和其它待测设备等被测单元中采集需要的数据，送到上位机中进行分析、处理的行为。3.3数据采集装置数据采集装置是针对光伏电站专用的数据采集装置，能够采集各种光伏设备的数据，设备包括但不限于光伏汇流箱、光伏逆变器、光伏电力配电柜等，并可进行数据的计算、分析、存储和传输的设备。数据采集装置可以是专用设备，也可以是通用或专用计算机、嵌入式计算机等。3.4数据采集系统数据采集系统是结合

7、基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。3.5数据传输系统电站数据监测系统中监测装置与数据采集装置之间、数据采集装置与数据中心之间的数据传输。3.6数据中心通过实现统一的数据定义与命名规范，集中多个光伏电站数据的环境。4. 监测系统的构成由数据采集系统、数据传输系统、数据中心组成。数据采集系统应至少包括环境监测设备（环境温度传感器、太阳总辐射传感器、光伏组件温度传感器等），电参数监测设备等。5. 监测系统的设计要求应在可行性研究和方案设计阶段提出光伏电站数据监测系统建设方案，在施工图设计阶段应进行数据监测系统的设计，并注明预留的监测点。5.1环境监测设

8、备的设计选型要求5.1.1太阳总辐射传感器应至少设置一个水平太阳总辐射传感器。光谱范围：3003000nm；测量范围：02000W/m2；测量准确度：5%。5.1.2太阳辐照传感器平行于组件平面应至少设置一个太阳辐照传感器。光谱范围：可以相近于现场使用组件的光谱范围。测量范围：02000W/m2；测量准确度：5%。5.1.3环境温度在光伏电站能附近至少设计一个环境温度传感器。测量范围：-40+80；测量准确度：1。5.1.4太阳能光伏组件温度每个光伏电站应至少设置一个组件温度传感器，当有多种类型的光伏组件时，每种类型的组件都应设计组件温度传感器。普通的晶体硅、非晶硅薄膜组件的背板温度可视为组件

9、温度。测量范围： -40150；测量准确度：1。5.1.5风速计及风向计光伏电站应至少设置一个风速计和一个风向计。风速范围：070m/s；风速测量准确度：0.5m/s；风向范围：0360；风向测量准确度：5%。5.1.6环境数据传输环境监测仪应支持标准的Modbus RTU 协议。5.2光伏电站发电监测设备5.2.1直流侧电压、电流、功率测量范围：电压和电流测量范围应大于被测位置最大值的1.2倍，且尽量不高于被测位置工作数值的2倍。测量准确度：1.5% 。直流侧电参数至少应采集到每台汇流箱输出（若无汇流箱则须采集到每个组串）的相关数据。5.2.2交流侧电压、电流、功率交流侧测量装置应能测量有功

10、功率，且符合测量点的频率要求。测量范围：电压和电流测量范围应大于被测位置最大值的1.2倍，且尽量不高于被测位置工作数值的2倍。测量准确度：0.5%。交流侧电参数可以采集使用逆变器相关数据。5.2.3发电量和电能质量光伏电站并网点应设置一个电量测量设备和电能质量监测设备，用于测量总发电量和电能质量相关数据。应具有数据传输功能，至少应具有RS-485 标准串行电气接口，采用MODBUS 标准开放协议或符合DL/T645多功能电能表通信规约中的有关规定。5.3数据采集装置5.3.1 每个并网光伏电站至少设计1个数据采集器。 5.3.2 数据采集装置能够采集的数据至少包括环境温度、太阳总辐射、太阳能组

11、件温度、光伏电站汇流箱电压、电流；交流侧电压、电流、功率、日发电量、总发电量、并网点的电压、电流、功率、电能质量以及光伏子方阵故障、逆变器输入故障、逆变器输出故障、逆变器电压超限、频率超限、谐波超限、孤岛保护等信息。5.3.3 数据采集装置应主动定时向数据中心发送数据，且定时采集周期应能从5分钟到1小时配置。5.3.4 数据采集装置支持采集光伏设备数量应满足光伏电站监控需求。5.3.4 数据采集装置应支持标准的Modbus RTU，支持串口和TCP协议。5.3.5 数据采集装置应支持对光伏设备采集数据的解析，向光伏数据中心发送解析后的数据。5.3.6 光伏数据采集装置应配置足够存储空间，支持对

12、5.3.2要求采集数据1年的存储（采集间隔不大于5分钟的情况下）。5.3.7 数据采集装置应具有本地配置和管理功能，应具有支持软件升级功能。 5.3.8 数据采集装置应能支持接收来自数据中心的查询、校时等命令。 5.3.9 数据采集装置应可以在不掉电情况下更换光伏采集设备。 5.3.10 数据采集装置应具有识别和传输运行状态的能力，支持对数据采集接口、通信接口以及光伏电站的故障定位和诊断。 5.3.11 光伏数据采集装置应以模块化功能配置支持不同的数据采集应用，支持本地数据传输和远程数据传输。5.3.12 数据采集装置户内型应外壳防护等级不低于IP2，户外型外壳防护等级应不低于IP54。 5.

13、4 现场数据显示5.4.1 光伏电站监测项目现场应配置可以现场查看光伏电站信息的显示装置。信息应包含如下实时内容：太阳辐射、环境温度、组件温度、风速、风向、直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、当前功率、当日发电量、累计发电量等。5.4.2 现场数据显示功能应提供历史数据查询、生成报表等功能，供用户查询。5.5电磁兼容性光伏电站监测设备应符合国家和行业的电磁兼容GB/T 17626相关标准要求。6. 监测系统的安装要求在项目建设施工阶段，应同步进行数据监测系统的施工、安装和调试；在竣工验收阶段，数据监测系统验收应纳入整个项目进行工程验收。6.1环境监测设备的安装要求6.1.1 环境温度传感器

14、应采用防辐射罩或者通风百叶箱。6.1.2 环境温度传感器应安装在适宜位置，能真实反映环境温度。6.1.3 安装组件背板温度传感器采集位置应为平均温度的位置处，一般宜放置在正对光伏组件中心部位的电池片的中心位置，其安装位置还应避免外部条件影响。6.1.4 水平面太阳总辐射传感器应牢固安装在专用的台柱上。要保证台柱受到严重冲击振动(如大风等)后，不会改变传感器的状态。所在位置应保证全天无阴影遮挡。6.1.5 太阳总辐射传感器应水平安装，偏差不得超过2。6.1.6 平行于太阳能组件平面的太阳辐射传感器，安装偏差不得超过2。6.1.7 风向、风速传感器应水平安装，偏差不得超过2。6.2布线要求6.2.

15、1 数据采集装置施工安装应符合自动化仪表工程施工及验收规范GB50093中的规定6.2.2 弱电布线应符合中国工程建设标准化协会标准建筑与建筑群综合布线工程设计规范GECS72:97 GECS89:97。6.2.3 电缆（线）敷设前，应做外观及导通检查。6.2.4 敷设电缆时应合理安排，不宜交叉；敷设时应防止电缆之间及电缆与其他硬物体之间的磨擦；固定时，松紧应适度。6.2.5 信号线导体应采用屏蔽线；尽量避免与强信号电缆平行走线，线路不应敷设在易受机械损伤、有腐蚀性介质排放、潮湿以及有强磁场和强静电场干扰的区域，必要时使用钢管屏蔽。6.2.6 线路不宜平行敷设在高温工艺设备、管道的上方和具有腐

16、蚀性液体介质的工艺设备、管道的下方。6.2.7 线路敷设完毕，应进行校线及编号，信号线的标识应保持清楚。6.2.8 一个模块的多路模拟量输入信号之间压差不得大于24V6.2.9 监控控制模拟信号回路控制电缆屏蔽层，不得构成两点或多点接地，宜用集中式一点接地。6.3系统的调试6.3.1 数据监测装置采集的数据应有效。6.3.2 数据采集装置接收数据应正常，并能按照接收的指令进行数据发送。7. 数据传输7.1 一般规定7.1.1 监测设备、数据采集装置应具备数据通信功能，并使用符合国家/行业标准的物理接口和通信协议。7.1.2 光伏电站由数据采集装置的数据应采用TCP/IP 协议传输到数据中心。7

17、.2 监测设备和数据采集装置之间的传输7.2.1 数据采集周期不大于5 分钟，且应该保证数据的连续性。7.2.2 传输介质应能满足数据可靠、稳定的传输。7.3 数据采集装置和数据中心之间的传输数据采集装置应能按照要求使用基于TCP/IP 协议的数据网络与数据中心之间进行数据传输，在传输层使用TCP 协议。8. 光伏电站监测设备的检验8.1试验条件除非另有规定，正常试验大气条件应不超过下列范围:环境温度:15 35 ；相对湿度:45% 75%。8.2监测设备的检验8.2.1 监测系统中所采用的传感器的精度应满足5.1要求；8.2.2 按照GB 4208外壳防护等级（IP代码）（IEC 60529

18、，EQV）对于监测设备进行外壳防护等级测试。8.2.3 电能质量测量设备应满足GB/T 19862-2005电能质量监测设备通用要求。8.2.4 电度表数据传输协议应符合DL/T 645中的有关规定。8.2.5数据采集装置的抗干扰性，按照GB/T 17626.2、GB/T 17626.3、GB/T 17626.5、GB/T 17626.11中规定的试验方法进行检验。8.3监测设备现场安装的检验8.3.1 使用长度、角度测量设备等对6.1要求项目进行检验。8.3.2 采用目测对6.2要求项目进行检验。8.4监测系统数据传输的验正使用模拟服务器及网络对监测系统数据传输进行有效性验正，测试时间不小于

19、7天，测试期间应能连续正确运行。附录（资料性附录）数据采集装置和数据中心之间的传输要求1术语及定义1.1通信超时通信一方在一个固定的时间内未接收到任何数据，固定时间默认为2分钟。1.2序列号SN 每个采集终端，对应一个序列号，该序列号下文简称为SN。1.3 SN密码 每个采集终端的SN对应一个SN密码，SN和SN密码用于验证数据采集终端的合法性。1.4认证密码 采集终端与数据中心进行数据交互前，需要做AES加密认证，该认证密码就是AES加密密码。1.5平衡传输 如果采用平衡传输模式，每个节点（包括控制站、厂站）均可以启动报文发送。平衡模式通信仅限于“点对点”或“星型”拓扑结构。在“点对点”或“

20、星型”拓扑结构中与非平衡模式比较，平衡通信模式的效率最高。平衡通信模式能应用于全双工通信模式。2传输模式本协议采用平衡模式数据传输。3传输约定3.1终端与数据中心之间采用TCP连接传输数据，TCP连接双向均可主动端开，正常情况下由服务器来主动断开连接。3.2采集终端的公共地址默认为FFFF，其他的设备按实际地址3.3认证加密采用AES128加密3.4所有多字节的字节序均为低位在前，高位在后。3.5数据中心端口为9999。4终端与数据中心交互格式4.1数据结构如下： 0x69 0x69包头U82个字节N.N包信息版本U82个字节1.0长度从协议号到数据部分的长度U324个字节不包括效验长协议号U

21、162个字节1N.N协议号主版本U82个字节1.0N.N协议号次版本U82个字节0.0数据类型码U162个字节见“4.4数据类型表”数据部分N个字节NNCRC16效验，从包头0x69开始到数据部分做校验U82个字节4.2数据部分定义4.2.1认证数据结构1）发送登陆信息：12个字节类别标识U16SN16个字节UTF-8SN对应的密码32个字节UTF-82）发送随机字符串：22个字节类别标识U16字符串32个字节UTF-83）发送加密字符串：32个字节类别标识 U16加密字符串32个字节UTF-84）认证结果返回：42个字节类别标识U160/12个字节0失败/1成功U166个字节时间戳U8秒分时

22、日月年 （以2000年为基点）5）数据包格式错误：FFFF2个字节类别标识 U166）通信规则如下：- 终端TCP连接数据中心。- 连接成功后，终端发送SN以及SN对应的密码。- 服务器接收到SN以及SN对应的密码后，做第一次判断，判断成功则发送随机字符串，否则发送类别标识为4的认证失败返回包。- 客户端收到随机字符串后，用认证密码对字符串做AES128加密，加密后将秘文发送给服务器。- 服务器收到加密后的字符串后，做第二次认证判断，然后向客户端发送类别标识为4的认证结果返回包。- 通信双方收到格式不正确的数据包后，均发送类别标识为FFFF的包格式错误数据，通知通信另一方。- 通信一方在收到类

23、别标识为FFFF的包格式错误数据后，可选择重传上一次数据，也可以断开连接，重新认证。- 通信双方在超时后，可关闭连接。4.2.2电站描述信息结构1）发送电站描述信息：112个字节类别标识电站项目编号32个字节UTF-8电站名称32个字节UTF-8电站业主32个字节UTF-8电站设计功率4个字节U32单位 kWp电站所在国家32个字节UTF-8电站所在城市32个字节UTF-8电站所在地的邮政编码12个字节UTF-8电站时区2个字节U16夏令时支持1个字节U160不启用/1启用电站经纬度6个字节U8N秒角分度S秒角分度2）发送确认信息：FF2个字节类别标识U16112个字节确认的类别标识U83）数

24、据包格式错误：FFFF2个字节类别标识 U164）通信规则如下：- 终端认证成功后，向服务器发送电站信息。- 如果数据格式错误，则服务器返回类别标识为FFFF的包格式错误数据包。否则返回类型类别标识为FF的确认包。- 通信一方在收到类别标识为FFFF的包格式错误数据后，可选择重传上一次数据，也可以断开连接，重新认证。- 通信双方在超时后，可关闭连接。4.2.3设备信息结构1）发送设备描述信息：312个字节类别标识U162个字节设备数U16设备描述信息设备地址2个字节U16设备类型2个字节见“4.5设备类型表”U16设备名称32个字节UTF-8设备厂家32个字节UTF-82）发送设备描述信息确认

25、：FF2个字节类别标识U16312个字节确认的类别标识U163）数据包格式错误：FFFF2个字节类别标识 U164）通信规则如下：- 终端认证成功后，向服务器发送电站设备信息- 如果数据格式错误，则服务器返回类别标识为FFFF的包格式错误数据包。否则返回类型类别标识为FF的确认包。- 通信一方在收到类别标识为FFFF的包格式错误数据后，可选择重传上一次数据，也可以断开连接，重新认证。- 通信双方在超时后，可关闭连接。4.2.4实时数据结构1）发送实时数据信息：412个字节类别标识U162个字节公共地址U162个字节状态码U16见“4.6设备状态表”6个字节时间戳U8秒分时日月年 （以2000年

26、为基点）2个字节数据信息体个数U16信息体信息体数据见“4.3各类型信息体结构”2）实时数据信息确认：FF2个字节类别标识412个字节确认的类别标识3）数据包格式错误：FFFF2个字节类别标识 U16备注：实时数据信息里面只有一个公共地址，因此要传输多个设备的数据时，需要组多个0X69开头的数据包4）通信规则如下：- 终端认证成功后，向服务器发送实时信息- 如果数据格式错误，则服务器返回类别标识为FFFF的包格式错误数据包。否则返回类型类别标识为FF的确认包。- 通信一方在收到类别标识为FFFF的包格式错误数据后，可选择重传上一次数据，也可以断开连接，重新认证。- 通信双方在超时后，可关闭连接

27、。 4.2.5历史数据结构4.2.5.1主动上传历史数据1）发送历史数据信息：512个字节类别标识U162个字节公共地址U166个字节时间戳U8秒分时日月年（以2000年为基点）2个字节数据信息体个数U16信息体信息体数据YC/YX/YM见“4.3各类型信息体结构”2）历史数据信息确认：FF2个字节U16类别标识512个字节U16确认的类别标识3）发送故障信息：522个字节类别标识U162个字节数据信息体个数U16信息体信息体数据故障信息见“4.3各类型信息体结构”4）故障数据信息确认：FF2个字节U16类别标识522个字节U16确认的类别标识5）数据包格式错误：FFFF2个字节类别标识 U1

28、66）通信规则如下：- 终端认证成功后，向服务器发送历史信息- 如果数据格式错误，则服务器返回类别标识为FFFF的包格式错误数据包。否则返回类型类别标识为FF的确认包。- 通信一方在收到类别标识为FFFF的包格式错误数据后，可选择重传上一次数据，也可以断开连接，重新认证。- 通信双方在超时后，可关闭连接。4.2.5.2历史数据请求1）历史数据信息请求：532个字节U16类别标识2个字节U16公共地址2个字节U16数据类型测点信息数据=1故障信息数据=2全部数据=06个字节U8请求启始时间秒分时日月年（以2000年为基点）6个字节U8请求结束时间秒分时日月年（以2000年为基点）2）历史请求信息确认：FF2个字节U16类别标识532个字节U16确认的类别标识3）数据包格式错误：FFFF2个字节U16类别标识4）通信规则如下：- 终端认证成功后，服务器