一、系统架构设计

分层分布式结构

站控层：部署双机冗余服务器（主备切换时间≤1秒）、操作员工作站（双屏显示）、工程师站、远动通信装置（支持IEC 60870-5-104/Modbus TCP协议）。

间隔层：配置智能测控单元（如逆变器监控模块、汇流箱数据采集器）、保护装置（防孤岛保护、低电压穿越）、环境监测终端（辐照度、温湿度传感器）。

网络层：采用工业以太网（主干网络带宽≥100Mbps，接入层≥10Mbps），110kV及以上电站采用双重化网络，35kV电站单网结构，室内外通信媒介分别使用屏蔽双绞线和光缆。

二、硬件配置

服务器 冗余服务器 双路EPYC 7313/128GB内存/10TB RAID10 2台 数据存储、实时处理、报表生成

工作站 操作员站 24寸双屏/Windows 10/专业显卡 4台 图形化监控、报警显示、参数设置

网络设备 工业交换机 24电口+4光口/支持RSTP环网协议 8台 站内数据交换，冗余链路保障

通信网关 多协议转换器 支持Modbus TCP/IEC 61850/OPC UA 16台 逆变器、汇流箱等设备协议适配

安全设备 纵向加密装置 符合GB/T 22239-2019标准 2台 数据加密传输，防止网络攻击

辅助设备 GPS/北斗对时装置 授时精度≤1ms 2台 全站时钟同步

三、软件功能模块

核心功能

数据采集与处理：每5秒采集逆变器功率、直流电压等参数，支持动态阈值告警（如功率突变率≥10%/min）。

可视化监控：电站全景地图叠加发电热力图，支持3D建模展示设备状态，报警信息分类显示（如设备故障、环境异常）。

历史数据分析：存储30天分钟级数据，计算PR值（性能比）、设备衰减率（年衰减≤0.5%）。

高级应用

智能诊断：基于机器学习识别逆变器过温（>85℃）、直流侧接地（漏电流>30mA）等故障，准确率≥95%。

光功率预测：短期（0-72h）和超短期（15min-4h）预测，上报误差≤8%。

远程控制：软压板操作逆变器启停、无功补偿投切，操作记录自动生成审计日志。

四、通信与网络配置

协议与接口

站内通信：Modbus TCP/IP协议，间隔层设备直采直送，数据刷新率≤0.1秒。

远程传输：通过调度数据网（SDH/OTN）上传至地调中心，带宽≥2Mbps，支持双通道冗余。

网络安全

纵向加密：采用SM4算法对控制指令加密，符合《电力二次系统安全防护规定》。

防火墙策略：设置DMZ区隔离监控主机与公网，仅开放必要端口（如443/HTTPS、22/SSH）。

五、典型配置方案

低压屋顶光伏（380V）

配置：逆变器内置监控模块 + 独立监控主机（含高频/低频保护）

功能：有压合闸、逆功率保护

10kV工商业分布式电站

配置：独立防孤岛装置 + 差动保护 + 多级联动

功能：频率突变保护（dF/dt≥2Hz/s）、PT断线告警

35kV集中式光伏电站

配置：双重化保护系统 + 多能源协同控制

功能：速断保护（动作时间≤0.1秒）、谐波畸变率监测（THD<3%）

六、运维管理要求

日常巡检：每日检查服务器负载（CPU≤70%、内存≤80%）、网络丢包率（≤0.1%）。

定期维护：每季度校准传感器精度（辐照表误差≤2%），每年升级保护定值。

应急响应：三级告警机制（提示/警告/紧急），紧急告警5分钟内触发短信/电话通知。

总结：光伏电站后台监控系统的核心在于实时性（数据采集周期≤5秒）、可靠性（双机冗余+环网通信）和智能化（AI故障诊断）。配置需重点关注网络带宽、协议兼容性及网络安全防护，满足《光伏发电站监控系统技术要求》（Q/GDW 1989-2013）等标准。未来随着边缘计算与5G技术普及，系统将向更低延时、更高集成度演