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現有電站當地監控系統主要由逆變器廠商隨設備提供，主要從本廠逆變器出發，對電站運行的一些參數進行監測，難以或不能直接控制逆變器的運行狀態，也無法獲取電站中的其它設備的信息及控制這些設備，更無法滿足電網調度系統對電站的實時監控要求。另外，大型電站均會采用不同廠商的產品，這些不同廠商的產品彼此無法兼容，造成一個個“孤島”系統，無法形成統一的監控體系。
因此，迫切需要建設一套統一的遠程監控系統，實現對下屬多個光伏電站內不同廠商、不同類別、不同型號的逆變器、光伏電池組件、匯流箱、微機保護等設備進行管理，實現對下屬多個光伏電站完整、統一的實時監測和運行管理。
三、WCTU技術
3.1什么是WCTU?
WCTU（the wireless control collect transmission unit )全稱為無線控制采集傳輸單元，是專門用于將串口數據（232、485、422、TTL、AD接口）轉換為IP數據或將IP數據轉換為串口數據通過無線通信網絡進行傳送的無線終端設備。利用WCTU的IO腳輸入跟輸出高低電平功能，對設備進行遠程控制跟實時監測設備異常并對異常信息進行報警功能。是廈門為那通信科技有限公司最新自主研發的綜合DTU,RTU,及短信收發功能為一體的高性能工業級無線數據采集傳輸設備。WCTU簡單說是一種工業級別無線傳輸、采集設備,主要用在各種行業無線數據采集中。該設備把終端數據通過串口把數據通過運營商的無線網絡傳輸到服務端。
WCTU無線采集：主要方式是通過運營商基站網絡提供上網，也就是移動，電信，聯通（國內目前就這三家）。在WCTU設備里面插一張SIM/UIM卡（手機卡）來實現無線傳輸跟控制的功能，其實也就是跟手機上網差不多一樣的原理。
3.2 WCTU工作過程描述
WCTU登陸運營商網絡，然后進行PPP撥號。撥號成功后，WCTU將獲得一個由運營商隨機分配的內部IP地址。也就是說，WCTU處于運營商內網中，而且其內網IP地址通常是不固定的，隨著每次撥號而變化。我們可以理解為WCTU這時是一個運營商內部局域網內的設備，通過移動運營商網關來實現與外部Internet公網的通信。這與局域網內的電腦通過網關訪問外部網絡的方式相似。
WCTU主動發起與數據中心的通信連接，并保持通信連接一直存在。由于WCTU處于移動內網，而且IP地址不固定。因此，只能由WCTU主動連接數據中心，而不能由數據中心主動連接WCTU。這就要求數據中心具備固定的公網IP地址或固定的域名。數據中心的公網IP地址或固定的域名作為參數存儲在WCTU內，以便WCTU一旦上電撥號成功，就可以主動連接到數據中心。
具體地講，WCTU通過數據中心的IP地址（如果是采用中心域名的話，先通過中心域名解析出中心IP地址）以及端口號等參數，向數據中心發起TCP或UDP通信請求。在得到中心的響應后，WCTU即認為與中心握手成功，然后就保持這個通信連接一直存在，如果通信連接中斷，WCTU將立即重新與中心握手。
由于TCP/UDP通信連接已經建立，就可以進行數據雙向通信了。對于WCTU來說，只要建立了與數據中心的雙向通信，完成用戶串口（IO）數據與網絡數據包的轉換就相對簡單了。一旦接收到用戶的串口數據，WCTU就立即把串口（IO）數據封裝在一個TCP/UDP包里，發送給數據中心。反之，當WCTU收到數據中心發來的TCP/UDP包時，從中取出數據內容，立即通過串口（IO）發送給用戶設備。
WCTU還提供了IO短信報警功能跟短信修改WCTU的IO高低電平變化的功能。當WCTU的IO腳為輸入報警狀態時，當設備產生一個高低電平變化觸發WCTU的IO，然后根據WCTU里面預設置的報警電話，把里面預設置好的報警內容發送到指定的手機上面，進行設備故障報警。當WCTU的IO腳為輸出功能時，就是利用WCTU里面設置好的控制手機號碼，然后通過指定的手機號碼發送控制指令，對WCTU的IO腳進行高低電平的變化，以達到控制下位機設備的目的，短信修改IO高低電平也是跟短信報警同種原理。
3.3 WCTU采集的優勢
WCTU通信方式更適合于野外與移動數據采集業務，目前還存在很多監測站與各采集點采用電話線傳送數據或手工抄錄，實時性差，費用也不便宜。WCTU無線傳輸數據有以下優勢：
1．WCTU用戶可隨意分布和移動自己的網絡點，無須擔心線路的維護或有線在移機時導致的通訊中斷。建設新的營業點無需進行拉線，埋線等工作。較光纖，或專線系統投資較少，設備安裝方便。
2．安裝價格比較低，與拉線埋線相比較WCTU其終端價格便宜很多。
3．儀器設備雙向傳輸功能：在WCTU通過無線跟數據中心進行連接成功后，WCTU跟數采中心就可以進行雙向傳輸。
4．WCTU能最好地支持頻繁的、少量突發型數據業務，通信質量穩定可靠，永久在線。
5. 支持IO報警功能，當下位設備出現異常情況時，WCTU產生報警信息，及時聯系相關人員處理，減少損失。
6. 支持短信控制、配置功能，相關管理人員可以實時的控制設備跟修改WCTU配置
7. 支持多種安全加密協議，WCTU支持AES、3DES、DES等加密方式，防止用戶信息泄露。
8. 支持數據燈查看設備運行狀態，不用電腦連接串口就可以一目了然的看到設備的運行狀態
9. 支持遠程在線升級，不用在擔心由于設備需要升級而跑到現場操作，浪費人力物力，減少企業開支。
10. 支持雙串口，在進行通信的時候還可以進行配置，不影響串口數據的傳輸，方便了設備的調試跟使用
11. 優化了485的通信功能，485同時收發串口數據不會出現數據亂碼的現象。
3.4 WCTU硬件/軟件特性
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軟件
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網絡功能
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喚醒休眠
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支持短信、電話、串口數據、IO、定時等方式觸發，業內種類方式最多。
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無縫隙管理
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支持通信時，可通過網絡、短信、串口方式對設備進行配置和管理。
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協議轉換
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支持Modbus RTU/TCP 協議轉換，透明傳輸；
支持主流組態軟件如：亞控、力控、紫金橋等。
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安全可靠
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數據加密
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支持3種加密協議：AES、DES、3DES, 防止數據傳輸中被竊取或監聽，提高數據安全性。
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通信協議
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采用完善的、靈活的傳輸協議，保證傳輸更可靠，穩定；
采用短信報警機制，保證外部異常和硬件異常能即時通報。
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管理與維護
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短信配置
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支持短信命令修改配置，可隨時修改配置參數，或控制IO輸入、輸出
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網絡配置
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支持網絡方式遠程修改配置，不用去現場就能完成對現場設備的操控。
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遠程升級
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可以通過網絡對現場設備進行遠程升級，保護原有配置信息，不影響升級后正常通信。
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硬件
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外殼
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材質
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采用特殊金屬材質專利設計抗氧化、抗腐蝕、抗干擾、耐高溫、延長使用壽命。
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接口
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串口類型
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支持RS232、RS485、TTL、RS422等，支持多路IO 輸入輸出或是多路A/D 采集接口共用，可自定義設置任意單路或是多路接口定義，靈活多變，互不干擾。
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接口保護
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RS232/RS485/RS422接口采用內置15KV ESD保護，防止靜電損壞
RS485/RS422接口采用內置4KV防雷保護
SIM/UIM卡接口采用內置15KV ESD保護，防止靜電損壞
電源接口采用內置反接保護和過壓保護
GPIO、A/D口內置短路及過壓保護
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調試串口
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獨立的RS232調試接口，數據通信和設備維護的串口分離，保證通信時可配置和查看調試信息
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指示燈
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信號燈
狀態燈
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采用多個多色彩LED燈顯示設備的信號、狀態等信息，便于維護人員直觀了解設備的當前狀況。
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四、WBee技術
4.1 什么是WBee
WBee這一名稱來源于蜜蜂（Bee）用八字舞與同伴傳遞花粉所在方位信息的方式。WBee是一款近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本，帶采集和控制功能的無線自組網采集控制終端。WBee發射功率達到業界最高值21db，接收靈敏度達到-126dbm，收發可視直線距離可以達到4000米，解決了一些短距離傳輸設備傳輸距離不足的問題。WBee網絡中的設備可分為協調節點 (Coordinator)、路由節點(Router)、終端節點(EndDevice)等三種角色。
4.2 WBee的工作原理
WBee是一種跟藍牙類似的無線通訊技術，不過它的速度比藍牙慢，但是傳輸距離更大一些（一般可以達到4KM）。了解無線通訊的人都知道，所謂各種無線通訊技術，就是將數據轉換成頻率段不同的波，然后發射出去，在接收端將波再解析成相應的數據。WBee也不例外，它在國際通用的工作頻段是433 MHz頻段來進行無線通訊，WBee的通信技術所采用的蜂窩式自組織網通信的方式。
WBee通信是怎么回事？簡單的舉一個例子就可以說明這個問題。比如汽車防盜問題，在車上安裝一個WBee 網絡模塊終端，當開啟報警系統后，車子跟報警器只要他們彼此間在網絡模塊的通信范圍內，通過彼此自動尋找，很快就可以形成一個互聯互通的WBee網絡。只要汽車有一些違規操作，比如開門、插鑰匙等觸發報警然后通過WBee把報警信息傳輸到報警器上，并產生報警信號。由于汽車是移動的，彼此間的聯絡還會發生變化。因而，模塊還可以通過重新尋找通信對象，確定彼此間的聯絡，對原有網絡進行刷新，這就是自組織網。
WBee 自組網示意圖
4.3 WBee的優勢
WBee的自組網絡主要特點是低功耗、低成本、低速率、短距離、支持大量節點、支持中繼、支持加密、速度快等。因此WBee作為一種短距離無線通信技術，由于其網絡搭建的便捷性，在短距離傳輸領域具有非常強的可應用性。
4.3.1網狀網優勢
- 網絡結構具有強大的功能，網絡可以通過多級跳的方式來進行通信
- 是一種特殊的、按接力方式傳輸的點對點的網絡結構，其路由可自動建立和維護， 具備自組織、自愈功能。
- 網絡機構還可以組成極為復雜的網絡，具有很大的路由深度和網絡節點規模
4.3.2抗干擾性能強
1、WBee 在低信噪比的環境下WBee具有很強的抗干擾性能；
2、WBee 技術在相同的環境中，WBee抗干擾性能遠遠好于藍牙和WIFI。
3、WBee的抗干擾性能是藍牙、WIFI和FSK的1000倍。
4.3.3數據安全性
WBee支持完善通信協議，在數據通信中支持多種加密方式，包括AES、3DES、DES等的加密，就算您數據在傳輸中被截取或者修改都可以對數據完整性和正確性進行分析
4.4 WBee的硬件/軟件特性
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軟件
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網絡功能
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無縫隙管理配置
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支持通信時，可通過網絡、串口方式對設備進行配置和管理。
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自組網
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自動組建、自動路由、自動恢復、靈活多變、方便接入
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網絡制式
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采用434MHZ（國際標準免授權頻段），傳輸更穩定，距離更遠
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協議機制
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支持IPV6，無限制節點數量
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安全可靠
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數據加密
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支持3種加密協議：AES、DES、3DES，防止數據傳輸中被竊取、監聽，保證數據安全可靠。
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通信協議
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采用自主開發，完善靈活的傳輸協議，保證數據傳輸可靠性。
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管理維護
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功率可調
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可自配置射頻頻率以及發射功率等級
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調試升級
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支持遠程升級、遠程配置、方便管理
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硬件
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外殼
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材質
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采用特殊金屬材質專利設計抗氧化、抗腐蝕、抗干擾、耐高溫，延長使用壽命。
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收發器
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性能
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采用高性能高靈敏度的收發器，實測直線距離4KM
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接口
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串口類型
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支持RS232，RS485，TTL，RS422等；
支持多路IO 輸入輸出和多路A/D 采集接口共用，可自定義設置任意單路或是多路接口定義，靈活多變，互不干擾。
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接口保護
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RS232/RS485/RS422接口采用內置15KV ESD保護，防止靜電損壞
RS485/RS422接口采用內置4KV防雷保護
電源接口采用內置反接保護和過壓保護
GPIO、A/D口內置短路及過壓保護
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調試串口
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獨立的RS232調試接口，數據通信和設備維護的串口分離，保證通信時可配置和查看調試信息
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指示燈
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信號燈
狀態燈
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采用多個多色彩LED燈顯示設備的信號、狀態等信息，便于維護人員直觀了解設備的當前狀況。
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五、項目設計
5.1前端采集光能物理層設備
為實現設備的動態擴展接入，系統通過WBee的自組網方式即能完成新增監控設備的接入。設備數據接入后進行分級存儲，分類匯總統計，利用監測數據和事件信息，可以實現電站設備的集中遠程監控，也可以為故障診斷提供技術手段和數據支持，也為電站管理提供全面的統計數據和各類報表。
5.2數據采集傳輸層
光伏變電站遠程監控系統采用了跨平臺及模塊化設計，部署方便、操作簡便，通過WCTU基于GPRS無線通信網絡技術可以實現所轄變電站的統一管理，可根據電力行業自身管理需求和監控現狀進行定制。統一集控平臺系統接入所有的光伏電站在線監控設備和系統：包括匯流系統、逆變系統、環境系統、電能及電能質量設備等；接入的數據非常全面：包括設備狀態數據、設備運行數據、警報數據、事件數據等；系統所提供的應用服務面廣，服務的人員包含了電站的各類人員，包括運行人員、檢修人員、管理人員等。
5.3上位機軟件應用控制層
系統支持B/S和C/S應用架構，軟件遵循分層開放式體系結構，各服務間各自獨立，分層部署，完全松耦合，各服務可獨立升級和維護，不影響其他功能的應用。已經在電力系統多個地區調度、集控中心以及變電站/電廠投入實際運行。
JTPV-RMS光伏變電站遠程監控系統作為電力系統生產管理的重要輔助手段，集成化、高清化、智能化的系統給光伏變電站安全運行提供了可靠的保障。
5.4 光伏系統監測圖：
六、系統功能
光伏發電監控系統可對太陽能光伏電站里的電池陣列、匯流箱、逆變器、交直流配電柜、太陽跟蹤控制系統等設備進行實時監控和控制，通過各種樣式的圖表及數據快速掌握電站的運行情況，其友好的用戶界面、強大的分析功能、完善的故障報警確保了太陽能光伏發電系統的完全可靠和穩定運行。
●實時監測太陽能電池板的電壓、電流及其運行狀況
●防雷器狀態、斷路器狀態采集與顯示
●實時監控逆變器工作狀態，監測其故障信息
●系統詳細運行參數顯示
●故障記錄及報警
●具有電量累計、系統分析、歷史記錄功能
●簡單易用的參數設置功能
●系統輸出電流、電壓，瞬時發電功率、累計發電量，CO2、SO2減排量
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