Acrel-1000系列分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)

在湖北荊門一馬光彩大市場(chǎng)

屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目中應(yīng)用

摘 要：分布式光伏發(fā)電能夠?qū)θ找鎳?yán)重的環(huán)境壓力起到有效緩解作用,在當(dāng)前對(duì)環(huán)境保護(hù)需求越來(lái)越大情況下,發(fā)電行業(yè)在發(fā)展中不但要提升發(fā)電效率,同時(shí)也需要降低成本發揮重要作用。分布式光伏發(fā)電主要是利用風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生清潔能源進(jìn)行發(fā)電,對(duì)于空氣質(zhì)量具有改善效果,和傳統(tǒng)發(fā)電方式相比有污染小醒悟、噪聲小等優(yōu)勢(shì)。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的建構(gòu),主要是利用太陽(yáng)能資源,能夠有效實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化,減少煤炭消耗量,對(duì)于經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有有效促進(jìn)作用。同時(shí),分布式發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè),對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中也能夠起到削峰填谷作用,進(jìn)一步豐富供電方式,積極開展分布式光伏發(fā)電站及接入發(fā)電研究具有重要意義主動性。同時(shí)，傳統(tǒng)配電網(wǎng)的通信架構(gòu)難以滿足海量光伏終端的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制需求，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行範圍。如何配置并構(gòu)建通信管理系統(tǒng)效果。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電認為；通信管理

1.                      概述

湖北荊門一馬光彩大市場(chǎng)屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“本項(xiàng)目"）是響應(yīng)國(guó)家“優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)交流等，提供更加清潔、可靠的能源"的號(hào)召蓬勃發展，投資建設(shè)的分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范項(xiàng)目道路。

本項(xiàng)目位于湖北荊門一馬光彩大市場(chǎng)旁面向，利用現(xiàn)有廠房屋頂建設(shè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，總建設(shè)規(guī)模約為3280kW空間廣闊。光伏發(fā)電組件位于荊門市東寶區(qū)東寶路1號(hào)合作關系，通過(guò)用戶配電站接入公共電網(wǎng)，屬于荊門市供電公司管理范圍規劃。

本研究圍繞光伏電站并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)展開建設，探討了以下核心內(nèi)容：
（1）并網(wǎng)系統(tǒng)接入方案的可行性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)；
（2）符合電網(wǎng)調(diào)度要求的自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案發展； 
（3）滿足電站運(yùn)行需求的通信系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。

項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)

2.                      現(xiàn)有電網(wǎng)情況

220kV 變電站 10kV 630 二回線線路型號(hào)為 JKLYJ-240，允許通過(guò)電流為 553A進一步，該線路近三年至小負(fù)荷平均值為 0.11MW宣講手段，考慮線路負(fù)載率不超過(guò)80%，則該線路理論可接入分布式電源容量為9.24MW發行速度。目前該變電站已接入和在途分布式電源總?cè)萘?/span>為0.009MW極致用戶體驗，則剩余可接入分布式電源容量 9.23MW，目滿足本期接入需求

現(xiàn)有供電示意圖如下：

用戶配電站現(xiàn)供電示意

3.                      分布式光伏預(yù)制艙設(shè)計(jì)

預(yù)支艙尺寸為（長(zhǎng)*寬*高）15000mm*4400mm*3500mm積極拓展新的領域，門檔高2600mm充分發揮，安全門檔高2200mm，底框采用20#H鋼應用、14#解決方案、10#槽鋼、5#角鋼焊接成就，外板為2.0mm瓦楞波紋板+中間50mm防火巖棉+內(nèi)板1.0mm鍍鋅板制作初步建立，一次室底板為3.0mm鋼板，二次室底板為靜電地板抬高200相對開放。

艙體基礎(chǔ)應(yīng)用良好的排水措施重要方式，所有進(jìn)出電纜需要做好防水。進(jìn)出線電纜溝的位置現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際確定相貫通。電纜出線管的大小增產、多少脫穎而出、位置由用戶根據(jù)情況而定，預(yù)埋件需要用水平儀找平的方法，否則影響現(xiàn)場(chǎng)拼柜積極影響。外部樓梯正對(duì)應(yīng)箱體朱門，內(nèi)部爬梯正對(duì)箱體人井孔位置生產創效。

光伏預(yù)支艙圖        

4.                      技術(shù)方案

本項(xiàng)目直流側(cè)裝機(jī)容量4017kWp進一步提升，交流側(cè)裝機(jī)容量3280kW，共1個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)集成，由2個(gè)光伏發(fā)電單元構(gòu)成規模最大。該項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)模式為全額上網(wǎng)。利用廠房屋頂建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)首要任務，關(guān)鍵設(shè)備光伏組件管理、逆變器、變壓器等采用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品深入實施。本項(xiàng)目光伏發(fā)電系統(tǒng)所輸出的直流電經(jīng)組串式逆變器轉(zhuǎn)換成交流電后應用提升，就地升壓至10KV，經(jīng)開關(guān)柜通過(guò)1回出線接入至廠區(qū)10KV進(jìn)線母線的用戶側(cè)業務指導，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)新品技。變電站近三年至小負(fù)荷平均-0.15MW，考慮主變 N-1 情況下創造性，另一主變負(fù)載不超過(guò) 80%保持穩定，則該變電站可接入的分布式光伏容量為 179.81MW，目前該變電站已接入及在途分布式光伏容量共 115.48MW能力，因此剩余可接入容量 64.33MW。滿足本期接入需求，同時(shí)本項(xiàng)目采用安科瑞電氣Acrel-1000分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)作為電站綜合自動(dòng)化平臺(tái)長足發展，該系統(tǒng)集保護(hù)紮實做、控制、通信規模設備、測(cè)量等功能于一體支撐作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)及開關(guān)站的智能化綜合管控。系統(tǒng)接入逆變器至關重要、高低壓設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)著力提升，構(gòu)建完整的電站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)采用分層分布式架構(gòu)效率，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與就地層設(shè)備互聯(lián)良好。就地層按功能分區(qū)獨(dú)立部署于逆變器區(qū)域及箱變內(nèi)，各子系統(tǒng)具備自治能力增強，在站控層通信中斷時(shí)仍可持續(xù)完成所轄電氣設(shè)備的就地監(jiān)控功能倍增效應，確保系統(tǒng)可靠性。

4.1.                      升壓變壓器及高低壓配電設(shè)備

本項(xiàng)目配備2臺(tái)三相交流2000KVA的干式變壓器戰略布局。額定電壓10.5±2×2.5%/0.38kV重要意義，接線組別為 Dy11。交流頻率為50Hz,可以戶外使用講道理，能效等級(jí)滿足國(guó)家規(guī)范要求提供有力支撐。

4.2.                      繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置

本光伏電站內(nèi)主要電氣設(shè)備采用微機(jī)保護(hù)，以滿足信息上送配套設備。元件保護(hù)按照《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（GB14285－2006）配置發展成就。

1）線路保護(hù)

本項(xiàng)目為10kV并網(wǎng)，建議光伏開關(guān)站總出線開關(guān)建議光伏開關(guān)站總出線開關(guān)配置線路方向過(guò)流等保護(hù)建議，包括三段可經(jīng)復(fù)壓和方向閉鎖的過(guò)流保護(hù)優勢，三段零序過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷并具備低周減載功能，以便線路發(fā)生故障時(shí)快速切除品率，避免事故范圍擴(kuò)大。

2）頻率電壓異常緊急控制裝置

本項(xiàng)目光伏并網(wǎng)點(diǎn)斷路器要求具備失壓跳閘功能推進高水平，不設(shè)重合閘開展面對面，可通過(guò)逆變器內(nèi)低壓保護(hù)與頻率保護(hù)實(shí)現(xiàn)解列，不配置獨(dú)立的安全自動(dòng)裝置不斷發展。

3）       防孤島檢測(cè)及安全自動(dòng)裝置

采用具備防孤島能力的逆變器便利性，逆變器需要具備快速監(jiān)測(cè)孤島且監(jiān)測(cè)到孤島后立即斷開與電網(wǎng)連接能力，其防孤島保護(hù)方案應(yīng)與繼電保護(hù)配置非常重要、頻率電壓異常緊急控制裝置配置和低電壓穿越相配合實事求是。

4）       電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

在公共連接點(diǎn)裝設(shè)滿足 GB/T 19862《電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備通用要求》標(biāo)準(zhǔn)要求的 A 類電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置一套。監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量參數(shù)貢獻，包括電壓廣泛應用、頻率、諧波持續、功率因數(shù)等情況，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)至少保存一年。

4.3.                      系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

本項(xiàng)目為10kV電壓等級(jí)并網(wǎng)高品質，需通過(guò)獨(dú)立信息傳輸設(shè)備將光伏電站有功等多個領域、無(wú)功、功率因數(shù)統籌、逆變器數(shù)據(jù)哪些領域、電量及開關(guān)、刀閘狀態(tài)量產品和服務、功率調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)和功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)等信息上傳至調(diào)度端像一棵樹，場(chǎng)站應(yīng)配置AGC裝置協同控製，具備接收并自動(dòng)執(zhí)行有功功率控制指令的能力；需要具備一次調(diào)頻能力發展的關鍵；10kV發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)上報(bào)中期、短和超短期功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。通過(guò)通信管理機(jī)或協(xié)議轉(zhuǎn)換器對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備層的各種設(shè)備（逆變器有所應、防孤島保護(hù)道路、故障解列裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置今年、直流屏等設(shè)備）信息進(jìn)行采集和處理空間廣闊，將處理好的數(shù)據(jù)上傳至SCADA系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)裝置。遠(yuǎn)動(dòng)裝置數(shù)據(jù)經(jīng)縱向加密后通過(guò)4G/5G無(wú)線通信網(wǎng)將上傳至荊門供電公司地調(diào)真諦所在。

                調(diào)度自動(dòng)化圖

4.4.                      計(jì)量

本項(xiàng)目采用的運(yùn)營(yíng)模式為全額上網(wǎng)研學體驗，并網(wǎng)點(diǎn)共1個(gè)，關(guān)口點(diǎn)共1個(gè)，均設(shè)置在光伏出線處系統。本項(xiàng)目計(jì)量配置原則如下。

(1)在關(guān)口計(jì)量點(diǎn)配置 1 塊三相三線電能表規模，具有雙向計(jì)量功能逐步顯現，用于計(jì)量用戶與電網(wǎng)間的上、下網(wǎng)電量。在關(guān)口計(jì)量點(diǎn)配置 GPRS 用電現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)近年來，用于采集數(shù)據(jù)及用戶用電結(jié)算。 

(2)在并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置 C 級(jí)電能表和 GPRS 用電現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)事關全面，用于發(fā)電量信息采集及營(yíng)銷系統(tǒng)遠(yuǎn)傳交流等。具體設(shè)備配置規(guī)模以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際為準(zhǔn)。

新建光伏一次圖

一次系統(tǒng)圖

5.                      系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目光伏電站配置一套綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發展目標奮鬥，采用安科瑞電氣股份有限公司所提供的Acrel-1000分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)具有保護(hù)自動化裝置、控制、通信規劃、測(cè)量等功能關規定，可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)、開關(guān)站的全功能綜合自動(dòng)化管理應用前景。本項(xiàng)目逆變器指導、高低壓設(shè)備等狀態(tài)信號(hào)都要接入本監(jiān)控系統(tǒng)。

本項(xiàng)目光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)包括兩部分：站控層和就地層兩個角度入手，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為開放式分層關註點、分布式結(jié)構(gòu)。

監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)與就地層相連,就地層按照不同的功能脫穎而出、系統(tǒng)劃分系統，以相對(duì)獨(dú)立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中的方法，在站控層及網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，就地層仍能獨(dú)立完成就地各電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)重要的作用。

站控層由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器資料、操作員站自動化、遠(yuǎn)動(dòng)站等組成重要的意義，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)管理控制就地層設(shè)備等功能規模最大，形成全站監(jiān)控關註度、管理中心，并具備與遠(yuǎn)方控制中心通信的接口重要手段。

就地層設(shè)備由智能測(cè)控單元穩中求進、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊單元、逆變器數(shù)據(jù)采集單元不折不扣、多功能電能表等構(gòu)成再獲，主要電氣設(shè)備包括微機(jī)保護(hù)、防孤島保護(hù)最深厚的底氣、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置敢於挑戰、故障解列裝置、多功能儀表應用擴展、逆變器過程中、箱變測(cè)控等設(shè)備。它直接采集處理現(xiàn)場(chǎng)的原始數(shù)據(jù)建立和完善，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給站控層監(jiān)控主站特征更加明顯，同時(shí)接收站控層發(fā)來(lái)的控制操作命令，經(jīng)過(guò)有效性判斷啟用、閉鎖檢測(cè)、同步檢測(cè)等，最后對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作控制活動上。

每個(gè)光伏發(fā)電單元配帶無(wú)線發(fā)射功能的數(shù)據(jù)采集裝置達到，采集每組光伏組件數(shù)據(jù)，逆變器參數(shù)產業，測(cè)控裝置數字技術、智能計(jì)量表計(jì)的數(shù)據(jù)，打包后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)視良好。

監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

項(xiàng)目配置設(shè)備清單如下表所示：

表 方案設(shè)備列表

6.                      系統(tǒng)功能

6.1.                      通信功能

（1）       采集配置

本項(xiàng)目的監(jiān)控系統(tǒng)采用Modbus TCP協(xié)議作為數(shù)據(jù)通信的底層機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遙測(cè)堅持先行、遙信講實踐、遙控及遙設(shè)功能。具體而言具體而言，系統(tǒng)通過(guò)Modbus TCP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)采集并監(jiān)控關(guān)鍵設(shè)備的模擬量（遙測(cè)）與狀態(tài)量（遙信）滿意度，并根據(jù)預(yù)設(shè)邏輯或操作指令奮戰不懈，執(zhí)行遠(yuǎn)程控制操作（遙控）以及參數(shù)整定（遙設(shè)），從而構(gòu)建了一個(gè)具備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)智慧與合力、控制與參數(shù)配置能力的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)規定。

采集界面

（2）報(bào)文解析

監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行報(bào)文監(jiān)視和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)〈胧?？砂搭愋秃Y選報(bào)文顯示內(nèi)容示範推廣，對(duì)錯(cuò)誤報(bào)文進(jìn)行明顯提升，報(bào)文支持導(dǎo)出。

系統(tǒng)通信

6.2.                      人機(jī)界面

能通過(guò)顯示器對(duì)主要電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視大大縮短，畫面支持雙屏顯示，畫面操作支持無(wú)級(jí)縮放自動化裝置，可以平滑漫游狀態，具有導(dǎo)游圖功能。具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉δ荜P規定，能?duì)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)著色更多的合作機會，確定帶電設(shè)備的顏色。主要顯示畫面包括：

（1）運(yùn)行監(jiān)視圖指導，包括顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)可以使用、各主要電氣量(電流、電壓關註點、頻率廣泛認同、有功、無(wú)功)、環(huán)境數(shù)據(jù)(氣溫行業分類、濕度預下達、氣壓、風(fēng)速應用領域、風(fēng)向創新為先、日照強(qiáng)度等)等的實(shí)時(shí)值；

（2）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視圖統籌推進，用圖形方式及顏色變化顯示出計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備配置行業內卷、連接狀態(tài)；

（3）發(fā)電量實(shí)時(shí)監(jiān)視圖科普活動，通過(guò)柱狀圖及數(shù)據(jù)表直觀的查看和對(duì)比每臺(tái)逆變器實(shí)時(shí)發(fā)電量信息凝聚力量，同時(shí)可以通過(guò)鏈接查看和對(duì)比發(fā)電量曲線；

（4）發(fā)電單元監(jiān)控圖逐漸完善，顯示每個(gè)發(fā)電單元詳細(xì)信息，允許手動(dòng)控制、和調(diào)節(jié)每個(gè)發(fā)電單元運(yùn)行工況了解情況；

（5）各種保護(hù)信息及報(bào)表

（6）二次保護(hù)配置圖參與能力，反映各套保護(hù)投切情況、整定值等

（7）控制操作過(guò)程記錄及報(bào)表

（8）事故追憶記錄報(bào)告或曲線長期間、事故順序記錄報(bào)表

（9）趨勢(shì)曲線圖新的力量、棒狀圖

（10）各種統(tǒng)計(jì)及功能報(bào)表等。

人機(jī)界面一次圖

7.                      結(jié)語(yǔ)

綜上所述是目前主流，在開展智能變電站二次系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)分享，需要兼顧當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與未來(lái)演進(jìn)方向。具體而言增多，應(yīng)圍繞智能化技術(shù)應(yīng)用啟用、大數(shù)據(jù)處理能力提升、系統(tǒng)架構(gòu)靈活性增強(qiáng)以及安全防護(hù)體系建設(shè)等關(guān)鍵維度展開深入研究長效機製。特別是在新能源高比例并網(wǎng)和電力市場(chǎng)改革深化的新形勢(shì)下進一步意見，二次系統(tǒng)作為電力自動(dòng)化領(lǐng)域的核心支撐，其戰(zhàn)略地位日益凸顯等地。因此產業，在制定優(yōu)化方案時(shí)，既要立足現(xiàn)有技術(shù)條件共享應用，又要著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需求工具，確保設(shè)計(jì)方案具備適度的技術(shù)前瞻性和可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Α?/span>

參考文獻(xiàn)

[1] 張華.50MW分布式光伏發(fā)電站和接入電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].西安科技大學(xué),2021.

[2] 楊麗娜.分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)的影響[J].科技資訊,2024,22(11).

[3] 丁堅(jiān).基于深度學(xué)習(xí)的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化與性能分析[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì),2024,(07):308-310.

[4] 李經(jīng)緯. HT公司光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益分析[D]. 北方工業(yè)大學(xué), 2024.

[5] 張曉玉. 鐵塔基站屋頂分布式光伏發(fā)電可行性研究[D]. 安徽理工大學(xué), 2024.