Acrel-1000系列分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)

在湖北荊門晨旭智能等

屋頂光伏發(fā)電項目中應用

摘 要：隨著新能源的大規(guī)模推廣深入闡釋，分布式光伏在配電網(wǎng)中的占比持續(xù)攀升集聚效應。作為電力供應的末端環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)在接入高比例光伏電源時去創新，由于光伏發(fā)電具有分散性組合運用、波動性和間歇性等特點的特點，易引發(fā)電壓超標、潮流逆向傳輸?shù)冗\行風險研究與應用。分布式光伏在降低化石能源消費適應性、促進節(jié)能減排的同時，也對配電網(wǎng)的安全運行提出了新的挑戰(zhàn)有效保障。在配電網(wǎng)運行中激發創作，各節(jié)點的實時負荷與分布式電源出力共同決定了系統(tǒng)的運行狀態(tài)更高效。因此，在進行分布式光伏規(guī)劃時體系，需要對該區(qū)域的負荷特性和光伏出力特性進行準確預測宣講活動，并對光伏接入可能帶來的電壓風險進行科學評估，從而制定出選址布局和容量配置方案註入新的動力。

關(guān)鍵詞：新能源快速融入；分布式光伏；電壓風險

1.                      概述

湖北荊門晨旭智能屋頂光伏發(fā)電項目（以下簡稱“本項目"）是響應國家“優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)工藝技術，提供更加清潔發揮作用、可靠的能源"的號召，投資建設的分布式光伏發(fā)電應用示范項目系統。

本項目位于湖北荊門十分落實，利用現(xiàn)有廠房屋頂建設分布式光伏發(fā)電項目，總建設規(guī)模約為8080kW逐步顯現。通過用戶配電站接入公共電網(wǎng)作用，屬于荊門市供電公司管理范圍。

本文聚焦于光伏電站接入系統(tǒng)的方案論證損耗，深入探討與之相關(guān)的繼電保護勇探新路、安全自動裝置、通信及調(diào)度自動化技術(shù)方案并且制定對電壓波動風險的額技術(shù)措施形式。

項目現(xiàn)場

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

本項目涉及的公用變電站和線路為220kV變電站和用戶自建專線擴大，在既有的10kV用戶變電站內(nèi)，近期新增了7臺10kV配電變壓器傳遞，其額定容量依次為2000kVA讓人糾結、1600kVA、250kVA發揮效力、2000kVA全面革新、630kVA、1250kVA和1000kVA穩定發展。光伏發(fā)電單元所輸出的直流電能方便，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電后，通過上述新增變壓器升壓至10kV電壓等級更好，并借助10kV電纜以T接方式并入220kV變電站的相應線路基石之一。截至目前，該變電站已接入及處于接入過程中的分布式電源總?cè)萘?/span>為127.1MW安全鏈，而該變電站剩余的可接入容量為52.71MW行業分類，因此本期分布式電源的接入需求可得到充分滿足。

現(xiàn)有供電示意圖如下：

用戶配電站現(xiàn)供電示意

3.                      技術(shù)方案

本項目通過2個并網(wǎng)點上網(wǎng)，2個并網(wǎng)點的裝機容量分別為5.99MW資料、2.535MW（交流側(cè)）由7個光伏發(fā)電單元構(gòu)成自動化。該項目運營模式為全額上網(wǎng)。利用廠房屋頂建設光伏發(fā)電系統(tǒng)集成，關(guān)鍵設備光伏組件規模最大、逆變器、變壓器等采用國內(nèi)產(chǎn)品。本項目光伏發(fā)電系統(tǒng)所輸出的直流電經(jīng)組串式逆變器轉(zhuǎn)換成交流電后更為一致，就地升壓至10KV，經(jīng)開關(guān)柜通過1回出線接入至廠區(qū)10KV進線母線的用戶側(cè)堅定不移，實現(xiàn)并網(wǎng)落地生根。變電站近三年負荷平均-0.15MW，考慮主變 N-1 情況下技術的開發，另一主變負載不超過80%成效與經驗，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 127.1W健康發展，因此剩余可接入容量 52.71MW提供了有力支撐。滿足本期接入需求。針對于光伏發(fā)電并網(wǎng)引起電壓偏差電能質(zhì)量問題的機理采用A類電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置堅實基礎，對光伏發(fā)電可能引起諧波積極、直流分量、電壓波動和閃變前景、三相不平衡度經驗、注入電網(wǎng)直流分量進行在線監(jiān)測。

3.1.                      升壓變壓器及高低壓配電設備

本項目配備7臺三相交流2000KVA的干式變壓器長效機製。額定電壓10.5±2×2.5%/0.38kV進一步意見，接線組別為Dy11。交流頻率為50Hz,可以戶外使用等地，能效等級滿足國家規(guī)范要求產業。

3.2.                      繼電保護及安全自動裝置

本光伏電站內(nèi)主要電氣設備采用微機保護，以滿足信息上送共享應用。元件保護按照《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》（GB14285－2006）配置工具。

1）線路保護

本項目為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)配置線路方向過流等保等護情況較常見，包括三段可經(jīng)復壓和方向閉鎖的過流保護必然趨勢，三段零序過流保護、過負荷并具備低周減載功能橋梁作用，以便線

路發(fā)生故障時快速切除，避免事故范圍擴大。

2）       頻率電壓異常緊急控制裝置

本項目光伏并網(wǎng)點斷路器要求具備失壓跳閘功能講故事，不設重合閘單產提升，可通過逆變器內(nèi)低壓保護與頻率保護實現(xiàn)解列，不配置獨立的安全自動裝置置之不顧。裝置通過檢測系統(tǒng)頻率多樣性，根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化按用戶設定的頻率定值，當系統(tǒng)頻率低于 定值時試驗，自動切除負荷規模。為保證裝置可靠動作，系統(tǒng)正常時對低頻減載功能進行閉鎖新格局，當系統(tǒng)頻率下降到一定程度時才解除閉鎖作用。為防止系統(tǒng)發(fā)生負荷反饋引起裝置誤動，采用了低電壓特點、欠電流和滑差閉鎖。

低電壓閉鎖判據(jù)為:Ua低于低電壓閉鎖定值，同時零序電壓3U0低于8V製度保障，或PT斷線時聯動，閉鎖低頻減載出口★@示；铋]鎖判據(jù)為:df/dt大于滑差閉鎖定值時技術特點，閉鎖低頻減載出口。欠流閉鎖判據(jù)為：三相電流Ia共同努力、Ib保持競爭優勢、Ic均低于欠流閉鎖定值時實事求是，閉鎖低頻減載出口應用。裝置通過檢測系統(tǒng)頻率，根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化按用戶設定的頻率定值切實把製度，當系統(tǒng)頻率高于定值時各有優勢，自動切除負荷預期。

對于光伏電站流程，公共連接點的電壓偏差邁出了重要的一步、電壓波動應滿足GB/T 12325-2008和GB/T12326-2008的規(guī)定。當電壓異常時組合運用，按照表1中要求的時間停止向電網(wǎng)線路送電，此處要求適用于三相系統(tǒng)中任何一項高質量。其中UN為光伏電站并網(wǎng)點的電網(wǎng)標稱電壓研究與應用，分閘是指異常狀態(tài)發(fā)生到逆變器停止向電網(wǎng)送電的時間。當頻率異常時迎難而上，按照表2所表示的電網(wǎng)頻率偏離下運行有效保障。

表1 光伏電站在電網(wǎng)電壓異常時的響應要求

表2 光伏電站在電網(wǎng)頻率異常時的響應

頻率電壓緊急控制裝置

3）       防孤島檢測及安全自動裝置

        隨著分布式光伏發(fā)電的快速發(fā)展，越來越多的光伏電站接入電網(wǎng)運行全面協議。然而重要作用，當電網(wǎng)側(cè)因停電檢修而斷開時，若并網(wǎng)逆變器未能及時檢測到電網(wǎng)斷電而繼續(xù)向本地負荷供電講實踐，就會形成孤島效應（Islanding）增幅最大。這種情況可能帶來嚴重的安全隱患和設備風險，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1最為顯著、當電網(wǎng)側(cè)當電網(wǎng)側(cè)停電檢修滿意度，若并網(wǎng)光伏電站的逆變器仍在繼續(xù)供電，維修人員不一定意識到分布式系統(tǒng)的存在的必然要求，從而可能危及維修人員的安全的過程中。

2、當孤島效應發(fā)生時狀況，負荷大于或者小于光伏發(fā)電功率範圍和領域，電網(wǎng)不能控制供電孤島的電壓和頻率，電壓幅值和頻率的漂移會對用電設備帶來破壞業務。

3、如果逆變器仍然在發(fā)電，由于并網(wǎng)系統(tǒng)輸出電壓和電網(wǎng)電壓之間產(chǎn)生相位差完善好，當電網(wǎng)重新恢復供電時會產(chǎn)生浪涌電流促進進步，可能會引起再次跳閘或?qū)Ψ植际桨l(fā)電系統(tǒng)、負載和供電系統(tǒng)帶來損壞全過程。

防孤島保護裝置是用于電力系統(tǒng)的一種保護裝置更高要求，主要用于發(fā)電系統(tǒng)中檢測和防止孤島現(xiàn)象的發(fā)生。孤島現(xiàn)象是指當電網(wǎng)由于故障而失去電壓時勞動精神，電站仍然處于發(fā)電狀態(tài)穩定發展，繼續(xù)向電網(wǎng)側(cè)送電。采用具備防孤島能力的逆變器明顯，逆變器需要具備快速監(jiān)測孤島且監(jiān)測到孤島后立即斷開與電網(wǎng)連接的能力更好，其防孤島保護方案應與繼電保護配置、頻率電壓異常緊急控制裝置配置和低電壓穿越相配合基礎上。防孤島保護裝置主要適用于35kV安全鏈、10kV及低壓380V光伏發(fā)電、燃氣發(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)預下達。

具有：頻率保護（低頻減載/高頻保護）增持能力、頻率突變跳閘應用領域、有壓自動合閘、三段式過流保護（可經(jīng)低電壓閉鎖醒悟、可帶方向閉鎖）進行部署、反時限過流保護等保護功能。

防孤島裝置

3.3.                      電能質(zhì)量裝置

電能質(zhì)量不僅關(guān)系到電網(wǎng)企業(yè)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行新模式，也影響到用戶側(cè)的安全運行和產(chǎn)品質(zhì)量。在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設過程中高質量，換流器應用情況、整流器、逆變器、新能源充電樁等電子化電氣設備不斷接入電網(wǎng)也逐步提升，在為電網(wǎng)帶來清潔低碳的能源的同時，其引發(fā)的電能質(zhì)量問題也在威脅電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運行能力和水平。在用戶側(cè)組織了，日益突出的電壓暫降、電壓短時中斷註入了新的力量、電壓瞬變表現、閃變、諧波等問題說服力，可直接影響用電設備的安全的積極性、可靠、連續(xù)運行深刻變革，嚴重時會導致企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量下降高效、成本增加、計劃阻礙進一步意見，造成嚴重的經(jīng)濟損失重要部署。故對于用電情況的實時監(jiān)測、故障預警產業、故障分析尤為重要數字技術。

根據(jù)《GB/T 19826-2016電能質(zhì)量監(jiān)測設備通用要求》，電能質(zhì)量監(jiān)測設備可對電壓偏差新的動力、頻率偏差完成的事情、諧波、電壓波動和閃變為產業發展、三相電壓不平衡度研究成果、諧波、間諧波穩定、閃變機製性梗阻、電壓暫降/暫升/短時中斷等參數(shù)進行連續(xù)跟蹤監(jiān)測齊全，為電氣事件處理（包括事前預警、事中處理改造層面、事后分析）和合理的電能質(zhì)量治理提供數(shù)據(jù)支撐并且 裝置具有通訊接口機製，具備遠傳電能質(zhì)量數(shù)據(jù)功能，電能質(zhì)量數(shù)據(jù)通過綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳至電能質(zhì)量檢測主站大面積。

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

3.4.                      系統(tǒng)調(diào)度自動化

本項目采用10kV電壓等級接入電網(wǎng)發力，需配備專用的信息傳輸設備，將光伏電站的有功功率集成應用、無功功率越來越重要的位置、功率因數(shù)、逆變器運行數(shù)據(jù)迎來新的篇章、電量統(tǒng)計解決方案、開關(guān)及刀閘狀態(tài)、功率調(diào)節(jié)指令以及功率預測等信息實時傳輸至電網(wǎng)調(diào)度端共同學習。場站需要配置自動發(fā)電控制（AGC）裝置交流研討，以實現(xiàn)對有功功率控制指令的接收與自動執(zhí)行功能；同時，需具備一次調(diào)頻能力順滑地配合。此外，10kV發(fā)電系統(tǒng)還需向調(diào)度端報送中期自行開發、短期及超短期功率預測數(shù)據(jù)模樣。

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

本項目光伏電站配置一套綜合自動化系統(tǒng)，采用安科瑞電氣股份有限公司所提供的Acre-l000分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)具有保護處理方法、控制數據顯示、通信、測量等功能服務，可實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)實現、開關(guān)站的全功能綜合自動化管理。本項目逆變器舉行、高低壓設備等狀態(tài)信號都要接入本監(jiān)控系統(tǒng)。

本項目光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)包括兩部分：站控層和就地層，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為開放式分層習慣、分布式結(jié)構(gòu)記得牢。

監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與就地層相連,就地層按照不同的功能、系統(tǒng)劃分覆蓋，以相對獨立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中服務體系，在站控層及網(wǎng)絡失效的情況下，就地層仍能獨立完成就地各電氣設備的監(jiān)測重要的作用。

站控層由計算機網(wǎng)絡連接的服務器特點、操作員站研究、遠動站等組成，提供站內(nèi)運行的人機界面綠色化發展，實現(xiàn)管理控制就地層設備等功能去創新，形成全站監(jiān)控、管理中心應用創新，并具備與遠方控制中心通信的接口體系。

就地層設備由智能測控單元、網(wǎng)絡系統(tǒng)通訊單元慢體驗、逆變器數(shù)據(jù)采集單元深化涉外、多功能電能表等構(gòu)成，主要電氣設備包括微機保護左右、防孤島保護、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置智能化、故障解列裝置生產製造、多功能儀表、逆變器範圍和領域、箱變測控等設備取得了一定進展。它直接采集處理現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡傳送給站控層監(jiān)控主站，同時接收站控層發(fā)來的控制操作命令有所增加，經(jīng)過有效性判斷、閉鎖檢測促進進步、同步檢測等供給，最后對設備進行操作控制。

每個光伏發(fā)電單元配帶無線發(fā)射功能的數(shù)據(jù)采集裝置更高要求，采集每組光伏組件數(shù)據(jù)積極參與，逆變器參數(shù)，測控裝置經驗分享、智能計量表計的數(shù)據(jù)探討，打包后通過無線網(wǎng)絡傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)視。

監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

項目配置設備清單如下表所示：

表 方案設備列表

5.                      系統(tǒng)功能

5.1.                      電能質(zhì)量管理監(jiān)測

在電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)中，用戶能夠?qū)崟r查看關(guān)鍵的電能質(zhì)量參數(shù)推進一步，包括電流和電壓的總有效值（RMS）探索創新、電壓波動范圍、電壓總諧波畸變率（THD）問題分析、正向與反向有功電能迎來新的篇章、有功功率以及無功功率等。這些參數(shù)為準確評估現(xiàn)場電能質(zhì)量提供了數(shù)據(jù)支持不負眾望，能夠幫助技術(shù)人員快速識別電能質(zhì)量問題的根源共同學習，如電壓偏差、諧波污染或功率因數(shù)異常等推動並實現。通過實時監(jiān)測這些指標，運維人員可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的電能質(zhì)量問題，并依據(jù)具體數(shù)據(jù)制定針對性的應對策略推廣開來，例如調(diào)整無功補償裝置、優(yōu)化諧波濾波措施或重新配置負載貢獻法治，從而確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性密度增加，保障設備的安全運行和電力供應。

電能質(zhì)量監(jiān)視

諧波監(jiān)測

5.2.                      直流屏界面

該界面具備實時監(jiān)測直流屏電參量相對較高、通信狀態(tài)及開關(guān)量狀態(tài)的功能信息化。其核心作用在于對直流屏的運行狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)控，以便及時捕捉異常情況并觸發(fā)報警信號創新內容，確保直流屏的穩(wěn)定運行全方位。

        直流屏一次圖

        直流屏監(jiān)測

6.                      結(jié)語

分布式光伏發(fā)電作為一種新型的可再生能源發(fā)電技術(shù)，兼具環(huán)保效益與經(jīng)濟發(fā)展雙重優(yōu)勢實踐者。該技術(shù)的推廣應用不僅能推動社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展管理，還能有效降低傳統(tǒng)能源對生態(tài)環(huán)境的影響。隨著技術(shù)進步和政策支持豐富，分布式光伏發(fā)電有望成為未來電力系統(tǒng)的重要組成部分。為確保其與配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運行，需要深入研究其對供電電壓質(zhì)量的影響機制善於監督〈缶?；谘芯砍晒杩茖W規(guī)劃光伏發(fā)電的并網(wǎng)方案，并建立完善的管理體系效率和安，從而保障配電網(wǎng)在接納分布式光伏時的安全穩(wěn)定運行就能壓製。

參考文獻

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