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

屋頂光伏發(fā)電項目中應(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)前對環(huán)境保護(hù)需求越來越大情況下,發(fā)電行業(yè)在發(fā)展中不但要提升發(fā)電效率,同時也需要降低成本事關全面。分布式光伏發(fā)電主要是利用風(fēng)能和太陽能等可再生清潔能源進(jìn)行發(fā)電,對于空氣質(zhì)量具有改善效果,和傳統(tǒng)發(fā)電方式相比有污染小、噪聲小等優(yōu)勢重要組成部分。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的建構(gòu),主要是利用太陽能資源,能夠有效實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化,減少煤炭消耗量,對于經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有有效促進(jìn)作用。同時,分布式發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè),對電網(wǎng)系統(tǒng)運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問題分析。同時設計，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時監(jiān)測與控制需求估算，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行講理論。如何配置并構(gòu)建通信管理系統(tǒng)的可能性。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電不要畏懼；通信管理

1.                      概述

湖北荊門一馬光彩大市場屋頂光伏發(fā)電項目（以下簡稱“本項目"）是響應(yīng)國家“優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)服務為一體，提供更加清潔、可靠的能源"的號召逐漸顯現，投資建設(shè)的分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范項目全會精神。

本項目位于湖北荊門一馬光彩大市場旁，利用現(xiàn)有廠房屋頂建設(shè)分布式光伏發(fā)電項目拓展基地，總建設(shè)規(guī)模約為3280kW集中展示。光伏發(fā)電組件位于荊門市東寶區(qū)東寶路1號，通過用戶配電站接入公共電網(wǎng)體系流動性，屬于荊門市供電公司管理范圍探索創新。

本研究圍繞光伏電站并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)展開，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)計實現了超越；
（2）符合電網(wǎng)調(diào)度要求的自動化系統(tǒng)解決方案新產品； 
（3）滿足電站運行需求的通信系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計。

項目現(xiàn)場

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

220kV 變電站 10kV 630 二回線線路型號為 JKLYJ-240創新能力，允許通過電流為 553A新品技，該線路近三年至小負(fù)荷平均值為 0.11MW，考慮線路負(fù)載率不超過80%求得平衡，則該線路理論可接入分布式電源容量為9.24MW紮實做。目前該變電站已接入和在途分布式電源總?cè)萘?/span>為0.009MW，則剩余可接入分布式電源容量 9.23MW至關重要，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

預(yù)支艙尺寸為（長*寬*高）15000mm*4400mm*3500mm提供深度撮合服務，門檔高2600mm，安全門檔高2200mm戰略布局，底框采用20#H鋼事關全面、14#、10#槽鋼狀態、5#角鋼焊接技術節能，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，一次室底板為3.0mm鋼板廣泛認同，二次室底板為靜電地板抬高200延伸。

艙體基礎(chǔ)應(yīng)用良好的排水措施，所有進(jìn)出電纜需要做好防水激發創作。進(jìn)出線電纜溝的位置現(xiàn)場根據(jù)實際確定開展面對面。電纜出線管的大小、多少改善、位置由用戶根據(jù)情況而定空白區，預(yù)埋件需要用水平儀找平，否則影響現(xiàn)場拼柜信息化。外部樓梯正對應(yīng)箱體朱門形勢，內(nèi)部爬梯正對箱體人井孔位置實踐者。

光伏預(yù)支艙圖        

4.                      技術(shù)方案

本項目直流側(cè)裝機容量4017kWp，交流側(cè)裝機容量3280kW約定管轄，共1個并網(wǎng)點數據，由2個光伏發(fā)電單元構(gòu)成。該項目運營模式為全額上網(wǎng)發揮。利用廠房屋頂建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)顯著，關(guān)鍵設(shè)備光伏組件、逆變器與時俱進、變壓器等采用國內(nèi)產(chǎn)品性能。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，就地升壓至10KV綜合運用，經(jīng)開關(guān)柜通過1回出線接入至廠區(qū)10KV進(jìn)線母線的用戶側(cè)組建，實現(xiàn)并網(wǎng)。變電站近三年至小負(fù)荷平均-0.15MW效果較好，考慮主變 N-1 情況下重要的意義，另一主變負(fù)載不超過 80%，則該變電站可接入的分布式光伏容量為 179.81MW等多個領域，目前該變電站已接入及在途分布式光伏容量共 115.48MW再獲，因此剩余可接入容量 64.33MW。滿足本期接入需求應用擴展，同時本項目采用安科瑞電氣Acrel-1000分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)作為電站綜合自動化平臺體驗區，該系統(tǒng)集保護(hù)、控制活動上、通信有望、測量等功能于一體，實現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)及開關(guān)站的智能化綜合管控導向作用。系統(tǒng)接入逆變器方案、高低壓設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)信號，構(gòu)建完整的電站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)十大行動。系統(tǒng)采用分層分布式架構(gòu)左右，通過工業(yè)以太網(wǎng)與就地層設(shè)備互聯(lián)。就地層按功能分區(qū)獨立部署于逆變器區(qū)域及箱變內(nèi)綜合措施，各子系統(tǒng)具備自治能力可靠保障，在站控層通信中斷時仍可持續(xù)完成所轄電氣設(shè)備的就地監(jiān)控功能，確保系統(tǒng)可靠性設計標準。

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

本項目配備2臺三相交流2000KVA的干式變壓器開展。額定電壓10.5±2×2.5%/0.38kV，接線組別為 Dy11發揮重要帶動作用。交流頻率為50Hz,可以戶外使用意向，能效等級滿足國家規(guī)范要求成就。

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

本光伏電站內(nèi)主要電氣設(shè)備采用微機保護(hù)，以滿足信息上送開展面對面。元件保護(hù)按照《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》（GB14285－2006）配置。

1）線路保護(hù)

本項目為10kV并網(wǎng)無障礙，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護(hù)連日來，包括三段可經(jīng)復(fù)壓和方向閉鎖的過流保護(hù)，三段零序過流保護(hù)認為、過負(fù)荷并具備低周減載功能系統，以便線路發(fā)生故障時快速切除，避免事故范圍擴大重要意義。

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交流等，不設(shè)重合閘，可通過逆變器內(nèi)低壓保護(hù)與頻率保護(hù)實現(xiàn)解列規劃，不配置獨立的安全自動裝置提高。

3）       防孤島檢測及安全自動裝置

采用具備防孤島能力的逆變器，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)連接能力進入當下，其防孤島保護(hù)方案應(yīng)與繼電保護(hù)配置紮實、頻率電壓異常緊急控制裝置配置和低電壓穿越相配合。

4）       電能質(zhì)量監(jiān)測

在公共連接點裝設(shè)滿足 GB/T 19862《電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求》標(biāo)準(zhǔn)要求的 A 類電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置一套新體系。監(jiān)測電能質(zhì)量參數(shù)投入力度，包括電壓、頻率不難發現、諧波貢獻法治、功率因數(shù)等，電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)至少保存一年發展需要。

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

本項目為10kV電壓等級并網(wǎng)攻堅克難，需通過獨立信息傳輸設(shè)備將光伏電站有功、無功顯示、功率因數(shù)生動、逆變器數(shù)據(jù)、電量及開關(guān)創新能力、刀閘狀態(tài)量新品技、功率調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)和功率預(yù)測數(shù)據(jù)等信息上傳至調(diào)度端，場站應(yīng)配置AGC裝置求得平衡，具備接收并自動執(zhí)行有功功率控制指令的能力紮實做；需要具備一次調(diào)頻能力；10kV發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)上報中期至關重要、短和超短期功率預(yù)測數(shù)據(jù)提供深度撮合服務。通過通信管理機或協(xié)議轉(zhuǎn)換器對光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備層的各種設(shè)備（逆變器服務品質、防孤島保護(hù)、故障解列裝置集聚效應、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置集成、直流屏等設(shè)備）信息進(jìn)行采集和處理，將處理好的數(shù)據(jù)上傳至SCADA系統(tǒng)和遠(yuǎn)動裝置互動講。遠(yuǎn)動裝置數(shù)據(jù)經(jīng)縱向加密后通過4G/5G無線通信網(wǎng)將上傳至荊門供電公司地調(diào)穩定性。

                調(diào)度自動化圖

4.4.                      計量

本項目采用的運營模式為全額上網(wǎng)，并網(wǎng)點共1個過程中，關(guān)口點共1個去突破，均設(shè)置在光伏出線處。本項目計量配置原則如下達到。

(1)在關(guān)口計量點配置 1 塊三相三線電能表智能設備，具有雙向計量功能，用于計量用戶與電網(wǎng)間的上蓬勃發展、下網(wǎng)電量特點。在關(guān)口計量點配置 GPRS 用電現(xiàn)場管理系統(tǒng)，用于采集數(shù)據(jù)及用戶用電結(jié)算重要性。 

(2)在并網(wǎng)點設(shè)置 C 級電能表和 GPRS 用電現(xiàn)場管理系統(tǒng)向好態勢，用于發(fā)電量信息采集及營銷系統(tǒng)遠(yuǎn)傳。具體設(shè)備配置規(guī)模以現(xiàn)場實際為準(zhǔn)服務機製。

新建光伏一次圖

一次系統(tǒng)圖

5.                      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)貢獻力量，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)、控制大幅拓展、通信發行速度、測量等功能，可實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)與時俱進、開關(guān)站的全功能綜合自動化管理性能。本項目逆變器、高低壓設(shè)備等狀態(tài)信號都要接入本監(jiān)控系統(tǒng)綜合運用。

本項目光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)包括兩部分：站控層和就地層供給，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為開放式分層、分布式結(jié)構(gòu)實事求是。

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進行探討、系統(tǒng)劃分，以相對獨立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中服務水平，在站控層及網(wǎng)絡(luò)失效的情況下十分落實，就地層仍能獨立完成就地各電氣設(shè)備的監(jiān)測。

站控層由計算機網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器、操作員站製造業、遠(yuǎn)動站等組成優化服務策略，提供站內(nèi)運行的人機界面，實現(xiàn)管理控制就地層設(shè)備等功能發展基礎，形成全站監(jiān)控兩個角度入手、管理中心，并具備與遠(yuǎn)方控制中心通信的接口同期。

就地層設(shè)備由智能測控單元生產效率、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊單元、逆變器數(shù)據(jù)采集單元科普活動、多功能電能表等構(gòu)成，主要電氣設(shè)備包括微機保護(hù)強化意識、防孤島保護(hù)長期間、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、故障解列裝置現場、多功能儀表高端化、逆變器、箱變測控等設(shè)備我有所應。它直接采集處理現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù)提單產，通過網(wǎng)絡(luò)傳送給站控層監(jiān)控主站，同時接收站控層發(fā)來的控制操作命令至關重要，經(jīng)過有效性判斷發展空間、閉鎖檢測、同步檢測等有所應，最后對設(shè)備進(jìn)行操作控制足了準備。

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，采集每組光伏組件數(shù)據(jù)著力提升，逆變器參數(shù)深刻內涵，測控裝置、智能計量表計的數(shù)據(jù)融合，打包后通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)視深入闡釋。

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

項目配置設(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)通信的底層機制全面展示，實現(xiàn)了對現(xiàn)場設(shè)備的遙測重要平臺、遙信、遙控及遙設(shè)功能核心技術。具體而言應用提升，系統(tǒng)通過Modbus TCP網(wǎng)絡(luò)，實時采集并監(jiān)控關(guān)鍵設(shè)備的模擬量（遙測）與狀態(tài)量（遙信）創造性，并根據(jù)預(yù)設(shè)邏輯或操作指令發展的關鍵，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)建了一個具備遠(yuǎn)程監(jiān)測規模設備、控制與參數(shù)配置能力的分布式自動化系統(tǒng)真諦所在。

采集界面

（2）報文解析

監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行報文監(jiān)視和數(shù)據(jù)實時監(jiān)測∈致鋵?？砂搭愋秃Y選報文顯示內(nèi)容倍增效應，對錯誤報文進(jìn)行明顯提升規則製定，報文支持導(dǎo)出製造業。

系統(tǒng)通信

6.2.                      人機界面

能通過顯示器對主要電氣設(shè)備運行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，畫面支持雙屏顯示關規定，畫面操作支持無級縮放發展基礎，可以平滑漫游，具有導(dǎo)游圖功能建強保護。具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉δ芡?，能對設(shè)備進(jìn)行動態(tài)著色，確定帶電設(shè)備的顏色堅持先行。主要顯示畫面包括：

（1）運行監(jiān)視圖產業，包括顯示設(shè)備運行狀態(tài)、各主要電氣量(電流情況較常見、電壓可持續、頻率、有功體製、無功)構建、環(huán)境數(shù)據(jù)(氣溫、濕度服務延伸、氣壓共創輝煌、風(fēng)速、風(fēng)向、日照強度等)等的實時值大部分；

（2）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視圖強大的功能，用圖形方式及顏色變化顯示出計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備配置、連接狀態(tài)解決；

（3）發(fā)電量實時監(jiān)視圖預期，通過柱狀圖及數(shù)據(jù)表直觀的查看和對比每臺逆變器實時發(fā)電量信息，同時可以通過鏈接查看和對比發(fā)電量曲線幅度；

（4）發(fā)電單元監(jiān)控圖結構，顯示每個發(fā)電單元詳細(xì)信息，允許手動控制貢獻、和調(diào)節(jié)每個發(fā)電單元運行工況規模最大；

（5）各種保護(hù)信息及報表

（6）二次保護(hù)配置圖，反映各套保護(hù)投切情況統籌、整定值等

（7）控制操作過程記錄及報表

（8）事故追憶記錄報告或曲線最深厚的底氣、事故順序記錄報表

（9）趨勢曲線圖、棒狀圖

（10）各種統(tǒng)計及功能報表等振奮起來。

人機界面一次圖

7.                      結(jié)語

綜上所述品質，在開展智能變電站二次系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計時，需要兼顧當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢與未來演進(jìn)方向深入各系統。具體而言解決問題，應(yīng)圍繞智能化技術(shù)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)處理能力提升作用、系統(tǒng)架構(gòu)靈活性增強以及安全防護(hù)體系建設(shè)等關(guān)鍵維度展開深入研究的有效手段。特別是在新能源高比例并網(wǎng)和電力市場改革深化的新形勢下，二次系統(tǒng)作為電力自動化領(lǐng)域的核心支撐方案，其戰(zhàn)略地位日益凸顯關鍵技術。因此，在制定優(yōu)化方案時深入，既要立足現(xiàn)有技術(shù)條件技術研究，又要著眼長遠(yuǎn)發(fā)展需求，確保設(shè)計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>

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