Acrel-1000系列分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)

在湖北荊門新眾和紡織等

屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目中應(yīng)用

摘 要：隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展和新能源技術(shù)的普及應(yīng)用，太陽(yáng)能作為一種清潔能源已逐步成為社會(huì)生產(chǎn)生活的重要能源來(lái)源不可缺少。分布式光伏電站憑借其建設(shè)投入少支撐作用、空間需求小的優(yōu)勢(shì)生產創效，在緩解電力供應(yīng)緊張方面發(fā)揮著重要作用奮戰不懈，特別是在我國(guó)推進(jìn)節(jié)能減排和綠色發(fā)展的政策背景下還不大，其發(fā)展勢(shì)頭尤為迅猛高產。然而，這類電站長(zhǎng)期處于戶外環(huán)境發揮作用，運(yùn)行過(guò)程中更容易出現(xiàn)各類故障問題良好。由于其分布范圍廣、布局分散銘記囑托，缺乏統(tǒng)一的運(yùn)維管理體系引領，導(dǎo)致運(yùn)維工作面臨諸多挑戰(zhàn)：效率低下、成本居高不下示範、操作難度大應用前景、經(jīng)濟(jì)效益不理想，這些因素都嚴(yán)重影響了運(yùn)維人員的積極性運行好，使得運(yùn)維質(zhì)量難以得到有效保證首次，如何建立一套完善的運(yùn)維管理機(jī)制成為重中之重。

關(guān)鍵詞：新能源技術(shù)統籌推進；分布式光伏方案；運(yùn)維管理

1.                      概述

湖北荊門新眾和紡織等屋頂光伏發(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)，提供更加清潔了解情況、可靠的能源"的號(hào)召，投資建設(shè)的分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范項(xiàng)目技術研究。

本項(xiàng)目位于湖北荊門銘然裝飾工程有限公司旁重要的，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8340kW姿勢。光伏發(fā)電組件位于荊門市東寶區(qū)新臺(tái)西路相互融合，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綠色化。

本文首先應(yīng)對(duì)電站運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估不同需求，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況；其次要科學(xué)規(guī)劃運(yùn)維調(diào)度方案保持穩定，提升運(yùn)維效率和質(zhì)量總之，同時(shí)降低運(yùn)營(yíng)成本面向。

項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)

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

現(xiàn)有用戶配電站為10kV用戶變，站內(nèi)新建7臺(tái)10kV變壓器同時，變壓器容量為2000互動式宣講、1600、1250模式、2000自動化、630、1250高品質、1000kVA不折不扣，光伏發(fā)電單元所發(fā)直流電通過(guò)逆變器逆變?yōu)榻涣麟姾?/span>經(jīng)7臺(tái)新建變壓器升壓至10kV通過(guò)10kV電纜T接至220kV變電站。目前該變電站已接入及在途分布式電源總?cè)萘?/span>為127.1MW資源優勢，因此剩余可接入容量 52.71MW高效利用。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.                      技術(shù)方案

本項(xiàng)目通過(guò)2個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)上網(wǎng)長效機製，2個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)的裝機(jī)容量分別為5.99MW講實踐、2.535MW（交流側(cè)）由7個(gè)光伏發(fā)電單元構(gòu)成。該項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)模式為全額上網(wǎng)奮戰不懈。利用廠房屋頂建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)市場開拓，關(guān)鍵設(shè)備光伏組件、逆變器大大縮短、變壓器等采用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品要落實好。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，就地升壓至10KV更默契了，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)先進技術，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。變電站近三年至小負(fù)荷平均-0.15MW不合理波動，考慮主變 N-1 情況下宣講手段，另一主變負(fù)載不超過(guò)80%，則該變電站可接入的分布式光伏容量為 179.81MW積極拓展新的領域，目前該變電站已接入及在途分布式光伏容量共 127.1W配套設備，因此剩余可接入容量 52.71MW。滿足本期接入需求相對開放。光伏監(jiān)控系統(tǒng)按站控層推進高水平、就地層、架構(gòu)拓展應用，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（逆變器生產創效、防孤島保護(hù)、故障解列裝置領先水平、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置、直流屏等設(shè)備）信息進(jìn)行采集和處理雙重提升，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配調(diào)長遠所需。

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

本項(xiàng)目配備7臺(tái)三相交流2000KVA的干式變壓器求索。額定電壓10.5±2×2.5%/0.38kV，接線組別為Dy11規模。交流頻率為50Hz,可以戶外使用穩定發展，能效等級(jí)滿足國(guó)家規(guī)范要求。

3.2.                      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)聯動，以滿足信息上送增持能力。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。

1）線路保護(hù)

本項(xiàng)目為10kV并網(wǎng)行業內卷，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)追求卓越，包括三段可經(jīng)復(fù)壓和方向閉鎖的過(guò)流保護(hù)，三段零序過(guò)流保護(hù)參與能力、過(guò)負(fù)荷并具備低周減載功能合理需求，以便線路發(fā)生故障時(shí)快速切除，避免事故范圍擴(kuò)大充分發揮。

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高質量，不設(shè)重合閘，可通過(guò)逆變器內(nèi)低壓保護(hù)與頻率保護(hù)實(shí)現(xiàn)解列選擇適用，不配置獨(dú)立的安全自動(dòng)裝置管理。

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，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)連接的能力業務指導，其防孤島保護(hù)方案應(yīng)與繼電保護(hù)配置改進措施、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(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)裝置一套長足發展。監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量參數(shù)今年，包括電壓、頻率結構不合理、諧波良好、功率因數(shù)等，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)至少保存一年發揮。

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

本項(xiàng)目為10kV電壓等級(jí)并網(wǎng)，需通過(guò)獨(dú)立信息傳輸設(shè)備將光伏電站有功快速增長、無(wú)功開放以來、功率因數(shù)、逆變器數(shù)據(jù)高質量、電量及開關(guān)提供了有力支撐、刀閘狀態(tài)量激發創作、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，場(chǎng)站應(yīng)配置AGC裝置進一步意見，具備接收并自動(dòng)執(zhí)行有功功率控制指令的能力增幅最大；需要具備一次調(diào)頻能力；10kV 發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)上報(bào)中期生產能力、短期和超短期功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)標準。

3.4.                      計(jì)量

本項(xiàng)目采用的運(yùn)營(yíng)模式為全額上網(wǎng)，并網(wǎng)點(diǎn)共2個(gè)堅持好，關(guān)口點(diǎn)共1個(gè)即將展開，均設(shè)置在光伏出線處。本項(xiàng)目計(jì)量配置原則如下特性。

(1)在關(guān)口計(jì)量點(diǎn)配置 1 塊三相三線電能表傳承，具有雙向計(jì)量功能，用于計(jì)量用戶與電網(wǎng)間的上建言直達、下網(wǎng)電量多種。在關(guān)口計(jì)量點(diǎn)配置 GPRS 用電現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)，用于采集數(shù)據(jù)及用戶用電結(jié)算充分發揮。

(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)發展成就，用于發(fā)電量信息采集及營(yíng)銷系統(tǒng)遠(yuǎn)傳。具體設(shè)備配置規(guī)模以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際為準(zhǔn)同時。

新建并網(wǎng)點(diǎn)一光伏一次圖

新建并網(wǎng)點(diǎn)二光伏一次圖

4.                      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)互動式宣講，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)、控制模式、通信自動化、測(cè)量等功能，可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)高品質、開關(guān)站的全功能綜合自動(dòng)化管理不折不扣。本項(xiàng)目逆變器、高低壓設(shè)備等狀態(tài)信號(hào)都要接入本監(jiān)控系統(tǒng)文化價值。

本項(xiàng)目光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)包括兩部分：站控層和就地層形式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為開放式分層、分布式結(jié)構(gòu)不斷完善。

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數字化、系統(tǒng)劃分，以相對(duì)獨(dú)立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中基礎上，在站控層及網(wǎng)絡(luò)失效的情況下各領域，就地層仍能獨(dú)立完成就地各電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)。

站控層由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器、操作員站進行培訓、遠(yuǎn)動(dòng)站等組成發展機遇，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)備等功能法治力量，形成全站監(jiān)控全技術方案、管理中心，并具備與遠(yuǎn)方控制中心通信的接口共享。

就地層設(shè)備由智能測(cè)控單元信息化、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊單元、逆變器數(shù)據(jù)采集單元全面闡釋、多功能電能表等構(gòu)成非常激烈，主要電氣設(shè)備包括微機(jī)保護(hù)、防孤島保護(hù)引人註目、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置領域、故障解列裝置、多功能儀表好宣講、逆變器註入新的動力、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)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給站控層監(jiān)控主站雙重提升，同時(shí)接收站控層發(fā)來(lái)的控制操作命令，經(jīng)過(guò)有效性判斷事關全面、閉鎖檢測(cè)表現明顯更佳、同步檢測(cè)等，最后對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作控制技術節能。

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)采集裝置指導，采集每組光伏組件數(shù)據(jù)，逆變器參數(shù)飛躍，測(cè)控裝置更高效、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)視重要部署。

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

項(xiàng)目配置設(shè)備清單如下表所示：

表 方案設(shè)備列表

5.                      系統(tǒng)功能

5.1.                      分布式光伏電站運(yùn)維管理

Acrel-1000分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警處理分事故報(bào)警和預(yù)告報(bào)警快速融入。前者包括非操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)，后者包括一般設(shè)備變位系統、狀態(tài)異常信息增強、模擬量越限/復(fù)限、計(jì)算機(jī)站控系統(tǒng)的各個(gè)部件交流等、就地單元的狀態(tài)異常等等更加廣闊。

（1）事故報(bào)警

事故報(bào)警發(fā)生時(shí)，公用事故報(bào)警器將立即發(fā)出音響報(bào)警提高，監(jiān)控畫面上用顏色改變和閃爍表示該設(shè)備變位可以使用，同時(shí)顯示紅色報(bào)警條文，打印機(jī)打印報(bào)警條文各領域，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置向遠(yuǎn)方控制中心發(fā)送報(bào)警信息應用領域。事故報(bào)警通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)方式確認(rèn)。

（2）預(yù)告報(bào)警

預(yù)告報(bào)警發(fā)生時(shí)深入闡釋，其處理方式除與事故報(bào)警處理相同外相關性，音響和提供信息顏色可區(qū)別于事故報(bào)警。能有選擇地向遠(yuǎn)方發(fā)送信息物聯與互聯。

（3）       實(shí)時(shí)事件

實(shí)時(shí)事件告警列表包括序號(hào)穩定、發(fā)生時(shí)間、告警內(nèi)容供給、告警等級(jí)優勢與挑戰、確認(rèn)狀態(tài)等分列展示，告警信息默認(rèn)按照發(fā)生時(shí)間降序排列顯示解決方案，以不同的顏色區(qū)分已確認(rèn)趨勢、未確認(rèn)信號(hào)。

實(shí)時(shí)事件

（4）       歷史事件

點(diǎn)擊歷史事件圖標(biāo)上高質量，切換到歷史事件查詢界面一站式服務，查看歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄的所有系統(tǒng)事件。

歷史事件

（5）       監(jiān)控界面

監(jiān)測(cè)逆變器當(dāng)前電壓深入交流、電流引領作用、輸出功率、溫度及當(dāng)前狀態(tài)等信息臺上與臺下。

逆變器監(jiān)測(cè)

（6）       光伏收益界面

支持實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)電站發(fā)電量和收益用的舒心，降低了運(yùn)行維護(hù)成本

光收益界面

5.2.                      光字牌監(jiān)測(cè)

隨著變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展技術發展，傳統(tǒng)光字牌逐漸被監(jiān)控后臺(tái)的虛擬光字牌所取代。這種變化主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

傳統(tǒng)光字牌：依賴于硬件接點(diǎn)觸發(fā)集成，通過(guò)中央信號(hào)屏上的燈光顯示設(shè)備狀態(tài)重要手段。這種方式在有人值班的變電站中應(yīng)用廣泛，但隨著無(wú)人值班技術(shù)的普及技術的開發，其局限性逐漸顯現(xiàn)研究與應用。

智能光字牌：在無(wú)人值班變電站中，光字牌的功能被集成到監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)中更高效，以虛擬形式實(shí)現(xiàn)。智能光字牌不僅保留了傳統(tǒng)光字牌的直觀性重要部署，還增加了信息過(guò)濾具體而言、分級(jí)顯示和導(dǎo)航功能。例如智慧與合力，通過(guò)導(dǎo)航燈閃爍提示異常信號(hào)喜愛，運(yùn)行人員可以快速確認(rèn)并處理。

1號(hào)并網(wǎng)點(diǎn)光字牌

2號(hào)并網(wǎng)點(diǎn)光字牌

6.                      結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前數據顯示，我國(guó)分布式光伏發(fā)電呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)高質量，在政策紅利的持續(xù)推動(dòng)下，其并網(wǎng)模式正由分散式向規(guī)挠浀美?；焖俎D(zhuǎn)型註入了新的力量。這種發(fā)展態(tài)勢(shì)在為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型注入新動(dòng)能的同時(shí)，也對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了全新挑戰(zhàn)更多可能性。高滲透率分布式光伏的接入不僅會(huì)引發(fā)電壓波動(dòng)去創新、潮流反送等系列技術(shù)難題，還可能影響光伏產(chǎn)業(yè)自身的可持續(xù)發(fā)展緊迫性。值得注意的是結構，規(guī)模化并網(wǎng)正倒逼電力系統(tǒng)調(diào)控模式進(jìn)行深度變革高效。為此溝通協調，需要立足電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行需求和場(chǎng)站管理特點(diǎn)，系統(tǒng)性地研究電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)體系，從而構(gòu)建智能化程度高保障性、安全的電網(wǎng)能量管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)多層級(jí)協(xié)調(diào)平衡能力和新能源消納水平的提升開拓創新。

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