分布式光伏监控系统
目前，光伏电站中装设的电力二次系统主要有光伏后台监控系统、计量系统、远动通讯屏、调度数据网屏、防孤岛保护装置、电能质量在线监测装置、频率电压紧急控制装置等，部分光伏电站还建设有向发电集团传输数据的系统。
分布式光伏监控系统框图
摘 要：通过Acrel-1000DP分布式光伏监控系统平台即可对用户光伏发电、用电进行集中监控、统一调度、统一运维，满足用户可靠、安全、节约、高效、有序用电的要求。对用户提供运维服务，实现能源互联，信息互通，打破信息孤岛；根据用电设备负荷重要性分级管理，错峰有序用电。
关键词：分布式光伏；全额上网；"双碳目标"
1.概述
本次建设规模为5980千瓦分布式光伏发电，以10KV并入原供电系统。本项目电量结算原则为：全额上网。[3]项目计划2024年3月底建成投产。该企业光伏电站至公共连接点所有工程由投资建设；该企业光伏配电室1个并网点处装设A级电能质量在线监测装置；企业配电室内的计量表、企业光伏开关室的1个并网点装设供电公司提供的光伏发电计量表。
2.系统结构
分布式光伏监控系统是指：通过执行规定功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，利用计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备的功能进行重新组合、优化设计，对光伏电站全部设备的运行情况执行监视、测量。
系统可分为三层结构：即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。
现场设备层：包含AM5SE-K公用测控装置、APView500电能质量在线监测装置、IPC200频率电压紧急控制装置、AM5SSE-IS防孤岛保护装置、计量表等设备，用于采集站内配电柜内电气运行参数、开关状态等数据，在10kV变电所配置直流电源，保障现场设备良好的运行环境。
网络通讯层：包含ANet-2E4SM智能网关。网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，采集数据通过网口上传至通信室分布式光伏监控系统统平台；同时网关充当远动通信装置，将现场设备数据采集后通过交换机经纵向加密数据加密后上传调度网。
平台管理层：分布式光伏监控系统平台、国网荆州供电公司调度控制中心平台。
图1 监控系统网络结构图
3.解决方案
本项目园区采用10kV供电，有一处电源接入点。
该项目为一般厂房用电，按四级负荷要求供电，10kV采用单母线接线方式。该项目采用"全额上网"模式，利用原有的电源点作为光伏高压并网点并入电网端，并网点设置集电线路柜，站用变柜，SVG柜，PT柜，计量柜，并网出线柜。新增的光伏系统配置自动化系统，实时采集并网信息，信息上传至当地调控中心DMS系统。光伏发电逆变器电源电压，经室内升压变升压至10kV后,通过高压电缆接入新增的10kV光伏高压柜,并入原10kV市电高压柜。
图2 光伏电站一次系统图
3.1.方案综述
本次工程为5.98MWp的分布式光伏发电项目，项目采用"全额上网"模式。根据用户配电系统管理需求，需要对10kV开关柜、光伏逆变器、交直流系统等进行全方面监控与保护，及时发现故障故障，保证配电系统可靠运行。
在光伏配电室配置一套Acrel-1000DP分布式光伏监控系统，通过通信管理机及网络交换机实时采集各个光伏配电间的继电保护装置、电能质量、安全自动装置、光伏逆变器等二次设备数据，实现整个厂区供配电系统的全面电力监控与自动化管理。
在各个配电室配置一套直流电源系统(带蓄电池)和UPS电源，为整个光伏电站的断路器执行机构、二次设备及监控主机等重要设备运行提供稳定可靠的电源。
在每间光伏配电室光伏计量柜配置关口计量电能表、并网电能表，用于光伏发电计费补偿。
本项目采用有线的方式，通过光伏纵向加密上传到荆州供电公司通信机房，并接入配网主站。一面远动通讯屏，远动通讯屏配置数据1台综自网关、1台交换机、1台GPS时钟、1台正向隔离装置，一台模块化智能网关和三个485拓展模块。1台频率电压紧急控制装置。
3.2.技术方案
3.2.1.继电保护及安全自动装置需求
1.线路保护测控装置：光伏电站线路发生短路故障时，线路保护能快速动作，瞬时跳开相应并网点断路器，满足全线故障时快速可靠切除故障的要求。为保障供电可靠性，减少停电范围，在高压配电室光伏并网出线柜、高压配电室1#光伏集电线路柜、高压配电室2#光伏集电线路柜各配置1套带方向过流保护。
2.电容器保护装置：在高压配电室10kVSVG柜，装设1套电容器保护装置，实现欠电压，过电压，零序电压，不平衡电压保护，异常紧急控制功能，跳开电容器断路器。
3.频率电压紧急控制装置：实现变电站低周低压减载控制,具有测量两段母线或两条联络线的电压、频率，作为判别依据。
4.公共测控装置：适用于中压配电系统的进线、大容量主变压器出线回路，实现电参量遥测、开关状态与告警信号遥信功能。
5.防孤岛保护装置:针对电网失压后分布式电源可能继续运行、且向电网线路送电的情况提出。孤岛运行一方面危及电网线路维护人员和用户的生命安全，干扰电网的正常合闸；另一方面孤岛运行电网中的电压和频率不受控制，将对配电设备和用户设备造成损坏。防孤岛装置应具备线路故障时，确保电源能及时断开与电网连接，确保重合闸能正确动作。
6.光伏电站本体应具备故障和异常工作状态报警和保护的功能。
7.光伏电站应支持调度机构开展"四遥"(遥测、遥信、遥控、遥调)应用功能。
8.恢复并网：当光伏发电系统因电网扰动脱网后，在电网电压和频率恢复到正常运行范围之前，光伏发电系统不允许并网；在电网电压和频率恢复正常后，通过10kV电压等级并网的分布式电源恢复并网应经过电网调度机构的允许。
9.系统继电保护应使用专用的电流互感器和电压互感器的二次绕组，电流互感器准确级宜采用5P、10P级，电压互感器准确级宜采用0.5、3P级。
10.光伏电站内需配置直流电源屏(带蓄电池)和UPS电源，供新配置的保护装置、测控装置、电能质量在线监测装置等设备使用。
3.2.2.调度自动化需求
光伏电站投运后，由市调调度，并由市级供电公司对运行进行管理。因此，需建立光伏电站至市调的调度通信以及远动等信息和数据传输通道。
10kV光伏电站本体需配置配电自动化终端监控系统，具备与电网调度机构进行双向通信的能力，能够实现远程监测和控制功能，应能接收、执行调度端远方控制解/并列、启停和发电功率的指令，具备群调群控及远动功能，有关光伏电站本体信息的采集、处理采用监控系统来完成，具备符合相关标准通信协议的远传功能。光伏电站配电自动化终端监控系统实时采集并网运行信息，主要包括主断路器状态、并网点开关状态(具备遥控功能)、并网点电压和电流、光伏发电系统有功功率和无功功率、光伏发电量、频率等，上传至市供电公司配网自动化系统主站,当调度端对分布式电源有功功率和无功电压有控制要求时，就地监控系统应能够接收和执行上级调度主站系统的控制命令。
站内对时方式：分布式电源10kV接入时，应能够实现对时功能，可采用北斗对时方式、GPS对时方式或网络对时方式。
3.2.3.电能计量需求
根据Q/GDW10347-2016《电能计量装置通用设计规范》的规定，本项目需设置关口计量电能表、并网电能表，用于光伏发电计费补偿。
3.2.4.电能质量在线监测需求
根据Q/GDW10651---2015《电能质量评估技术导则》的相关要求；通过10(6)kV～35kV电压等级并网的变流器类型电源应在公共连接点装设满足GB/T19862要求的A级电能质量在线监测装置，以满足接入福建电网电能质量监测子站通信机的接入规范，对电压、频率、谐 波、功率因数等电能质量参数进行监测，电能质量监测数据应至少保存一年。
光伏电站应满足《国网湖北电力做好中低压分布式电源接入系统优质服务指导意见》有关电能质量要求的规定，当接入配电网的分布式电源导致公共连接点 电能质量不满足相关要求时，运营管理方应在规定时间内采取改善电能质量措施，未采取治理措施或采取改善措施后电能质量仍无法满足要求时，电网运营管理部门采取断开该分布式电源管控措施，直至电能质量满足要求时方可重新并网。
通过10KV电压等级并网的分布式电源，应具备低电压穿越能力和高电压穿越能力，高低 电压穿越的考核曲线应满足现行技术规范要求。
通过10(6)kV～35kV电压等级并网的分布式电源，应在并网运行后6个月内向市供电公司提供运行特性检测报告，检测结果应符合Q/GDW10651---2015《电能质量评估技术导则》的相关要求。分布式电源接入电网的检测点为电源并网点，应由具有相应资质的单位或部门进行检测，并在检测前将检测方案报市供电公司调控中心备案。
在新(扩)建谐波源用户投运后，市供电公司营销部组织对用户谐波进行测试。如发现评估不超标而实测超标的用户，市供电公司营销部应对该用户下发谐波整改通知，及时落实用户谐波治理措施。
3.3.配置设备清单
表1我司提供方案设备列表
|-----------|-----------------------|----|-----------------------------|
| 设备名称 | 型号 | 数量 | 功能 |
| 本地监控台（1台） | Acrel-1000DP分布式光伏监控主机 | 1 | 集中采集、监视、管理站内二次设备、逆变器数据与运行状态 |
续表1我司提供方案设备列表
|-------------|---------------------|----|-------------------------------------------|
| 设备名称 | 型号 | 数量 | 功能 |
| 安全自动装置屏（1面） | AM5SE-K公用测控装置 | 2 | 实现电参量遥测、开关状态与告警信号遥信功能 |
| 安全自动装置屏（1面） | APView500电能质量在线监测装置 | 1 | 采集监测谐波分析、电压暂升/暂降/中断、闪变监测、电压不平衡度、事件记录、测量控制 |
| 安全自动装置屏（1面） | IPC200频率电压紧急控制装置 | 1 | 实现变电站低周低压减载控制 |
| 远动通讯屏 | ANet-2E4SM模块化智能网关 | 1 | 负责本地数据的采集 |
| 远动通讯屏 | 网络交换机 | 1 | 远动装置与数据上传调度通信组网 |
| 远动通讯屏 | IPX603远动装置 | 1 | 负责数据的上传，调度 |
| 远动通讯屏 | 工业级机架式二层以太网交换机 | 1 | 本地组网本地数据采集 |
| 远动通讯屏 | GPS时钟 | 1 | 按照用户输出符合规约的信息格式，完成同步授时服务 |
| 一体化电源配置 | UPS柜 | | 供UPS不间断电源 |
| 一体化电源配置 | 交流柜 | | 为装置提供交流电源 |
| 微机保护 | 电容器保护装置 | | 具有两段式定时限过流保护，反时限保护，欠电压保护，过电压保护等功能对电容器进行保护 |
| 微机保护 | 线路保护测控装置 | | 具有三段式过流保护，重合闸，过负荷告警、跳闸，过电压告警、跳闸等功能对线路进行保护 |
3.4.现场应用图
图3 光伏电站屏柜布置图
图4 光伏电站监控主机台布置图
图5 安全自动装置屏柜布置图
分布式光伏监控系统
综合监测界面
展示光伏电站名称、位置、逆变器数量等基本信息；
统计当前光伏电站日、月、年发电量；
按汇流数据分散分析每组光伏组件发电功率以及工作状态。
电能质量监测界面
监测站内电能质量检测仪所采集数据，如电压有效值，偏差率，谐波畸变率，电流有效值，分相功率，总功率等；
通过柱状图展示电能质量检测仪谐波和间谐波各频谱；
通过曲线图展示三相电流/电压谐波数据、实时负荷曲线、有效值/波动/偏差/闪变等参数；
展示所选站点下全部电能质量检测仪所有暂态事件。
分布式光伏组件监控界面
监测整个光伏阵列各个组件的电压、电流、功率等电参量信息；
监测逆变器当前输入功率、输出功率、温度及当前状态等信息；
监测逆变器交直流侧电参量信息。
逆变器曲线分析界面
展示逆变器交流侧总有功功率曲线；
展示逆变器直流侧电压曲线；
展示当前光伏发电站所处环境温度曲线；
综合分析环境对光伏发电的影响
作者简介：
盛莉莉，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司 手机:17821169733（微信同号);
公司介绍
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