1.概述
我国正致力于实现"双碳"目标，新能源装机容量正快速增长，电力系统正在经历向高比例新能源系统的转型。然而，分布式光伏的接入也带来了挑战，例如电能质量的下降和供电可靠性的不足。尽管如此，光伏发电依然具有显著的经济效益和环保优势，能够有效降低煤炭消耗和减少二氧化碳排放。一个装机容量为5980千瓦的分布式光伏发电项目计划于2024年3月竣工，该项目将采用全额上网的结算方式。该项目由企业投资并负责建设，涵盖了从光伏电站到公共连接点的所有工程，以及在企业配电室安装电能质量监测装置和光伏发电计量表。
2.系统结构
分布式光伏监控系统通过计算机和通信技术监控和测量光伏电站设备运行。它由现场设备层、网络通讯层和平台管理层组成。
现场设备层包括多种监测装置和计量表，负责数据采集和环境保障。
网络通讯层通过智能网关采集数据并上传至监控系统平台，同时确保数据安全传输。
平台管理层由监控系统平台和供电公司调度控制中心构成。
监控系统网络结构图
3.解决方案
该项目园区采用10kV的电力供应，具备单一电源接入点。设计用于满足一般厂房的电力需求，符合四级负荷标准。10kV的供电系统采用单母线接线方式。整个系统采用"全额上网"模式，将现有的电源点作为光伏并网点并入电网。系统中包括集电线路柜、站用变压器柜、SVG柜、PT柜、计量柜以及并网出线柜。新增的光伏系统配备了自动化监控系统，能够实时监控并网数据，并将信息上传至调控中心的DMS系统。光伏发电逆变器产生的电压经过升压处理后，通过高压电缆接入10kV光伏高压柜，并与现有的市电系统整合。
光伏电站一次系统图
4.方案综述
本项目涉及一座装机容量为5.98MWp的分布式光伏发电站，采用全额上网的运营模式。项目要求对10kV开关柜、光伏逆变器等关键设备实施全面监控，以确保配电系统的稳定运行。为此，我们安装了Acrel-1000DP监控系统，该系统能够实时采集继电保护和电能质量等关键数据，从而实现电力监控与自动化管理的无缝对接。为保障关键设备的持续运行，每个配电室都配备了直流电源系统和UPS电源。光伏计量柜中安装了关口计量电能表和并网电能表，这些设备用于计费和补偿。数据通过有线方式上传至供电公司通信机房，并接入配网主站。此外，我们还配置了远动通讯屏，包括综自网关、交换机、GPS时钟、正向隔离装置、模块化智能网关及485拓展模块，以及频率电压紧急控制装置，以确保系统的高效和安全运行。
5.技术方案
1）继电保护及安全自动装置需求
分布式电源的继电保护和安全装置配置应遵循相关技术规程，确保与电网保护装置协调，并防止误动或拒动，以保障安全。10kV分布式电源还需符合《分布式电源涉网保护技术规范》(Q/GDW11198)。
线路保护测控装置：在光伏电站线路短路时，能迅速断开并网点断路器，确保故障快速切除。为提高供电可靠性并限制停电范围，分别在高压配电室光伏并网出线柜和两个光伏集电线路柜各安装一套带方向过流保护装置。
2）高压配电室：10kVSVG柜配备一套电容器保护装置，提供欠压、过压、零序及不平衡电压保护和紧急控制功能，用于断开电容器断路器。
3）紧急控制装置：用于变电站低周低压减载，测量两段母线或两条联络线的电压、频率，作为判断依据。
4）公共测控装置：用于中压配电系统，包括进线和大容量变压器出线回路，具备遥测电参量、遥信开关状态和告警信号功能。。
5）防孤岛保护装置：解决分布式电源在电网失压后可能继续供电的问题。孤岛运行会威胁人员安全，干扰电网正常操作，并可能导致电压和频率失控，损害设备。该装置需确保在电网故障时能迅速切断电源连接，并保证重合闸操作的准确性。
6）光伏电站本身应配备故障与异常工作状态的报警及保护功能。
7）光伏电站应支持调度机构实施"四遥"（遥测、遥信、遥控、遥调）应用功能。
8）光伏发电系统在电网扰动后脱网，需等待电网电压和频率正常后才能重新并网。10kV分布式电源并网前，须获得电网调度机构的许可。
9）系统继电保护应使用独立的电流和电压互感器二次绕组，电流互感器推荐采用5P或10P级，电压互感器推荐采用0.5或3P级。
10）光伏电站应配备直流电源屏（含蓄电池）和UPS电源，以供电力保护、测控及电能质量监测设备使用。
11）调度自动化需求
光伏电站投入运行后，将由市级调度中心负责管理，并建立与市调中心的通信及数据传输通道。电站必须配备配电自动化终端监控系统，以实现双向通信、远程监测控制，并确保能够执行调度指令。监控系统负责实时采集并网信息，包括但不限于断路器状态、电压、电流、功率等，并将这些信息上传至供电公司。此外，监控系统应具备响应调度端控制命令的能力。站内时间同步应支持北斗、GPS或网络时间同步方式。
12）电能计量需求
依据Q/GDW10347-2016《电能计量装置通用设计规范》的要求，本项目必须安装关口计量电能表和并网电能表，以实现光伏发电的计费与补偿功能。
13）电能质量在线监测需求
依据《电能质量评估技术导则》的要求，10(6)kV至35kV的并网变流器必须配备A级电能质量监测设备，以监控电压、频率等关键参数，并确保数据存储期限不少于一年。光伏电站应严格遵守电能质量的相关规定；若发现电能质量不符合标准，运营方必须采取措施进行改善。否则，电网部门有权切断电源。分布式电源应具备在低电压和高电压条件下的穿越能力，并满足相应的技术规范。并网运行后的六个月内，必须提交一份符合《电能质量评估技术导则》的运行特性检测报告。对于作为谐波源的用户，在投入运行后，市供电公司的营销部门将进行谐波测试，对于测试结果超标的用户，将接到整改通知，并需执行相应的治理措施。
6.配置设备清单
方案设备列表
7.现场应用图
光伏电站屏柜布置图
光伏电站监控主机台布置图
安全自动装置屏柜布置图
8.系统功能
实时监测
Acrel-1000DP分布式光伏监控系统的人机界面设计友好，能够以配电一次图的形式直观展示配电线路的运行状态。系统实时监测各回路的电压、电流、功率、功率因数等关键电参数信息，并动态监视各配电回路的断路器、隔离开关、地刀等的合、分闸状态，以及相关故障和告警信号。此外，用户可以自定义整体界面，以便选择查看特定配电房或光伏组件，以及高压部分的详细信息。
实时监测主界面图
电能质量监视
电能质量监控图显示电流电压有效值、电压波动、总畸变、有功电能、功率等信息，便于监测和应对电能质量问题。
电能质量监视界面图
网络拓扑图
该系统实时监控网络设备通信状态，展示网络架构；具备在线诊断功能，异常时自动标识故障设备及位置。
站内设备系统网络拓扑图
曲线查询
在曲线查询界面，您可以直接浏览各种电气参数的曲线图，这些参数包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率以及功率因数等。
曲线查询界面图
直流屏光字牌
在曲线查询界面，您可以直接查看各种电气参数的曲线图，这些参数包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率以及功率因数等。
光字牌界面图
9结语
在"双碳"目标的推动下，随着分布式新能源的广泛部署，高渗透率的分布式光伏接入配电网后将不可避免地引发电压问题。因此，在推进分布式光伏并网的过程中，迫切需要一套安全且可靠的分布式光伏监控系统解决方案。该方案旨在为用户和电网提供支持，确保分布式光伏的高比例有序并网，加强分布式光伏的集中管理，促进分布式光伏与主电网的和谐运行。此外，该方案还致力于构建一个数据透明、调控便捷、能源互动的新型分布式新能源调度管理体系。
参考文献
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