摘要: 在"双碳"目标推动下,分布式光伏因其灵活性与就近消纳优势,正加速融入工业园区等场景。相较于低压并网,10kV并网项目电压等级更高、电网交互更复杂,对监控系统的实时性、精准性与安全性提出了严苛要求。为保障电站长期高效、稳定、合规运行,部署专业监控系统至关重要。本文介绍了分布式光伏监控系统在高新普洛斯物流园有限公司5.88MW分布式光伏发电项目中的应用实践。该系统融合物联网、大数据与云计算技术,为10kV并网电站提供全生命周期智慧管理。
关键词: 分布式光伏;监控系统;10kV并网;智慧运维;数据安全
1.项目概述
昆山高新普洛斯物流园有限公司5.88兆瓦分布式光伏发电项目定位为公用电厂,位于普洛斯西昆山高新业园区内(平均海拔2.8m),利用B-1、B-2、B-3建筑屋面安装光伏组件,总装机容量5.88兆瓦。项目采用"全额上网"模式,所发电能以1回10kV线路接入电网侧10kV母线。
项目配置3座10kV升压箱变、1座10kV预制舱(开关站,含8面光伏10kV开关柜)。二次设备舱配置了后台监控系统、远动通信、公用测控、安全自动装置、交直流电源、电池、视频监控及计量等柜体。后台系统负责采集光伏站内电流、电压、功率、电度及开关状态等关键信息,通过数据通信终端,结合无线与有线通道接入苏州地调系统。
2.分布式光伏系统设计
项目设置1个10kV并网点,采用2382×1134×30mm规格的620Wp单晶硅组件,总计9484块,直流侧容量5880kWp。组件以26/27/28块为一串连接,经2台300kW、4台320kW、16台250kW组串式逆变器转换为0.8kV交流电,再经3台2000kVA干式箱变升压至10kV。3台箱变分别通过3回10kV集电线路接入预制舱光伏进线柜,最终由光伏并网柜出线,经自动化开关电缆接入园区外10kV线路实现并网。
图2.1 光伏接入系统示意图
图2.2 光伏组件布置图
3.技术方案:分布式光伏监控系统应用
项目部署了一套运行于国产操作系统的分布式光伏监控系统(Acrel-1000DP),实现对全站数据的统一采集与监测。系统架构如下:
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数据采集: 3套箱变各配置箱变测控装置,通过光纤环网将数据上传至监控后台。微机保护、电能质量监测、远动系统等二次设备数据,通过通信管理机及网络交换机实时采集上传。
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关键支撑: 配置对时装置满足系统同步需求,远动装置保障与上级调度通信。一体化电源系统为二次设备及监控主机提供稳定可靠供电。
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目标: 实现光伏系统的全面监控、自动化管理及安全稳定运行。
3.1核心安全与自动化装置
(1)故障解列装置: 实时监测电网状态,检测到短路、过载等故障时,迅速隔离故障区域,保护电网设备和非故障区域供电。
(2)防孤岛保护装置: 实时监测电网状态,电网失电时快速切断分布式电源连接,防止形成"孤岛",保障电网安全和维修人员人身安全。
(3)电能质量在线监测装置: 实时监测并记录电压、电流、频率、谐波、闪变、波动等参数,识别电压波动、谐波污染等问题,为电能质量优化提供依据。
3.2调度数据网与网络安全设备
(1)网络安全监测装置(Ⅱ型)+探针: 实时监测网络流量,深度分析识别潜在威胁和异常行为,及时告警,为系统提供网络安全支撑。
(2)入侵检测系统: 实时扫描网络流量或主机行为,通过特征匹配或异常分析识别潜在入侵(如端口扫描、注入攻击、DDoS),及时告警。
(3)分布式光伏电源采集控制装置: 集成AGC/AVC控制、纵向加密、路由等功能。保障数据传输安全,接收并执行本地/远方指令或计划曲线,调控发电设备有功/无功输出,实现集约化运行。
3.3箱变测控装置
针对光伏升压变需求设计,集成保护、测控与通讯功能。具备差动、过流、过压等电气量保护及轻/重瓦斯、温度等非电量保护功能。图形化界面便于操作管理,与后台监控软件结合,实现完善的遥测、遥信、遥控、遥调功能。
3.4光功率预测系统
本地部署微型气象站,采集辐照度、风速、风向、温湿度、气压等信息。系统结合实时气象数据、天气预报及历史数据,进行短期和超短期光伏发电功率预测,辅助电力调度部门优化发电计划,提升电网稳定性与光伏并网效益。
4.系统结构:分层分布式架构
系统采用分层分布式设计,高效稳定,满足工业自动化需求,分为三层:
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站控层(管理控制中心): 提供集中监控、数据分析和处理界面。
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通信层(信息枢纽): 支持多种网络拓扑,确保设备与系统组件间无缝连接与协同,具备高灵活性和可扩展性。
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设备层(执行单元): 包含各类硬件设备,负责实时数据采集和执行控制指令。
图4.1系统拓扑图
主要设备配置清单:


5.现场应用实景
图 5.1 预制舱
图 5.2 二次屏柜(预制舱内)
图 5.3 并网成功
6.系统核心功能实现
6.1光伏电站全景实时监测
系统主接线图直观展示10kV开闭所及箱变一次系统结构。人机界面实时动态显示关键运行数据,包括开关柜电压、电流、功率等参数,以及断路器、手车等设备的分合状态。
图6.1 实时监测
6.2逆变器精细化运行监测
系统集中监测各逆变器的运行数据(电压、电流、功率、温度等),是保障系统稳定与优化性能的关键。通过实时数据分析,支持快速发现异常、诊断故障并进行维护,提升系统整体效率与可靠性。
图6.2 逆变器监测界面
6.3电能质量在线监测与分析
系统实时采集并网接入点的电能质量数据,对供电系统的稳态和暂态电能质量进行持续监测。界面清晰展示监测点通信状态、电压电流谐波畸变率、三相不平衡度及各序分量值,帮助管理人员掌握电能质量状况,及时消除不稳定因素。
图6.3 电能质量在线监测界面
6.4间隔单元详图(单元接线图)
提供单个电气开关柜的详细视图,包含:
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一次主回路(断路器、互感器、母线等连接关系)。
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保护遥信状态(开关位置、地刀状态、保护动作信号)。
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柜内关键电参量(电压、电流、功率等)。
图6.4 单元接线图界面
6.5调度数据可靠上传
项目通过分布式光伏电源采集控制装置,采用无线与有线双通道,将电站的发电数据、运行状态和调节能力等信息实时、安全地上传至苏州地调系统,满足电网"可观、可测、可控、可调"的管理要求。
6.6多层次数据安全防护
数据安全是电站稳定运行的基石。项目构建了完备的防护体系,部署了入侵检测系统和网络安全监测装置,对系统进行持续扫描与深度检测,及时发现并处置潜在安全漏洞,有效抵御网络攻击,确保数据完整性、保密性和可用性,为系统运行提供坚实保障。
7.结语
本项目在高新普洛斯物流园5.88MW分布式光伏电站的成功应用表明,专业的分布式光伏监控系统是保障10kV高压并网项目安全、稳定、高效运行的核心支撑。该系统有效整合了能源数据资源,实现了对分散发电单元的实时监测与深度分析,满足了电网调度的严格要求。尤其在数据安全方面,通过部署纵深防御体系,为数据传输与系统运行构筑了可靠屏障,为类似规模的高压并网分布式光伏项目提供了可借鉴的实践经验。