光伏监控系统在新材料公司的应用

概述

我国拥有丰富的清洁可再生能源资源储量，积极开发利用可再生能源，为解决当前化石能源短缺与环境污染严重的燃眉之急提供了有效途径[1]。但是可再生能源的利用和开发，可再生能源技术的发展和推广以及可再生能源资源对环境保护的正向影响，却远远没有达到理想的水平。大力开发太阳能、风能等新能源和可再生能源利用技术将成为减少环境污染的重要措施[2]。

光伏发电主要包括集中式光伏发电和分布式光伏发电两类。集中式光伏发电一般为大型地面光伏电站;分布式光伏发电主要指小型分散式光伏电站，其应用形式主要为屋顶分布式光伏发电[3]。集中式光伏电站的投资大、建设周期长、占地面积大;而分布式光伏电站的投资小、建设周期短、政策支持力度大且选址自由等，本项目采用分布式光伏发电的运行方式，在厂区的屋顶进行安装光伏发电设备进行发电。

本项目采用高效光伏组件，总容量为4.03WM，本项目电量结算原则为：自发自用，余电上网。项目计划2024年6月底建成投产。选用Acrel光伏二次设计方案，国产麒麟操作系统下的光伏监控平台具备智能监控、保护装置具有稳定可靠等特点。配置适配的逆变器，将光伏组件产生的直流电转换为交流电，以满足并网要求。本项目的实施将为当地提供清洁、可再生的电力能源，有助于减少对传统能源的依赖，降低碳排放。

系统结构

现场设备主要分为三部分，就地高压柜、二次保护装置柜、箱变。就地高压保护装置根据不同功能安装在对应的高压柜对电力进行保护。二次保护装置柜配备防孤岛保护，公共测控装置、频率电压紧急控制装置、电能质量装置，对时装置以及采集上传设备，二次保护装置主要对一次设备进行保护、厂站内的数据采集与调度上传。箱变安装有数采仪对逆变器的数据进行采集。

本项目modbus、IEC60303-3-103、IEC60870-5-104相结合的方式对数据进行采集传输。就地高压柜保护通过modbus-TCP协议进行数据传输，二次保护柜使用了modbus-485、IEC60303-3-103、modbus-TCP三种协议进行数据传输，箱变数采仪使用了IEC60870-5-104协议采集逆变器数据。

项目对时：本项目采用GPS与北斗两种卫星进行对时，保证了项目设备对时的准确性。对时装置利用以太网连接入站控层交换机从而完成对监控主机与远动上传装置的对时，利用IRIG-B通过接线的方式对就地保护、二次保护柜装置、支流屏等装置进行对时，保证设备时间的一致。

监控平台：配备了一套变电站综合自动化系统软件（Acrel-1000DP光伏监控系统）在国产麒麟操作系统的环境下实现了对现场保护设备和仪表设备的数据监视与管理，可以实时监测分布式光伏发电系统的电压、电流、功率等参数，可以通过网络将数据传输到监控。远程控制：可以通过监控对分布式光伏发电系统进行远程控制，如断路器的分合等。数据分析：可以对监测到的数据进行分析，如发电量、能耗等，为用户提供决策支持。报警功能：可以设置报警阈值，当系统出现异常情况时，会及时发出报警信号，提醒用户进行处理。

方案综述

项目为屋顶分布式光伏项目，该项目的容量为4.03MW，项目采用自发自用余电上网的消纳方式。利用原有的电源点作为光伏高压并网点并入电网端，并网点设置光伏进线柜柜，站用变柜，SVG柜，PT柜，计量柜，出线总柜，并网柜。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DMS系统。光伏发电逆变器电源电压为1000V，经箱变升压变升压至10kV后,通过高压电缆接入新增的10kV光伏进线柜,通过并网柜并入原10kV市电高压柜。项目采用Acrel-1000DP光伏监控平台，操作使用了国产麒麟系统。监控平台具有对全站数据的实时观测、事故告警提示等功能。

继电保护及安全自动装置需求

分布式电源继电保护和安全自动装置配置应符合相关继电保护技术规程、运行规程和反事故措施的规定，装置定值应与电网继电保护和安全自动装置配合整定，防止发生继电保护和安全自动装置误动、拒动，确保人身、设备和电网安全。10kV接入的分布式电源，保护和安全自动装置配置还应满足《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T14285-2006）。

1.线路保护装置：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。

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.防孤岛保护装置：防孤岛检测需满足GB/T19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》、Q/GDW617-2011《光伏电站接入电网技术规定》等规范文件的要求。分布式电源应具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力，防孤岛保护动作时间不大于2S,其防孤岛保护应与配电网侧线路重合闸和安全自动装置动作时间相配合。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。

4.光伏电站内需具备直流电源，供10kV保护及测控装置，电能质量在线监测装置等设备使用。光伏电站内需配置交直流一体化电源，供关口电能表、电能量终端服务器、交换机等设备使用。系统继电保护应使用的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0.2S、10P级，电压互感器准确级宜采用0.2、3P级

5.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。

6.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。

7.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。

结语

光伏发电是我国重要的战略性新兴产业，大力推进光伏发电应用对优化能源结构、保障能源安全、改善生态环境、转变城乡用能方式具有重大战略意义[4]。分布式光伏发电应用范围广，在城乡建筑、工业、农业、交通、公共设施等领域都有广阔应用前景，既是推动能源生产和消费革命的重要力量，也是促进稳增长调结构促改革惠民生的重要举措。该项目的实施可以有效地推动可再生能源的发展，减少对传统能源的依赖，降低能源消耗和环境污染。通过分布式光伏的应用，我们成功实现了太阳能的*大化利用，为社会提供了清洁、可持续的电力供应。在未来的发展中，我们将继续努力，为推动可再生能源的发展和应用做出更大的贡献。同时，我们也将不断提高技术水平和管理水平，确保项目的顺利实施和运行，为社会和环境的可持续发展做出积极贡献。

参考文献

[1]张欣，分布式光伏发电项目综合效益评价研究[D].工程硕士论文，2014.

[2]刘鉴民，太阳能利用原理，技术工程[M].北京：化学工业出版社，2009.

[3]李明东，李婧雯主编，“双碳”目标下中国分布式光伏发电的发展和展望[J].2023.五期.

[4]张国辉，分布式光伏发电项目后评价研究.[D].工程硕士论文，2015.