1. 項(xiàng)目概述
鄂托克旗巴音烏蘇六保煤礦5MW分布式光伏項(xiàng)目(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“本項(xiàng)目")場(chǎng)址位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市六保煤礦排土場(chǎng),是接入客戶(hù)內(nèi)部電網(wǎng),選擇自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的分布式新能源發(fā)電項(xiàng)目。
本項(xiàng)目利用煤礦廠(chǎng)區(qū)內(nèi)閑置排土場(chǎng)安裝光伏組件,排土場(chǎng)總面積約4.6萬(wàn)平方米,工程實(shí)際安裝容量4.9995MWp。光伏組件經(jīng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電后,分別接至1#、2#箱變低壓開(kāi)關(guān)柜,經(jīng)箱變升壓后以2路集電線(xiàn)路匯入新增電纜分支箱,由電纜分支箱以1回集電線(xiàn)路送出至新增10KV升壓站,根據(jù)接入系統(tǒng)方案,開(kāi)關(guān)站新出1回10kV電纜線(xiàn)路,接至10kV原配電室備用開(kāi)關(guān)進(jìn)行并網(wǎng)。
本項(xiàng)目致力于打造一套高效智能的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)。通訊管理機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)備間高效通信與數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控,Acrel-1000DP軟件采集分析光伏數(shù)據(jù),通過(guò)界面直觀(guān)展示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),繼電保護(hù)裝置確保設(shè)備安全,電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)電網(wǎng)情況,遠(yuǎn)動(dòng)上傳設(shè)備完成數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)安全上送。
2. 分布式光伏設(shè)計(jì)
本項(xiàng)目光伏接入鄂托克旗東辰匯通礦業(yè)有限責(zé)任公司10kV配電室,進(jìn)線(xiàn)電源為110kV盤(pán)山變913備用線(xiàn)。分布式光伏電站組件采用平鋪設(shè)計(jì),使用單晶硅組件550Wp組件9090片,320kW組串式并網(wǎng)型逆變器13臺(tái),2500kVA變壓器2臺(tái),總?cè)萘繛?/span>5000kVA。
1#箱變光伏發(fā)電子單元系統(tǒng)中,裝機(jī)容量為22688.4KWp,由4888塊光伏組件組成188個(gè)組串,每25/27/28路組串接至1臺(tái)光伏逆變器,共7臺(tái)逆變器;2#箱變光伏發(fā)電子單元系統(tǒng)中,裝機(jī)容量為2311.1KWp,由4202塊光伏組件組成159個(gè)組串,每26/27/28路組串接至1臺(tái)光伏逆變器,共6臺(tái)逆變器。
圖2.1 光伏接入系統(tǒng)示意圖
圖2.2 1#箱變光伏發(fā)電子系統(tǒng)圖
圖2.3 2#箱變光伏發(fā)電子系統(tǒng)圖
圖2.4 光伏組件布置圖
3. 技術(shù)方案
本項(xiàng)目建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng),所發(fā)電量為自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的模式,光伏發(fā)電經(jīng)逆變器、箱變升壓至10kV,并網(wǎng)接入10kV電網(wǎng)原有線(xiàn)路。10kV配電部分新建10KV光伏進(jìn)線(xiàn)柜1回,10kV光伏并網(wǎng)柜1回、10kV計(jì)量柜1回,10kVPT柜部分二次線(xiàn)。
本項(xiàng)目以Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)為核心,結(jié)合一系列先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù),搭配組屏、就地安裝的繼電保護(hù)裝置、電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置、通訊管理機(jī)以及遠(yuǎn)動(dòng)上傳調(diào)度的相關(guān)設(shè)備和煙霧傳感器,形成了一個(gè)集成化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠直觀(guān)地掌握光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)電效率,還能對(duì)發(fā)電線(xiàn)路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障保護(hù),確保設(shè)備的安全運(yùn)行,降低因故障帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失;電能在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并記錄電壓波動(dòng)、諧波等問(wèn)題;此外項(xiàng)目還配備了煙霧傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電房?jī)?nèi)潛在的火災(zāi)威脅,并在煙霧濃度觸發(fā)報(bào)警時(shí)上傳信息到后臺(tái)系統(tǒng)。
3.1. 二次電氣設(shè)備
1)線(xiàn)路保護(hù)裝置
線(xiàn)路保護(hù)裝置主要功能是確保電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流、電壓等電氣參數(shù),一旦檢測(cè)到異常,如過(guò)載、短路或接地故障,線(xiàn)路保護(hù)裝置會(huì)迅速切斷電源,從而防止設(shè)備損壞和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。
2)防孤島裝置
防孤島裝置其主要功能是防止在電網(wǎng)故障或異常情況下,光伏發(fā)電站與主電網(wǎng)隔離而形成孤島現(xiàn)象,孤島現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致局部電力供應(yīng)不穩(wěn)定,甚至引發(fā)安全隱患。防孤島裝置通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài),檢測(cè)電流、電壓、頻率等參數(shù),當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí),能夠迅速切斷孤島區(qū)域與主電網(wǎng)的連接,確保電力系統(tǒng)的整體安全與穩(wěn)定。此外,防孤島裝置還具備自恢復(fù)功能,在故障排除后,可以自動(dòng)恢復(fù)與主電網(wǎng)的連接,確保電力供應(yīng)的連續(xù)性,此裝置為光伏并網(wǎng)提供了更安全的環(huán)境。
3)電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置
電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置是一種用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量的高科技設(shè)備。其主要功能包括對(duì)電壓、電流、頻率、諧波、閃變、波動(dòng)等關(guān)鍵電能質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)量和記錄。裝置能夠及時(shí)識(shí)別出電能質(zhì)量問(wèn)題,如電壓波動(dòng)、諧波污染及瞬態(tài)電壓等,從而為電力用戶(hù)提供有效的改進(jìn)建議。
3.2. 運(yùn)動(dòng)通訊設(shè)備
1)對(duì)時(shí)裝置
全球定位系統(tǒng)(GPS)和中國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)提供高精度的時(shí)間信號(hào),幫助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的協(xié)調(diào)與同步,降低了因時(shí)間誤差引發(fā)的故障風(fēng)險(xiǎn),方便分析問(wèn)題時(shí)可以準(zhǔn)確定位。
2)縱向加密裝置
縱向加密裝置提升了數(shù)據(jù)上傳的安全性。通過(guò)采用先進(jìn)的加密技術(shù),縱向加密裝置能夠有效保護(hù)電力數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全,防止數(shù)據(jù)被惡意篡改或竊取。
3)遠(yuǎn)動(dòng)通訊管理機(jī)
遠(yuǎn)動(dòng)通訊管理機(jī)是一種用于監(jiān)控和控制遠(yuǎn)程設(shè)備的專(zhuān)業(yè)設(shè)備,其主要功能包括數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警和遠(yuǎn)程控制等。通過(guò)與各類(lèi)傳感器和執(zhí)行器的連接,遠(yuǎn)動(dòng)通訊管理機(jī)能夠?qū)崟r(shí)獲取設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境參數(shù),為用戶(hù)提供全面的數(shù)據(jù)信息支持。該設(shè)備也具備強(qiáng)大的通訊功能,能夠通過(guò)多種通訊協(xié)議與系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程管理和故障診斷。
4. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分層分布式,整個(gè)系統(tǒng)分成站控層、通信管理層和間隔層,在站控層、通信管理層及網(wǎng)絡(luò)失效的情況下,間隔層仍能獨(dú)立完成間隔層的監(jiān)測(cè)和斷路器控制功能。
站控層設(shè)備負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的集中監(jiān)控,一般由主機(jī)、打印機(jī)以及其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。
通訊管理層負(fù)責(zé)與間隔層設(shè)備通訊并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、發(fā)送。通訊管理機(jī)是全系統(tǒng)信息的中心,通訊管理機(jī)采用與繼電保護(hù)裝置同一品牌的設(shè)備。
間隔層配置具備測(cè)控、保護(hù)及通訊功能的繼電保護(hù)裝置,可以直接安裝在開(kāi)關(guān)柜或者組屏安裝,各繼電保護(hù)裝置和通訊管理層以開(kāi)放型總線(xiàn)式標(biāo)準(zhǔn)通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換和完成各項(xiàng)指令。
圖4.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖
項(xiàng)目配置設(shè)備清單如下表所示:
表4.1 方案設(shè)備列表
安裝位置 | 產(chǎn)品圖片 | 型號(hào) | 數(shù)量 | 功能 |
光伏二次艙 (1套) |
| Acrel-1000DP 分布式光伏監(jiān)控主機(jī) | 1 | 具有保護(hù)、控制、通信、測(cè)量等功能,可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)站的全功能綜合自動(dòng)化管理 |
光伏二次艙 |
| ATS1200GB裝置 | 1 | 獲取GPS與BD雙時(shí)鐘數(shù)據(jù),為站內(nèi)設(shè)備、系統(tǒng)提供對(duì)時(shí)功能。 |
ANet-2E8S1 | 1 | 光伏電站內(nèi)數(shù)據(jù)采集及上傳本地平臺(tái) | ||
ANet-2E8S1 | 1 | 光伏電站內(nèi)數(shù)據(jù)匯總及上傳至無(wú)線(xiàn)路由器 | ||
縱向加密認(rèn)證裝置 | 1 | 用于電力控制系統(tǒng)安全區(qū)I/II的廣域網(wǎng)邊界保護(hù),為網(wǎng)關(guān)機(jī)之間的廣域網(wǎng)通信提供具有認(rèn)證、與加密功能的VPN,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)密性、完整性保護(hù) | ||
無(wú)線(xiàn)路由器 | 1 | 通過(guò)232接口接入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)上傳調(diào)度主站 | ||
國(guó)網(wǎng)認(rèn)證二層交換機(jī) | 1 | 站內(nèi)通信組網(wǎng) | ||
光伏二次艙 |
| APView500 | 1 | 采集監(jiān)測(cè)諧波分析、電壓暫升/暫降/中斷、閃變監(jiān)測(cè)、電壓不平衡度、事件記錄、測(cè)量控制 |
AM5SE-IS防孤島保護(hù) | 1 | 當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時(shí),可以快速切除并網(wǎng)點(diǎn), 使本地與電網(wǎng)側(cè)快速脫離,保證電站和相關(guān)因?yàn)槿藛T安全 | ||
AM5SE-K公用測(cè)控裝置 | 2 | 采集站內(nèi)二次設(shè)備的異常信號(hào) | ||
就地分散安裝 |
| AM5SE-F線(xiàn)路保護(hù)裝置 | 3 | 三段式過(guò)流保護(hù)、反時(shí)限過(guò)流保護(hù)、失壓跳閘、過(guò)電壓保護(hù);當(dāng)回路故障時(shí),用于跳開(kāi)本柜斷路器,切斷故障 |
| AM5SE-UB PT監(jiān)測(cè)并列裝置 | 1 | 具備PT自動(dòng)并列解列,兩段母線(xiàn)過(guò)電壓、欠電壓、零序過(guò)壓告警,PT斷線(xiàn)告警等功能 | |
| ANet-1E2S1 | 2 | 1#、2#計(jì)量點(diǎn)分別安裝,采集數(shù)據(jù) | |
配電房 環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備 |
| 三遙單元 | 1 | 接入開(kāi)關(guān)量信號(hào) |
| 煙霧傳感器 | 1 | 檢測(cè)到煙霧濃度后發(fā)出報(bào)警信號(hào)至系統(tǒng) | |
| 24V工業(yè)開(kāi)關(guān)電源 | 1 | 為傳感器提供24V電源 | |
| ANet-2E8S1 | 1 | 配電房數(shù)據(jù)采集 |
5. 現(xiàn)場(chǎng)圖片
6. 系統(tǒng)功能
6.1. 光伏監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)采集光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù),包括光伏組件的輸出電壓、電流、功率、發(fā)電量以及環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、光照強(qiáng)度等,實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站的全*位監(jiān)控。能夠通過(guò)分析處理,提供實(shí)時(shí)的性能評(píng)估和故障診斷,確保光伏系統(tǒng)的最*運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)支持遠(yuǎn)程調(diào)度與維護(hù),大大提升了光伏電站的管理效率和安全性能。
圖5.1 光伏監(jiān)控界面
6.2. 電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè),使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百分比和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分比和正序/負(fù)序/零序電流值。
圖5.2 電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)界面
6.3. 逆變器監(jiān)測(cè)
逆變器數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能是光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分,它負(fù)責(zé)收集、分析和處理逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù),包括電壓、電流、功率和溫度等參數(shù),以確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和最*性能。通過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),用戶(hù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常,進(jìn)行故障診斷與維護(hù),提高系統(tǒng)的整體效率與可靠性。
圖5.3 逆變器監(jiān)測(cè)界面
7. 結(jié)語(yǔ)
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的智能監(jiān)控解決方案被應(yīng)用于分布式光伏發(fā)電領(lǐng)域,推動(dòng)其向更高效、更智能的方向發(fā)展。Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)采集、分析和處理光伏發(fā)電站的數(shù)據(jù),對(duì)整個(gè)發(fā)電過(guò)程進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)控和管理,確保發(fā)電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行,同時(shí),該系統(tǒng)還具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力,可以為運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供科學(xué)依據(jù),優(yōu)化光伏發(fā)電的整體性能,這不僅提升了光伏發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益,也為可再生能源的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1] 謝誼.我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與可持續(xù)發(fā)展策略研究[J].工程技術(shù):全文版, 2016(5):00220-00220.
[2] 黃曉明.分布式光伏并網(wǎng)中電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)及改善研究[D].華北電力大學(xué),2014.DOI:10.7666/d.Y2658373.
[3] 韓智海.分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)電能質(zhì)量分析[D].山東大學(xué),2014.