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光伏電站自動化配置方案

發布時間： 2024-01-29　　點擊次數： 2272次

光伏電站自動化配置方案

一、概述

分布式光伏電站電力二次、通信與監控系統是將電站的二次設備（包括測量儀表、信號系統、繼電保護、自動裝置和遠動裝置、視頻監控）經過功能的組合和優化設計，利用先進的計算機技術、通信技術和信號處理技術，實現對全電站的主要設備和輸、配電線路的自動監測、測量、自動控制和微機保護，以及與調度通信等綜合性的自動化功能。

舜通智能公司是最早提供光伏電站監控整體解決方案供應商，不僅實現光伏電站正常運行的監視和操作，保證光伏電站的正常運行和安全；當發生事故時由繼電保護和協調控制器等完成瞬態電氣量的采集、監視和控制，迅速切斷故障，完成事故后的恢復操作；監視高壓電氣設備本身的運行；將光伏電站所采集的信息傳送給調度中心，同時送給運維集控中心，以便為電氣設備監視和制定檢修計劃提供原始數據。

二、系統拓撲圖

分布式光伏電站電力二次、通信與監控系統需要配置站控層設備、間隔層設備和網絡層設備。

站控層設備包括主機兼操作員站、遠動通信設備、公用接口裝置、網絡設備、打印機等，其中主機兼操作員站和遠動通信設備需要按雙套冗余配置，遠動通信設備優先采用無硬盤專用裝置。

間隔層設備包括光伏逆變器、匯流箱、太陽跟蹤系統、氣象監測系統及輔助系統的通信控制單元，光伏發電單元規約轉換器，保護和測控裝置等設備。

網絡層設備包括網絡交換機、光/電轉換器、接口設備和網絡連接線、電纜、光纜及網絡安全設備等。

系統拓撲圖如下圖所示：

三、光伏電站電力二次、通信與監控系統配置及組成

3.1 后臺監控系統功能配置

數據采集和監控：工作站通過與光伏電站的各種設備連接，實時采集各種運行數據，電流、電壓、功率、溫度等。這些數據可以幫助工作人員了解電站的運行狀態，及時發現潛在的問題。

故障診斷和處理：工作站具備故障診斷功能，可以分析電站設備的故障原因，并提供相應的處理建議。有助于工作人員快速定位并解決問題，確保電站的穩定運行。

遠程控制和調度：工作站可以通過網絡與遠程控制中心連接，實現遠程控制和調度。工作人員可以在遠程控制中心對電站進行操作，如啟停設備、調整參數等，提高工作效率和安全性。

報表生成和數據分析：工作站可以生成各種報表，如日報表、月報表等，幫助工作人員了解電站的發電量、運行成本等關鍵指標。同時，工作站還可以對歷史數據進行挖掘和分析，為電站的優化和改進提供數據支持。

光伏監控運維中心配置如下：

配置清單表
序號	設備名稱	規格參數
1	計算機	監控計算機（雙核，4G，500G）
2	液晶顯示器	22寸/24寸根據項目需求選擇
3	A4激光打印機	HP 1108 A4激光打印機
4	交換機	16口/24口根據項目需求選擇
5	操作臺	雙工位工作臺，含座椅
6	系統操作軟件	國產Linux系統
7	監控軟件	系統組態軟件QTouch-3000
8		數據存儲軟件QTouch-dbSQL
9		電力監控軟件QTouch-EnerSys
10		設備驅動軟件QTouch-Driver
11	通訊網關	QT240N/G、QT243N/G、QT262G、QT264G根據項目需求選擇
12	電源模塊	SP AC220V/DC24V
13	通訊箱箱體	500(高)400(寬)150(深) mm、RAL7035含輔材
14	輔材	電源線，通訊線，網線，光纖線及其他輔材

3.2 光伏逆變器和并網柜監控方案

在各光伏組件安裝屋頂，安裝通訊網關，通過485通訊線纜連接到各個光伏逆變器上，對光伏逆變器數據進行采集、通過網線或光纖的形式傳輸到消防控制室主控上。

在電站配電室或者箱變中安裝通訊網關，通過485通訊線纜連接采集配電室或者箱變中的并網柜計量表、微機防孤島保護裝置，采集計量表中的數據電量及運行狀況，通過微機防孤島保護裝置對并網柜進行遠程分合閘操作，通過網線或光纖的形式傳輸到消防控制室主控上進行遠程監控和操作值守。

數據采集點位：

1）計量表：相電壓、線電壓、相電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因素、正相有功電能、反向有功電能。

2）微機防孤島保護裝置：遙信、遙測、遙控。

3）光伏逆變器：日發電量、總發電量、總并網運行時間、機內空氣溫度、總視在功率、MPPT電壓、MPPT電流、總直流功率、線電壓、相電壓、相電流、無功功率、有功功率、逆變器運行狀態。

配置清單表
序號	設備名稱	規格參數
1	光伏逆變器	一次設備，根據項目需求選擇
2	并網柜	一次設備，根據項目需求選擇
3	接入柜	一次設備，根據項目需求選擇
4	通訊網關	QT240N/G、QT243N/G、QT262G、QT264G根據需求選配
5	電源模塊	SP AC220V/DC24V
6	通訊箱箱體	500(高)400(寬)150(深) mm、RAL7035含輔材
7	輔材	電源線，通訊線，網線，光纖線及其他輔材

3.3 遠動數據通訊屏

遠動通訊屏集：電力數據采集、開關信號采集、遠程參數修改、調度中心控制的遠動控制屏。主要用于光伏電站、變電站、配電房。能與間隔周層各種智能設備進行數據交換、定點對時，也可以向后臺系統、調度中心發送各種遙測、遙信信號，可以接收后臺系統或者調度中心的各種遙調、遙控信號，實現對光伏電站、變電站、配電房的自動化控制。光伏遠動屏主要包含：遠動裝置、通信管理機、GPS衛星時鐘、網絡交換機、模擬防雷器，信號防雷器等。

適用范圍：遠動通訊屏主要用于光伏電站、變配電、發電廠及各種電力自動化二次設備通訊規約的轉換與數據的傳輸。

系統組成: 遠動裝置、通信管理機、規約轉換裝置、通道切換裝置、網絡交換機、光電轉換器及相關的輔材柜體 (2200*800*600) 組成。

主要功能: 規約的轉換、實現modbus、103、104、TCP等通訊規約的相互轉換并上送。

主要作用:將站內的微機保護、電力儀表等硬件設備的數據采集過來，轉換成監控系統和調度所需要的規約數據，并將必要的數據上送到集控站或者調度系統。

配置清單如下：

配置清單表
序號	設備名稱	規格參數
1	遠動裝置	QT-281G（四合一微縱加密，4G/5G上傳調度）
2	通信管理機	QT-251（16口規約轉換通信管理機）
3	光電交換機	24電口+2光口
4	對時裝置	GPS北斗對時裝置
5	光電轉換器	RJ-45轉光纖
6	光電接線盒	8口含法蘭跳線尾纖
7	PDU插排	8孔
8	空氣開關	HG45Z 2P C3
9	柜內照明	AC220V
10	屏柜及附件	2200800600

3.4 光伏并網綜合保護測控柜

光伏并網綜合保護測控屏主要用于10KV/35KV光伏并網出線柜的保護與測控。該保護屏主要是由防孤島保護裝置、故障解列裝置/頻率電壓緊急控制裝置、電能質量在線監測裝置組成，光伏綜合保護屏集成了保護、測控、電能質量監測功能，為光伏運行監控主站與分布式光伏發電設備之間的建立了通信橋梁，起到“承上啟下"的作用，可以遙信、遙測、電度、電能質量等信息，并接受主站的遙控分合閘、遙調等命令。

適用范圍: 光伏綜合保護測控屏主要用于分布式光伏發電10KV/35KV光伏發電并網系統中。

屏柜組成:故障解列裝置1臺，故障解列裝置1臺、頻率電壓緊急控制裝置1臺;電能質量在線監測裝置;2200*800*600的柜體1面、相關的輔助若干。

主要作用:出現光伏孤島效應、頻率電壓異常等故障時，能迅速切除并網開關、使本站和電網側脫離，防止事故的擴大化。同時監測并網點電能質量的狀態，防止電能質量不穩給電網和光伏造成沖擊。

通訊功能:光伏并網綜合保護測控屏具備103通訊規約、MODBUS RTU規約，以太網口;485口；1路B碼對時口，可與光伏監控系統鏈接，組成完善的光伏自動化無人值守系統。

配置清單表
序號	保護功能	參數規格
1	防孤島保護測控裝置	QT-9690D
2	故障解列保護測裝置	QT-9690J
3	電能質量在線監測裝置	QT-923D
4	電源防雷器	KDM/MD220
5	空氣開關	HG45-63 2P C3
6	柜內照明	/
7	屏柜及附件	2260×800×600,mm

3.5 公用測控裝置

公用測控裝置主要監視站內一次二次設備信號，比如開關刀閘位置，斷路器各類報警信號，保護裝置發送的保護動作以及告警信號，線路及母線等間隔的電壓電流。還有就是對開關刀閘進行遠方遙控合分功能。同時可以采集電壓電流信號，將采集的數據信號上傳到后臺監控系統中，監測光伏電站的運行狀況，實現遠程控制功能，數據處理與分析，無人值守功能，故障預警與處理，自檢與自修復功能以及完善的防雷擊和接地設計以及抗干擾措施等功能。

3.6 電能質量監測裝置

適用范圍:多通道的A類電能質量在線監測裝置，主要用于以光伏發電/風力發電為首的新能源發電系統中，用于測量分析公用電網供到用戶端的交流電能質量，其測量分析:電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡度、電網諧波、間諧波。主要功能:用于測量和監視系統頻率、三相電壓不平衡度、電壓偏差、頻率偏差、電壓基波有效值和真有效值、電流基波有效值和真有效值、視在功率、有功功率、無功功率、2-63次諧波、50次間諧波、功率因數等電能質量國標規定的參數。通訊功能: 提供標準的RS485通訊接口和MODBus通訊協議，方便組網和進行信息傳輸，另配置2路以太網接口。可完成對后臺監控系統和調度系統的數據上送。

3.7 并網柜

并網柜主要由刀閘、斷路器及有關的控制元件組成，光伏并網柜作為光伏電站的總出口存在于光伏系統中，是連接光伏電站和電網的配電裝置，可以保護、計量光伏發電的總量，方便故障檢修管理，提高發電系統的安全性和經濟效益。具備檢失壓分閘、檢有壓合閘、過流保護、過電壓保護、孤島保護、防逆流保護、諧波治理、無功補償等多項保護功能，同時具備顯示光伏發電系統運行參數和狀態指示，與光伏并網逆變器配套使用可組成一套完整的光伏發電系統解決方案。

采用先進技術：可選配電能質量治理設備（APF、SVG），可針對現場電力問題（諧波、功率因數等）針對性治理；

自動化程度高：可以在不需要人干預的前提下，根據電壓情況自動長時間穩定運行，配置有自動分合閘斷路器；

靈活：交流（逆變器）輸入路數可根據實際情況設計成多路；

安全：具備檢失壓跳閘，檢有壓合閘、防雷器保護、孤島保護等多種保護功能，電能計量表配置鉛封裝置；

可靠：主電路采用全銅設計，大幅減少潛在故障點，與電網可視斷點設計（大電流刀閘）；

智能：可采集電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率，并使用ModBus-RTU通訊協議，通過RS485通訊接口實現本地/遠程數據監控。

配置原則：

小型分布式光伏方案（380V/400KW）

1、并網電壓：380V

2、并網容量（單個并網點）：400KW以內

3、接入方式：公共電網配電室或箱變低壓側母線端

中型分布式光伏方案（10KV/6MW）

1、并網電壓：10KV

2、并網容量（單個并網點）：6MW以內

3、接入方式：公共電網10KV環網柜間隔

大型分布式光伏方案（35KV/20MW）

1、并網電壓：35KV

2、并網容量（單個并網點）：20MW以內

3、接入方式：公共電網110KV（220KV）變電站35KV間隔

集中式光伏方案（220KV/200MW）

1、并網電壓：220KV

2、并網容量（單個并網點）：200MW以內

3、接入方式：公共電網500KV變電站220KV間隔

3.8 視頻安防監控系統

視頻監控系統主要考慮對全站主要電氣設備、關鍵設備安裝地點以及周圍環境進行全天候的圖像監視，以滿足電力系統安全生產所需的監視設備關鍵部位的要求，同時，該系統可實現光伏電站安全警衛的要求。

視頻監控系統監視范圍如下：

（1）實現對光伏電站區域內場景情況的遠程監視。

（2）監視各主要室內環境 (中控室、配電室、站用變室、逆變器等)的情況。

（3）監視站內電池組件、逆變器、10kV 設備區等重要設備的外觀運行狀態。

（4）對光伏電站站內關鍵部位進行防火、防盜自動監控，可進行周界、室內、門禁的報警安全布控，如光伏電站圍墻、綜合樓大門等。

（5）光伏電站現場的圖像信息可供安監、保衛等其他部門利用。

（6）光伏電站的圖像信息應能經通信網絡實時上傳上級調度和管理部門。

視頻監控典型配置清單如下：

配置清單表
序號	設備清單	配置原則
1	硬盤錄像機	硬盤錄像機32位、含2塊8T硬盤
2	高清網絡球機	球形360°紅外視頻攝像頭，200萬像素/300萬像素，根據項目需求選擇
3	視頻防雷設備	立桿或支架自帶防雷設備
4	通信光纜、通信網線、交換機	交換機24電口、4光口/8芯光纜/超六類網線，根據項目需求選擇
5	電纜及附件	光纖收發器，熔纖，供電電源電纜及輔材等

3.9 微機五防系統

強制性五防閉鎖。對一次設備加裝鎖具，對其操作實施強制閉鎖，通過模擬、預演，可檢驗、打印和傳輸操作票，運行人員可按照倒閘操作票的順序，模擬預演后對設備進行操作，避免正常情況下由于操作順序不當而引起各種電氣設備誤操作。同時還可實現旁路母線充電、倒母線操作、線路側驗電、就地或遠方操作等復雜閉鎖功能。

設備對位。系統可通過顯示屏上的模擬元件直觀地反映系統的工作狀態，且通過記憶對位的方式或通過與監控通訊，接收監控系統發來的實遙信，檢測顯示屏上各元件的狀態是否與實際設備的運行狀態一致，若不一致時則自動對位刷新狀態。

五防模擬操作。模擬操作時，在防誤裝置主機上，按照倒閘操作任務進行模擬預演，檢驗操作票是否正確，若操作錯誤，則在顯示器上顯示相應信息并同時發出音響報警，達到了防止各種誤操作的目的，同時也起到了仿真培訓的作用。

發送和存儲操作票。模擬預演結束后，微機五防系統將正確的操作內容（一次操作票）自動存儲并傳輸到電腦鑰匙中，該操作票中包含了所涉及的一次及二次設備操作全部內容。

五防閉鎖操作。運行人員依據電腦鑰匙所顯示的設備號，進行倒閘操作，電腦鑰匙對違反五防規定或與操作票不符的操作實現強制閉鎖，通過其內部固化的閉鎖邏輯來判斷錯誤操作的類型，并以語音提示及液晶顯示方式警告操作人員。

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