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(jiān)控系統(tǒng)是將電站的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置、視頻監(jiān)控）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)測、測量、自動控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)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(jiān)控整體解決方案供應(yīng)商，不僅實(shí)現(xiàn)光伏電站正常運(yùn)行的監(jiān)視和操作，保證光伏電站的正常運(yùn)行和安全；當(dāng)發(fā)生事故時由繼電保護(hù)和協(xié)調(diào)控制器等完成瞬態(tài)電氣量的采集、監(jiān)視和控制，迅速切斷故障，完成事故后的恢復(fù)操作；監(jiān)視高壓電氣設(shè)備本身的運(yùn)行；將光伏電站所采集的信息傳送給調(diào)度中心，同時送給運(yùn)維集控中心，以便為電氣設(shè)備監(jiān)視和制定檢修計(jì)劃提供原始數(shù)據(jù)。

二、系統(tǒng)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下圖所示：

三、光伏電站電力二次、通信與監(jiān)控系統(tǒng)配置及組成

 3.1 后臺監(jiān)控系統(tǒng)功能配置  

數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控：工作站通過與光伏電站的各種設(shè)備連接，實(shí)時采集各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，電流、電壓、功率、溫度等。這些數(shù)據(jù)可以幫助工作人員了解電站的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)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(shè)備的故障原因，并提供相應(yīng)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(wěn)定運(yùn)行。

遠(yuǎn)程控制和調(diào)度：工作站可以通過網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程控制中心連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和調(diào)度。工作人員可以在遠(yuǎn)程控制中心對電站進(jìn)行操作，如啟停設(shè)備、調(diào)整參數(shù)等，提高工作效率和安全性。

光伏監(jiān)控運(yùn)維中心配置如下：

 3.2 光伏逆變器和并網(wǎng)柜監(jiān)控方案

在各光伏組件安裝屋頂，安裝通訊網(wǎng)關(guān)，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(shù)據(jù)進(jìn)行采集、通過網(wǎng)線或光纖的形式傳輸?shù)较揽刂剖抑骺厣稀?/p>

在電站配電室或者箱變中安裝通訊網(wǎng)關(guān)，通過485通訊線纜連接采集配電室或者箱變中的并網(wǎng)柜計(jì)量表、微機(jī)防孤島保護(hù)裝置，采集計(jì)量表中的數(shù)據(jù)電量及運(yùn)行狀況，通過微機(jī)防孤島保護(hù)裝置對并網(wǎng)柜進(jìn)行遠(yuǎn)程分合閘操作，通過網(wǎng)線或光纖的形式傳輸?shù)较揽刂剖抑骺厣线M(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作值守。

1）計(jì)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(jī)防孤島保護(hù)裝置：遙信、遙測、遙控。

3.3 遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)通訊屏

遠(yuǎn)動通訊屏集：電力數(shù)據(jù)采集、開關(guān)信號采集、遠(yuǎn)程參數(shù)修改、調(diào)度中心控制的遠(yuǎn)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(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、定點(diǎn)對時，也可以向后臺系統(tǒng)、調(diào)度中心發(fā)送各種遙測、遙信信號，可以接收后臺系統(tǒng)或者調(diào)度中心的各種遙調(diào)、遙控信號，實(shí)現(xiàn)對光伏電站、變電站、配電房的自動化控制。光伏遠(yuǎn)動屏主要包含：遠(yuǎn)動裝置、通信管理機(jī)、GPS衛(wèi)星時鐘、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、模擬防雷器，信號防雷器等。

適用范圍：遠(yuǎn)動通訊屏主要用于光伏電站、變配電、發(fā)電廠及各種電力自動化二次設(shè)備通訊規(guī)約的轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)的傳輸。

系統(tǒng)組成: 遠(yuǎn)動裝置、通信管理機(jī)、規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置、通道切換裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器及相關(guān)的輔材柜體 (2200*800*600) 組成。

主要功能: 規(guī)約的轉(zhuǎn)換、實(shí)現(xiàn)modbus、103、104、TCP等通訊規(guī)約的相互轉(zhuǎn)換并上送。

主要作用:將站內(nèi)的微機(jī)保護(hù)、電力儀表等硬件設(shè)備的數(shù)據(jù)采集過來，轉(zhuǎn)換成監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度所需要的規(guī)約數(shù)據(jù)，并將必要的數(shù)據(jù)上送到集控站或者調(diào)度系統(tǒng)。

 3.4 光伏并網(wǎng)綜合保護(hù)測控柜

光伏并網(wǎng)綜合保護(hù)測控屏主要用于10KV/35KV光伏并網(wǎng)出線柜的保護(hù)與測控。該保護(hù)屏主要是由防孤島保護(hù)裝置、故障解列裝置/頻率電壓緊急控制裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置組成，光伏綜合保護(hù)屏集成了保護(hù)、測控、電能質(zhì)量監(jiān)測功能，為光伏運(yùn)行監(jiān)控主站與分布式光伏發(fā)電設(shè)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(zhì)量等信息，并接受主站的遙控分合閘、遙調(diào)等命令。

適用范圍: 光伏綜合保護(hù)測控屏主要用于分布式光伏發(fā)電10KV/35KV光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)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(zhì)量在線監(jiān)測裝置;2200*800*600的柜體1面、相關(guān)的輔助若干。

主要作用:出現(xiàn)光伏孤島效應(yīng)、頻率電壓異常等故障時，能迅速切除并網(wǎng)開關(guān)、使本站和電網(wǎng)側(cè)脫離，防止事故的擴(kuò)大化。同時監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量的狀態(tài)，防止電能質(zhì)量不穩(wěn)給電網(wǎng)和光伏造成沖擊。

 3.5 公用測控裝置

公用測控裝置主要監(jiān)視站內(nèi)一次二次設(shè)備信號，比如開關(guān)刀閘位置，斷路器各類報警信號，保護(hù)裝置發(fā)送的保護(hù)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(guān)刀閘進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控合分功能。同時可以采集電壓電流信號，將采集的數(shù)據(jù)信號上傳到后臺監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)測光伏電站的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，數(shù)據(jù)處理與分析，無人值守功能，故障預(yù)警與處理，自檢與自修復(fù)功能以及完善的防雷擊和接地設(shè)計(jì)以及抗干擾措施等功能。

3.6 電能質(zhì)量監(jiān)測裝置

 3.7 并網(wǎng)柜

采用先進(jìn)技術(shù)：可選配電能質(zhì)量治理設(shè)備（APF、SVG），可針對現(xiàn)場電力問題（諧波、功率因數(shù)等）針對性治理；

自動化程度高：可以在不需要人干預(yù)的前提下，根據(jù)電壓情況自動長時間穩(wěn)定運(yùn)行，配置有自動分合閘斷路器；

靈活：交流（逆變器）輸入路數(shù)可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)成多路；

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

可靠：主電路采用全銅設(shè)計(jì)，大幅減少潛在故障點(diǎn)，與電網(wǎng)可視斷點(diǎn)設(shè)計(jì)（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(xié)議，通過RS485通訊接口實(shí)現(xiàn)本地/遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控。

配置原則：

小型分布式光伏方案（380V/400KW）

中型分布式光伏方案（10KV/6MW）

大型分布式光伏方案（35KV/20MW）

集中式光伏方案（220KV/200MW）

 3.8 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)  

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要考慮對全站主要電氣設(shè)備、關(guān)鍵設(shè)備安裝地點(diǎn)以及周圍環(huán)境進(jìn)行全天候的圖像監(jiān)視，以滿足電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)所需的監(jiān)視設(shè)備關(guān)鍵部位的要求，同時，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)光伏電站安全警衛(wèi)的要求。

（1）實(shí)現(xiàn)對光伏電站區(qū)域內(nèi)場景情況的遠(yuǎn)程監(jiān)視。

（2）監(jiān)視各主要室內(nèi)環(huán)境 (中控室、配電室、站用變室、逆變器等)的情況。

（3）監(jiān)視站內(nèi)電池組件、逆變器、10kV 設(shè)備區(qū)等重要設(shè)備的外觀運(yùn)行狀態(tài)。

（4）對光伏電站站內(nèi)關(guān)鍵部位進(jìn)行防火、防盜自動監(jiān)控，可進(jìn)行周界、室內(nèi)、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(xiàn)場的圖像信息可供安監(jiān)、保衛(wèi)等其他部門利用。

（6）光伏電站的圖像信息應(yīng)能經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時上傳上級調(diào)度和管理部門。

3.9 微機(jī)五防系統(tǒng)

強(qiáng)制性五防閉鎖。對一次設(shè)備加裝鎖具，對其操作實(shí)施強(qiáng)制閉鎖，通過模擬、預(yù)演，可檢驗(yàn)、打印和傳輸操作票，運(yùn)行人員可按照倒閘操作票的順序，模擬預(yù)演后對設(shè)備進(jìn)行操作，避免正常情況下由于操作順序不當(dāng)而引起各種電氣設(shè)備誤操作。同時還可實(shí)現(xiàn)旁路母線充電、倒母線操作、線路側(cè)驗(yàn)電、就地或遠(yuǎn)方操作等復(fù)雜閉鎖功能。

設(shè)備對位。系統(tǒng)可通過顯示屏上的模擬元件直觀地反映系統(tǒng)的工作狀態(tài)，且通過記憶對位的方式或通過與監(jiān)控通訊，接收監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來的實(shí)遙信，檢測顯示屏上各元件的狀態(tài)是否與實(shí)際設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)一致，若不一致時則自動對位刷新狀態(tài)。

五防模擬操作。模擬操作時，在防誤裝置主機(jī)上，按照倒閘操作任務(wù)進(jìn)行模擬預(yù)演，檢驗(yàn)操作票是否正確，若操作錯誤，則在顯示器上顯示相應(yīng)信息并同時發(fā)出音響報警，達(dá)到了防止各種誤操作的目的，同時也起到了仿真培訓(xùn)的作用。

發(fā)送和存儲操作票。模擬預(yù)演結(jié)束后，微機(jī)五防系統(tǒng)將正確的操作內(nèi)容（一次操作票）自動存儲并傳輸?shù)诫娔X鑰匙中，該操作票中包含了所涉及的一次及二次設(shè)備操作全部內(nèi)容。

五防閉鎖操作。運(yùn)行人員依據(jù)電腦鑰匙所顯示的設(shè)備號，進(jìn)行倒閘操作，電腦鑰匙對違反五防規(guī)定或與操作票不符的操作實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制閉鎖，通過其內(nèi)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。