安科瑞分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)在上海寶鋼阿賽洛激光拼焊有限公司 屋頂光伏發(fā)電（二期）項目中應用

時間：2024-08-13作者：安科瑞電子商務(上海)有限公司瀏覽：59

1、概述

上海寶鋼阿賽洛激光拼焊有限公司屋頂光伏發(fā)電項目（二期）（以下簡稱“本項目”）是響應國家“優(yōu)化能源結構，提供較加清潔、可靠的能源”的號召，投資建設的分布式光伏發(fā)電應用**項目。


本項目位于上海寶鋼阿賽洛激光拼焊有限公司廠區(qū)內，利用現(xiàn)有廠房屋頂建設分布式光伏發(fā)電項目，總建設規(guī)模約為712.8kWp。本項目投資方為上海寶鋼節(jié)能環(huán)保技術有限公司，光伏發(fā)電組件位于上海市嘉定區(qū)安亭鎮(zhèn)百安公路1369號，通過用戶配電站接入公共電網，屬于上海市電力公司嘉定供電公司管理范圍。


本文介紹光伏電站接入系統(tǒng)方案的論證，系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置、系統(tǒng)通信、系統(tǒng)調度自動化方案研究等。



項目現(xiàn)場驗收圖




2、現(xiàn)有電網情況

現(xiàn)有用戶配電站為10kV用戶變，站內3臺10kV變壓器，變壓器容量為1250+1250+1600kVA。用戶變壓器通過10kV“31本4阿賽洛”線接入10kV本特開關站二段母線，再接入110kV百安10kV四段母線?，F(xiàn)已投運光1200kWp。


現(xiàn)有供電示意圖如下：




用戶配電站現(xiàn)供電示意圖


3、新增分布式光伏設計

本項目光伏組件、支架及相關設備等安裝在一二期屋面的低跨區(qū)域，鄰接已安裝一期光伏設備的高跨屋面。一二期產線屋面（低跨）為彩鋼瓦結構，屋面板為角馳Ⅲ型結構。整個屋面跨度為55米，長189米，總面積約10000平方米。除去采光帶及排氣通風等設施，屋面可利用率約75%，而光伏設備的占用面積約5000平方米。


寶鋼阿賽洛一二期廠房屋面原設計恒荷載標準值為0.3kN/m2，在本光伏項目中，安裝光伏組件和光伏支架增加恒荷載0.13 kN/m2，經計算，屋面檁條及剛架梁柱的部分區(qū)域不滿足強度及穩(wěn)定性要求，需要對屋面檁條以及剛架梁柱的局部區(qū)域進行加固處理。對于屋面檁條，可通過在下方增加隅撐的方式進行加固；對于梁和柱，在不滿足的區(qū)域進行兩側貼鋼板加固。










光伏組件示意圖




在廠房東側鄰接的電氣室的外側綠化帶內，將安裝本項目的升壓變壓器及并網設備，采用箱式變電站的形式。箱式變電站占用面積約40平方米。逆變器輸出的交流電升壓至10kV后接入高壓開關柜，再通過1回出線接入位于1期電氣室的廠區(qū)進線10KV母排，在母排處拼裝高壓并網進線柜，實現(xiàn)并網。設備位置見以下示意圖，較終布置以詳細設計完成后出具的施工圖紙為準。

另外在此區(qū)域內已安裝有一期光伏電站的組件沖洗水箱，因此將共用沖洗水站，二期將在屋面上擴展安裝沖洗管網。



平面關系示意圖




4、技術方案

本項目規(guī)模約為712.8kWp，利用廠房屋頂建設光伏發(fā)電系統(tǒng)，關鍵設備光伏組件、逆變器、變壓器等采用國內**產品。分布式光伏系統(tǒng)所發(fā)電量采用就地消納，自發(fā)自用，余電上網。本項目光伏發(fā)電系統(tǒng)所輸出的直流電經組串式逆變器轉換成交流電后，就地升壓至10KV，經開關柜通過1回出線接入至廠區(qū)10KV進線母線的用戶側，實現(xiàn)并網，供廠區(qū)負荷使用。結合用戶的總廠用變壓器容量（4100KVA）及一期已經并網運行的光伏系統(tǒng)總量（1200kW）分析，光伏并網容量不**過廠變容量的80%，再根據(jù)屋面的勘查情況考慮，確定本光伏項目的建造容量為712.8kWp為宜。




4.1 升壓變壓器及高低壓配電設備
本項目配備1臺三相交流800KVA的干式變壓器。額定電壓10.5±2×2.5%/0.38kV，接線組別為 Dy11。交流頻率為50Hz,可以戶外使用，能效等級滿足國家規(guī)范要求。

變壓器一次側接入自交流匯流柜或低壓接入柜輸出的線路，交流匯流柜負荷開關兼具通斷保護功能，變壓器二次側輸出接至10KV進回線，配備開關柜、PT柜及計量柜，采用預制艙設計安裝。開關柜輸出后經1回10KV高壓交流電纜直接接至光伏并網進線柜，進線柜與廠區(qū)10KV進線母線拼接，利用母排連接，具體接入方式以實際設計為準。




4.2 繼電保護及安全自動裝置
本光伏電站內主要電氣設備采用微機保護，以滿足信息上送。元件保護按照《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》（GB14285－2006）配置。

1）并網線路繼電保護及安全自動裝置
分布式光伏項目線路發(fā)生短路故障時，線路保護應快速動作，瞬時跳開相應并網點斷路器，滿足全線故障快速可靠切除故障的要求。安裝光伏發(fā)電項目的用戶變電站10kV母線應配置故障解列裝置，實現(xiàn)頻率電壓異常緊急控制功能，跳開相應斷路器（**開關）。

2）防孤島檢測
分布式光伏項目逆變器必須具備快速檢測孤島且監(jiān)測到孤島后立即斷開與電網連接的能力，其防孤島方案應與繼電保護配置、安全自動裝置和低電壓檢測裝置等相配合，時間上相匹配。該逆變器防孤島檢測策略應符合國家電網的相應規(guī)定。

逆變器具備極性反接保護、短路保護、低電壓穿越、孤島效應保護、過熱保護、過載保護、接地保護等。高壓開關柜上裝設測控保護裝置，設置過電流保護、零序過電流保護。測控保護裝置以通訊方式將所有信息上傳至光伏本地監(jiān)控系統(tǒng)。

本項目光伏電站在故障或異常運行狀態(tài)時能夠*斷開與系統(tǒng)的并網連接,停止向電網送電，不會對現(xiàn)有系統(tǒng)的正常運行產生影響。



新建光伏一次圖




5、系統(tǒng)結構

本項目光伏電站配置一套綜合自動化系統(tǒng)，采用安科瑞電氣股份有限公司所提供的Acrel-Cloud1200分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)具有保護、控制、通信、測量等功能，可實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)、開關站的全功能綜合自動化管理。

本項目逆變器、高低壓設備等狀態(tài)信號都要接入本監(jiān)控系統(tǒng)。

本項目光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)包括兩部分：站控層和就地層，網絡結構為開放式分層、分布式結構。

監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網與就地層相連,就地層按照不同的功能、系統(tǒng)劃分，以相對獨立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中，在站控層及網絡失效的情況下，就地層仍能獨立完成就地各電氣設備的監(jiān)測。計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過遠動工作站GPRS公網與上海市電力公司實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

站控層由計算機網絡連接的服務器、操作員站、遠動站等組成，提供站內運行的人機界面，實現(xiàn)管理控制就地層設備等功能，形成全站監(jiān)控、管理中心，并具備與遠方控制中心通信的接口。

就地層設備由智能測控單元、網絡系統(tǒng)通訊單元、逆變器數(shù)據(jù)采集單元、多功能電能表等構成，主要電氣設備包括微機保護、防孤島保護、電能質量在線監(jiān)測裝置、故障解列裝置、多功能儀表、逆變器、箱變測控等設備。它直接采集處理現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù)，通過網絡傳送給站控層監(jiān)控主站，同時接收站控層發(fā)來的控制操作命令，經過有效性判斷、閉鎖檢測、同步檢測等，最后對設備進行操作控制。

每個光伏發(fā)電單元配帶無線**功能的數(shù)據(jù)采集裝置，采集每組光伏組件數(shù)據(jù)，逆變器參數(shù)，測控裝置、智能計量表計的數(shù)據(jù)，打包后通過無線網絡傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)視。



監(jiān)控系統(tǒng)網絡結構圖




項目配置設備清單如下表所示：




安裝位置	型號	數(shù)量	功能
光伏二次艙 本地監(jiān)控屏（1面）	Acrel-Cloud1200 分布式光伏監(jiān)控主機	1	具有保護、控制、通信、測量等功能，可實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)、開關站的全功能綜合自動化管理
光伏二次艙 遠動通信屏 (1面)	ATS1200GB裝置	1	獲取GPS與BD雙時鐘數(shù)據(jù)，為站內設備、系統(tǒng)提供對時功能。
	ANet-2E4SM	1	光伏電站內數(shù)據(jù)采集及上傳本地平臺
	ANet-2E8S1	1	光伏電站內數(shù)據(jù)匯總及上傳調度中心
	無線路由器	1	建立5G無線**通道方式，通過光伏縱向加密上傳到調度主站
	縱向加密認證裝置	1	用于電力控制系統(tǒng)安全區(qū)I/II的廣域網邊界保護，為網關機之間的廣域網通信提供具有認證、與加密功能的 *，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C密性、完整性保護
	IES618環(huán)網交換機	1	與箱變測控通信組環(huán)網
	S1224F交換機	1	站內通信組網
光伏二次艙 安全自動裝置屏 （1面）	AM6-K公用測控裝置	1	采集站內二次設備的異常信號
	AM5SE-IS防孤島保護	1	當發(fā)生孤島現(xiàn)象時，可以快速切除并網點，使本地與電網側快速脫離，保證電站和相關因為人員安全
	APView500PV 電能質量在線監(jiān)測裝置	1	采集監(jiān)測諧波分析、電壓暫升/暫降/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度、事件記錄、測量控制
	AM5SE-FA故障解列裝置	1	適用于負荷側或小電源側的故障解列
原10kV開關站 光伏接入柜	AM5SE-F線路保護測控裝置	1	三段式過流保護、反時限過流保護、失壓跳閘、過電壓保護；當回路故障時，用于跳開本柜斷路器，切斷故障
光伏預制艙 光伏出線柜	AM5SE-F線路保護測控裝置	1	三段式過流保護、反時限過流保護、失壓跳閘、過電壓保護；當回路故障時，用于跳開本柜斷路器，切斷故障
光伏預制艙 光伏接入柜	AM5SE-F線路保護測控裝置	1	三段式過流保護、反時限過流保護、失壓跳閘、過電壓保護；當回路故障時，用于跳開本柜斷路器，切斷故障
箱變	箱變測控裝置	1	針對光伏及風能升壓變不同要求，集保護，測控，通訊一體化裝置




6、系統(tǒng)功能




6.1 光伏發(fā)電效率監(jiān)測
通過現(xiàn)場測控單元、數(shù)據(jù)采集器采集有關信息，進行包括對數(shù)據(jù)合理性校驗在內的各種預處理，實時較新數(shù)據(jù)庫，其范圍包括模擬量，數(shù)字量和脈沖量等。


1）模擬量
模擬量包括電流、電壓、有功、無功、頻率、功率因數(shù)等電量數(shù)據(jù)和日照強度、風速、風向、溫度、濕度、氣壓等非電量數(shù)據(jù)。


2）數(shù)字量
數(shù)字量采集含逆變器運行狀態(tài)、故障信號，開關、隔離開關以及接地刀閘的位置信號，保護動作信號、運行監(jiān)視信號等。




實時監(jiān)測主界面圖




6.2 分布式光伏電站運維管理
Acrel-Cloud1200分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)報警處理分事故報警和預告報警。前者包括非操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號，后者包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量越限/復限、計算機站控系統(tǒng)的各個部件、就地單元的狀態(tài)異常等等。


1）事故報警
事故報警發(fā)生時，公用事故報警器將立即發(fā)出音響報警，監(jiān)控畫面上用顏色改變和閃爍表示該設備變位，同時顯示紅色報警條文，打印機打印報警條文，數(shù)據(jù)轉發(fā)裝置向遠方控制中心發(fā)送報警信息。事故報警通過手動或自動方式確認。


2）預告報警
預告報警發(fā)生時，其處理方式除與事故報警處理相同外，音響和提供信息顏色可區(qū)別于事故報警。能有選擇地向遠方發(fā)送信息。




報警界面圖




6.3 人機界面
能通過顯示器對主要電氣設備運行參數(shù)和設備狀態(tài)進行監(jiān)視，畫面支持雙屏顯示，畫面操作支持無級縮放，可以平滑漫游，具有導游圖功能。具有網絡拓撲分析功能，能對設備進行動態(tài)著色，確定帶電設備的顏色。主要顯示畫面包括：
1）運行監(jiān)視圖，包括顯示設備運行狀態(tài)、各主要電氣量(電流、電壓、頻率、有功、無功)、環(huán)境數(shù)據(jù)(氣溫、濕度、氣壓、風速、風向、日照強度等)等的實時值；
2）網絡監(jiān)視圖，用圖形方式及顏色變化顯示出計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設備配置、連接狀態(tài)；
3）發(fā)電量實時監(jiān)視圖，通過柱狀圖及數(shù)據(jù)表直觀的查看和對比每臺逆變器實時發(fā)電量信息，同時可以通過鏈接查看和對比發(fā)電量曲線；
4）發(fā)電單元監(jiān)控圖，顯示每個發(fā)電單元詳細信息，允許手動控制、和調節(jié)每個發(fā)電單元運行工況；
5）各種保護信息及報表
6）二次保護配置圖，反映各套保護投切情況、整定值等
7）控制操作過程記錄及報表
8）事故追憶記錄報告或曲線、事故順序記錄報表
9）趨勢曲線圖、棒狀圖
10）各種統(tǒng)計及功能報表等。




人機界面一次圖




7、結語

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)依靠清潔、可再生的特點廣泛應用，但發(fā)電量呈顯著的非穩(wěn)定特性，這對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和經濟效益構成了調成，因此分布式光伏項目并網時需要接受調度主站系統(tǒng)的調控，助力用戶、電網分布式光伏高比例有序并網，強化分布式光伏的統(tǒng)一管控，推動分布式光伏和大電網的協(xié)調運行，搭建數(shù)據(jù)透明、調控便捷、能源互動的新型分布式新能源調度管理體系。


安科瑞電子商務(上海)有限公司專注于光伏電站電力監(jiān)控系統(tǒng),智能電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng),大型公建能耗監(jiān)測系統(tǒng),預付費管理系統(tǒng),無線通訊智能電表,環(huán)保用電監(jiān)管平臺等, 歡迎致電 18701808662

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