1. 項目概述
鄂托克旗巴音烏蘇六保煤礦5MW分布式光伏項目(以下簡稱“本項目")場址位于內蒙古鄂爾多斯市六保煤礦排土場,是接入客戶內部電網(wǎng),選擇自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的分布式新能源發(fā)電項目。
本項目利用煤礦廠區(qū)內閑置排土場安裝光伏組件,排土場總面積約4.6萬平方米,工程實際安裝容量4.9995MWp。光伏組件經(jīng)逆變器將直流電轉換成交流電后,分別接至1#、2#箱變低壓開關柜,經(jīng)箱變升壓后以2路集電線路匯入新增電纜分支箱,由電纜分支箱以1回集電線路送出至新增10KV升壓站,根據(jù)接入系統(tǒng)方案,開關站新出1回10kV電纜線路,接至10kV原配電室備用開關進行并網(wǎng)。
本項目致力于打造一套高效智能的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)。通訊管理機實現(xiàn)設備間高效通信與數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控,Acrel-1000DP軟件采集分析光伏數(shù)據(jù),通過界面直觀展示設備運行狀態(tài),繼電保護裝置確保設備安全,電能質量在線監(jiān)測裝置監(jiān)測電網(wǎng)情況,遠動上傳設備完成數(shù)據(jù)無線安全上送。
2. 分布式光伏設計
本項目光伏接入鄂托克旗東辰匯通礦業(yè)有限責任公司10kV配電室,進線電源為110kV盤山變913備用線。分布式光伏電站組件采用平鋪設計,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,2500kVA變壓器2臺,總容量為5000kVA。
1#箱變光伏發(fā)電子單元系統(tǒng)中,裝機容量為22688.4KWp,由4888塊光伏組件組成188個組串,每25/27/28路組串接至1臺光伏逆變器,共7臺逆變器;2#箱變光伏發(fā)電子單元系統(tǒng)中,裝機容量為2311.1KWp,由4202塊光伏組件組成159個組串,每26/27/28路組串接至1臺光伏逆變器,共6臺逆變器。
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. 技術方案
本項目建設分布式光伏發(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)原有線路。10kV配電部分新建10KV光伏進線柜1回,10kV光伏并網(wǎng)柜1回、10kV計量柜1回,10kVPT柜部分二次線。
本項目以Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)為核心,結合一系列先進的設備和技術,搭配組屏、就地安裝的繼電保護裝置、電能質量在線監(jiān)測裝置、通訊管理機以及遠動上傳調度的相關設備和煙霧傳感器,形成了一個集成化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠直觀地掌握光伏電站的運行狀態(tài)和發(fā)電效率,還能對發(fā)電線路進行實時監(jiān)測和故障保護,確保設備的安全運行,降低因故障帶來的經(jīng)濟損失;電能在線監(jiān)測裝置可以及時發(fā)現(xiàn)并記錄電壓波動、諧波等問題;此外項目還配備了煙霧傳感器,實時監(jiān)測配電房內潛在的火災威脅,并在煙霧濃度觸發(fā)報警時上傳信息到后臺系統(tǒng)。
3.1. 二次電氣設備
1)線路保護裝置
線路保護裝置主要功能是確保電氣設備的安全運行。裝置實時監(jiān)測電流、電壓等電氣參數(shù),一旦檢測到異常,如過載、短路或接地故障,線路保護裝置會迅速切斷電源,從而防止設備損壞和火災風險。
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)象會導致局部電力供應不穩(wěn)定,甚至引發(fā)安全隱患。防孤島裝置通過實時監(jiān)測電網(wǎng)的運行狀態(tài),檢測電流、電壓、頻率等參數(shù),當發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時,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功能,在故障排除后,可以自動恢復與主電網(wǎng)的連接,確保電力供應的連續(xù)性,此裝置為光伏并網(wǎng)提供了更安全的環(huán)境。
3)電能質量在線監(jiān)測裝置
電能質量在線監(jiān)測裝置是一種用于實時監(jiān)測和分析電力系統(tǒng)中電能質量的高科技設備。其主要功能包括對電壓、電流、頻率、諧波、閃變、波動等關鍵電能質量參數(shù)進行精確測量和記錄。裝置能夠及時識別出電能質量問題,如電壓波動、諧波污染及瞬態(tài)電壓等,從而為電力用戶提供有效的改進建議。
3.2. 運動通訊設備
1)對時裝置
全球定位系統(tǒng)(GPS)和中國的北斗導航系統(tǒng)通過提供高精度的時間信號,幫助系統(tǒng)實現(xiàn)設備間的協(xié)調與同步,降低了因時間誤差引發(fā)的故障風險,方便分析問題時可以準確定位。
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。通過采用先進的加密技術,縱向加密裝置能夠有效保護電力數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全,防止數(shù)據(jù)被惡意篡改或竊取。
3)遠動通訊管理機
遠動通訊管理機是一種用于監(jiān)控和控制遠程設備的專業(yè)設備,其主要功能包括數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)測、故障報警和遠程控制等。通過與各類傳感器和執(zhí)行器的連接,遠動通訊管理機能夠實時獲取設備的運行狀態(tài)和環(huán)境參數(shù),為用戶提供全面的數(shù)據(jù)信息支持。該設備也具備強大的通訊功能,能夠通過多種通訊協(xié)議與系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互,實現(xiàn)對設備的遠程管理和故障診斷。
4. 系統(tǒng)結構
該系統(tǒng)結構采用分層分布式,整個系統(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)絡失效的情況下,間隔層仍能獨立完成間隔層的監(jiān)測和斷路器控制功能。
站控層設備負責整個系統(tǒng)的集中監(jiān)控,一般由主機、打印機以及其它網(wǎng)絡設備組成。
通訊管理層負責與間隔層設備通訊并進行數(shù)據(jù)采集,對數(shù)據(jù)進行接收、發(fā)送。通訊管理機是全系統(tǒng)信息的中心,通訊管理機采用與繼電保護裝置同一品牌的設備。
間隔層配置具備測控、保護及通訊功能的繼電保護裝置,可以直接安裝在開關柜或者組屏安裝,各繼電保護裝置和通訊管理層以開放型總線式標準通訊網(wǎng)絡進行信息交換和完成各項指令。
圖4.1系統(tǒng)網(wǎng)絡示意圖
項目配置設備清單如下表所示:
表4.1 方案設備列表
安裝位置 | 產(chǎn)品圖片 | 型號 | 數(shù)量 | 功能 |
光伏二次艙 (1套) |
| Acrel-1000DP 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 |
| 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-2E8S1 | 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)匯總及上傳至無線路由器 | ||
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(wǎng)邊界保護,為網(wǎng)關機之間的廣域網(wǎng)通信提供具有認證、與加密功能的VPN,實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C密性、完整性保護 | ||
無線路由器 | 1 | 通過232接口接入數(shù)據(jù)轉為無線數(shù)據(jù)上傳調度主站 | ||
國網(wǎng)認證二層交換機 | 1 | 站內通信組網(wǎng) | ||
光伏二次艙 |
| APView500 | 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-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(wǎng)點, 使本地與電網(wǎng)側快速脫離,保證電站和相關因為人員安全 | ||
AM5SE-K公用測控裝置 | 2 | 采集站內二次設備的異常信號 | ||
就地分散安裝 |
| AM5SE-F線路保護裝置 | 3 | 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 |
| AM5SE-UB PT監(jiān)測并列裝置 | 1 | 具備PT自動并列解列,兩段母線過電壓、欠電壓、零序過壓告警,PT斷線告警等功能 | |
| ANet-1E2S1 | 2 | 1#、2#計量點分別安裝,采集數(shù)據(jù) | |
配電房 環(huán)境監(jiān)測設備 |
| 三遙單元 | 1 | 接入開關量信號 |
| 煙霧傳感器 | 1 | 檢測到煙霧濃度后發(fā)出報警信號至系統(tǒng) | |
| 24V工業(yè)開關電源 | 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)場圖片
6. 系統(tǒng)功能
6.1. 光伏監(jiān)測
系統(tǒng)通過實時采集光伏發(fā)電系統(tǒng)的關鍵運行數(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、光照強度等,實現(xiàn)對光伏電站的全*位監(jiān)控。能夠通過分析處理,提供實時的性能評估和故障診斷,確保光伏系統(tǒng)的最*運行狀態(tài),同時支持遠程調度與維護,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. 電能質量在線監(jiān)測
系統(tǒng)可以對整個供電系統(tǒng)的電能質量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)測,使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質量情況,以便及時發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。在供電系統(tǒng)主界面上應能實時顯示各電能質量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百分比和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分比和正序/負序/零序電流值。
圖5.2 電能質量穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測界面
6.3. 逆變器監(jiān)測
逆變器數(shù)據(jù)監(jiān)測功能是光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)中的一個關鍵組成部分,它負責收集、分析和處理逆變器的運行數(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)定運行和最*性能。通過數(shù)據(jù)監(jiān)測,用戶可以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常,進行故障診斷與維護,提高系統(tǒng)的整體效率與可靠性。
圖5.3 逆變器監(jiān)測界面
7. 結語
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展,越來越多的智能監(jiān)控解決方案被應用于分布式光伏發(fā)電領域,推動其向更高效、更智能的方向發(fā)展。Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)通過實時采集、分析和處理光伏發(fā)電站的數(shù)據(jù),對整個發(fā)電過程進行精準監(jiān)控和管理,確保發(fā)電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運行,同時,該系統(tǒng)還具備強大的數(shù)據(jù)分析能力,可以為運營維護提供科學依據(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)濟效益,也為可再生能源的廣泛應用奠定了堅實的基礎。
參考文獻
[1] 謝誼.我國光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與可持續(xù)發(fā)展策略研究[J].工程技術:全文版, 2016(5):00220-00220.
[2] 黃曉明.分布式光伏并網(wǎng)中電能質量的監(jiān)測及改善研究[D].華北電力大學,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)電能質量分析[D].山東大學,2014.