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)是將電站的二次設備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置、視頻監(jiān)控）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)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(xiàn)對全電站的主要設備和輸、配電線路的自動監(jiān)測、測量、自動控制和微機保護，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商，不僅實現(xiàn)光伏電站正常運行的監(jiān)視和操作，保證光伏電站的正常運行和安全；當發(fā)生事故時由繼電保護和協(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，完成事故后的恢復操作；監(jiān)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(diào)度中心，同時送給運維集控中心，以便為電氣設備監(jiān)視和制定檢修計劃提供原始數(shù)據(jù)。

二、系統(tǒng)拓撲圖

系統(tǒng)拓撲圖如下圖所示：

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備連接，實時采集各種運行數(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(wěn)定運行。

遠程控制和調(diào)度：工作站可以通過網(wǎng)絡與遠程控制中心連接，實現(xiàn)遠程控制和調(diào)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(diào)整參數(shù)等，提高工作效率和安全性。

光伏監(jiān)控運維中心配置如下：

 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，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，通過485通訊線纜連接采集配電室或者箱變中的并網(wǎng)柜計量表、微機防孤島保護裝置，采集計量表中的數(shù)據(jù)電量及運行狀況，通過微機防孤島保護裝置對并網(wǎng)柜進行遠程分合閘操作，通過網(wǎng)線或光纖的形式傳輸?shù)较揽刂剖抑骺厣线M行遠程監(jiān)控和操作值守。

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。

3.3 遠動數(shù)據(jù)通訊屏

遠動通訊屏集：電力數(shù)據(jù)采集、開關信號采集、遠程參數(shù)修改、調(diào)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(shù)據(jù)交換、定點對時，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，實現(xiàn)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(wèi)星時鐘、網(wǎng)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(fā)電廠及各種電力自動化二次設備通訊規(guī)約的轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)的傳輸。

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

主要功能: 規(guī)約的轉(zhuǎn)換、實現(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)的微機保護、電力儀表等硬件設備的數(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)綜合保護測控柜

光伏并網(wǎng)綜合保護測控屏主要用于10KV/35KV光伏并網(wǎng)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(zhì)量在線監(jiān)測裝置組成，光伏綜合保護屏集成了保護、測控、電能質(zhì)量監(jiān)測功能，為光伏運行監(jiān)控主站與分布式光伏發(fā)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(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、相關的輔助若干。

主要作用:出現(xiàn)光伏孤島效應、頻率電壓異常等故障時，能迅速切除并網(wǎng)開關、使本站和電網(wǎng)側脫離，防止事故的擴大化。同時監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(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(fā)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(shù)據(jù)信號上傳到后臺監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)測光伏電站的運行狀況，實現(xiàn)遠程控制功能，數(shù)據(jù)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(zhì)量監(jiān)測裝置

 3.7 并網(wǎng)柜

采用先進技術：可選配電能質(zhì)量治理設備（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的前提下，根據(jù)電壓情況自動長時間穩(wěn)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(shù)可根據(jù)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(wǎng)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(xié)議，通過RS485通訊接口實現(xiàn)本地/遠程數(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備、關鍵設備安裝地點以及周圍環(huán)境進行全天候的圖像監(jiān)視，以滿足電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)所需的監(jiān)視設備關鍵部位的要求，同時，該系統(tǒng)可實現(xiàn)光伏電站安全警衛(wèi)的要求。

（1）實現(xiàn)對光伏電站區(qū)域內(nèi)場景情況的遠程監(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 設備區(qū)等重要設備的外觀運行狀態(tài)。

（4）對光伏電站站內(nèi)關鍵部位進行防火、防盜自動監(jiān)控，可進行周界、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能經(jīng)通信網(wǎng)絡實時上傳上級調(diào)度和管理部門。

3.9 微機五防系統(tǒng)

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(xiàn)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(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)來的實遙信，檢測顯示屏上各元件的狀態(tài)是否與實際設備的運行狀態(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(fā)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(fā)送和存儲操作票。模擬預演結束后，微機五防系統(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備操作全部內(nèi)容。

五防閉鎖操作。運行人員依據(jù)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(guī)定或與操作票不符的操作實現(xiàn)強制閉鎖，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。