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光伏電站自動化配置方案
發(fā)布時間： 2024-01-29 點擊次數(shù)： 2314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(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、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(shè)計，利用先進的計算機技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(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(shè)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(shè)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
分布式光伏電站電力二次、通信與監(jiān)控系統(tǒng)需要配置站控層設(shè)備、間隔層設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備。 站控層設(shè)備包括主機兼操作員站、遠動通信設(shè)備、公用接口裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、打印機等，其中主機兼操作員站和遠動通信設(shè)備需要按雙套冗余配置，遠動通信設(shè)備優(yōu)先采用無硬盤專用裝置。 間隔層設(shè)備包括光伏逆變器、匯流箱、太陽跟蹤系統(tǒng)、氣象監(jiān)測系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的通信控制單元，光伏發(fā)電單元規(guī)約轉(zhuǎn)換器，保護和測控裝置等設(shè)備。 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)交換機、光/電轉(zhuǎn)換器、接口設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)連接線、電纜、光纜及網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備等。 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(shè)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(shè)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(luò)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(shè)備、調(diào)整參數(shù)等，提高工作效率和安全性。
報表生成和數(shù)據(jù)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(fā)電量、運行成本等關(guān)鍵指標。同時，工作站還可以對歷史數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，為電站的優(yōu)化和改進提供數(shù)據(jù)支持。 
光伏監(jiān)控運維中心配置如下：
配置清單表
序號
設(shè)備名稱
規(guī)格參數(shù)
1
計算機
監(jiān)控計算機（雙核，4G，500G）
2
液晶顯示器
22寸/24寸根據(jù)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(jù)項目需求選擇
5
操作臺
雙工位工作臺，含座椅
6
系統(tǒng)操作軟件
國產(chǎn)Linux系統(tǒng)
7
監(jiān)控軟件
系統(tǒng)組態(tài)軟件QTouch-3000
8
數(shù)據(jù)存儲軟件QTouch-dbSQL
9
電力監(jiān)控軟件QTouch-EnerSys
10
設(shè)備驅(qū)動軟件QTouch-Driver
11
通訊網(wǎng)關(guān)
QT240N/G、QT243N/G、QT262G、QT264G根據(jù)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(wǎng)線，光纖線及其他輔材
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。
數(shù)據(jù)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(fā)電量、總發(fā)電量、總并網(wǎng)運行時間、機內(nèi)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(tài)。 配置清單表
序號
設(shè)備名稱
規(guī)格參數(shù)
1
光伏逆變器
一次設(shè)備，根據(jù)項目需求選擇
2
并網(wǎng)柜
一次設(shè)備，根據(jù)項目需求選擇
3
接入柜
一次設(shè)備，根據(jù)項目需求選擇
4
通訊網(wǎng)關(guān)
QT240N/G、QT243N/G、QT262G、QT264G根據(jù)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(wǎng)線，光纖線及其他輔材
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(guān)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(shè)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(luò)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(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(luò)交換機、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(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)。
配置清單如下： 配置清單表
序號
設(shè)備名稱
規(guī)格參數(shù)
1
遠動裝置
QT-281G（四合一微縱加密，4G/5G上傳調(diào)度）
2
通信管理機
QT-251（16口規(guī)約轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器
RJ-45轉(zhuǎn)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(guān)
HG45Z 2P C3
9
柜內(nèi)照明
AC220V
10
屏柜及附件
2200*800*600
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(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、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。
通訊功能:光伏并網(wǎng)綜合保護測控屏具備103通訊規(guī)約、MODBUS RTU規(guī)約，以太網(wǎng)口;485口；1路B碼對時口，可與光伏監(jiān)控系統(tǒng)鏈接，組成完善的光伏自動化無人值守系統(tǒng)。 配置清單表
序號
保護功能
參數(shù)規(guī)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(zhì)量在線監(jiān)測裝置
QT-923D
4
電源防雷器
KDM/MD220
5
空氣開關(guān)
HG45-63 2P C3
6
柜內(nèi)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(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(guān)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(shè)計以及抗干擾措施等功能。
3.6 電能質(zhì)量監(jiān)測裝置
適用范圍:多通道的A類電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，主要用于以光伏發(fā)電/風力發(fā)電為首的新能源發(fā)電系統(tǒng)中，用于測量分析公用電網(wǎng)供到用戶端的交流電能質(zhì)量，其測量分析:電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡度、電網(wǎng)諧波、間諧波。主要功能:用于測量和監(jiān)視系統(tǒng)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(shù)等電能質(zhì)量國標規(guī)定的參數(shù)。通訊功能: 提供標準的RS485通訊接口和MODBus通訊協(xié)議，方便組網(wǎng)和進行信息傳輸，另配置2路以太網(wǎng)接口?？赏瓿蓪笈_監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上送。 
3.7 并網(wǎng)柜
并網(wǎng)柜主要由刀閘、斷路器及有關(guān)的控制元件組成，光伏并網(wǎng)柜作為光伏電站的總出口存在于光伏系統(tǒng)中，是連接光伏電站和電網(wǎng)的配電裝置，可以保護、計量光伏發(fā)電的總量，方便故障檢修管理，提高發(fā)電系統(tǒng)的安全性和經(jīng)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?shù)榷囗棻Ｗo功能，同時具備顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)運行參數(shù)和狀態(tài)指示，與光伏并網(wǎng)逆變器配套使用可組成一套完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)解決方案。 
采用先進技術(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(shè)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(shè)計，大幅減少潛在故障點，與電網(wǎng)可視斷點設(shè)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）
1、并網(wǎng)電壓：380V 2、并網(wǎng)容量（單個并網(wǎng)點）：400KW以內(nèi) 3、接入方式：公共電網(wǎng)配電室或箱變低壓側(cè)母線端 中型分布式光伏方案（10KV/6MW）
1、并網(wǎng)電壓：10KV 2、并網(wǎng)容量（單個并網(wǎng)點）：6MW以內(nèi) 3、接入方式：公共電網(wǎng)10KV環(huán)網(wǎng)柜間隔 大型分布式光伏方案（35KV/20MW）
1、并網(wǎng)電壓：35KV 2、并網(wǎng)容量（單個并網(wǎng)點）：20MW以內(nèi) 3、接入方式：公共電網(wǎng)110KV（220KV）變電站35KV間隔 集中式光伏方案（220KV/200MW）
1、并網(wǎng)電壓：220KV 2、并網(wǎng)容量（單個并網(wǎng)點）：200MW以內(nèi) 3、接入方式：公共電網(wǎng)500KV變電站220KV間隔 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(shè)備關(guān)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。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視范圍如下： （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(shè)備區(qū)等重要設(shè)備的外觀運行狀態(tài)。
（4）對光伏電站站內(nèi)關(guān)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(luò)實時上傳上級調(diào)度和管理部門。
視頻監(jiān)控典型配置清單如下： 配置清單表
序號
設(shè)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(wǎng)絡(luò)球機
球形360°紅外視頻攝像頭，200萬像素/300萬像素，根據(jù)項目需求選擇
3
視頻防雷設(shè)備
立桿或支架自帶防雷設(shè)備
4
通信光纜、通信網(wǎng)線、交換機
交換機24電口、4光口/8芯光纜/超六類網(wǎng)線，根據(jù)項目需求選擇
5
電纜及附件
光纖收發(fā)器，熔纖，供電電源電纜及輔材等
3.9 微機五防系統(tǒng)
強制性五防閉鎖。對一次設(shè)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(shè)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(shè)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(cè)驗電、就地或遠方操作等復雜閉鎖功能。
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)來的實遙信，檢測顯示屏上各元件的狀態(tài)是否與實際設(shè)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(jié)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(shè)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(shè)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。
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