光伏电站监控系统配置方案

作者：xiaochen 来源：未知 发布时间：2024-01-04 热度：0

一、概述

        分布式光伏电站电力二次、通信与监控系统是将电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置、视频监控）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术和信号处理技术，实现对全电站的主要设备和输、配电线路的自动监测、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。
        舜通智能公司是最早提供光伏电站监控整体解决方案供应商，不仅实现光伏电站正常运行的监视和操作，保证光伏电站的正常运行和安全；当发生事故时由继电保护和协调控制器等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅速切断故障，完成事故后的恢复操作；监视高压电气设备本身的运行；将光伏电站所采集的信息传送给调度中心，同时送给运维集控中心，以便为电气设备监视和制定检修计划提供原始数据。

二、系统拓扑图

        分布式光伏电站电力二次、通信与监控系统需要配置站控层设备、间隔层设备和网络层设备。
        站控层设备包括主机兼操作员站、远动通信设备、公用接口装置、网络设备、打印机等，其中主机兼操作员站和远动通信设备需要按双套冗余配置，远动通信设备优先采用无硬盘专用装置。
        间隔层设备包括光伏逆变器、汇流箱、太阳跟踪系统、气象监测系统及辅助系统的通信控制单元，光伏发电单元规约转换器，保护和测控装置等设备。
        网络层设备包括网络交换机、光/电转换器、接口设备和网络连接线、电缆、光缆及网络安全设备等。
系统拓扑图如下图所示：

三、光伏电站电力二次、通信与监控系统配置及组成

    3.1 后台监控系统功能配置

        数据采集和监控：工作站通过与光伏电站的各种设备连接，实时采集各种运行数据，电流、电压、功率、温度等。这些数据可以帮助工作人员了解电站的运行状态，及时发现潜在的问题。
        故障诊断和处理：工作站具备故障诊断功能，可以分析电站设备的故障原因，并提供相应的处理建议。有助于工作人员快速定位并解决问题，确保电站的稳定运行。
        远程控制和调度：工作站可以通过网络与远程控制中心连接，实现远程控制和调度。工作人员可以在远程控制中心对电站进行操作，如启停设备、调整参数等，提高工作效率和安全性。
        报表生成和数据分析：工作站可以生成各种报表，如日报表、月报表等，帮助工作人员了解电站的发电量、运行成本等关键指标。同时，工作站还可以对历史数据进行挖掘和分析，为电站的优化和改进提供数据支持。

光伏监控运维中心配置如下：

    3.2 光伏逆变器和并网柜监控方案

        在各光伏组件安装屋顶，安装通讯网关，通过485通讯线缆连接到各个光伏逆变器上，对光伏逆变器数据进行采集、通过网线或光纤的形式传输到消防控制室主控上。
        在电站配电室或者箱变中安装通讯网关，通过485通讯线缆连接采集配电室或者箱变中的并网柜计量表、微机防孤岛保护装置，采集计量表中的数据电量及运行状况，通过微机防孤岛保护装置对并网柜进行远程分合闸操作，通过网线或光纤的形式传输到消防控制室主控上进行远程监控和操作值守。
数据采集点位：
        1）计量表：相电压、线电压、相电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因素、正相有功电能、反向有功电能。
        2）微机防孤岛保护装置：遥信、遥测、遥控。
        3）光伏逆变器：日发电量、总发电量、总并网运行时间、机内空气温度、总视在功率、MPPT电压、MPPT电流、总直流功率、线电压、相电压、相电流、无功功率、有功功率、逆变器运行状态。

    3.3 远动数据通讯屏

        远动通讯屏集：电力数据采集、开关信号采集、远程参数修改、调度中心控制的远动控制屏。主要用于光伏电站、变电站、配电房。能与间隔周层各种智能设备进行数据交换、定点对时，也可以向后台系统、调度中心发送各种遥测、遥信信号，可以接收后台系统或者调度中心的各种遥调、遥控信号，实现对光伏电站、变电站、配电房的自动化控制。光伏远动屏主要包含：远动装置、通信管理机、GPS卫星时钟、网络交换机、模拟防雷器，信号防雷器等。
        适用范围：远动通讯屏主要用于光伏电站、变配电、发电厂及各种电力自动化二次设备通讯规约的转换与数据的传输。
        系统组成: 远动装置、通信管理机、规约转换装置、通道切换装置、网络交换机、光电转换器及相关的辅材柜体 (2200*800*600) 组成。
        主要功能: 规约的转换、实现modbus、103、104、TCP等通讯规约的相互转换并上送。
        主要作用:将站内的微机保护、电力仪表等硬件设备的数据采集过来，转换成监控系统和调度所需要的规约数据，并将必要的数据上送到集控站或者调度系统。

配置清单如下：

    3.4 光伏并网综合保护测控柜

        光伏并网综合保护测控屏主要用于10KV/35KV光伏并网出线柜的保护与测控。该保护屏主要是由防孤岛保护装置、故障解列装置/频率电压紧急控制装置、电能质量在线监测装置组成，光伏综合保护屏集成了保护、测控、电能质量监测功能，为光伏运行监控主站与分布式光伏发电设备之间的建立了通信桥梁，起到“承上启下”的作用，可以遥信、遥测、电度、电能质量等信息，并接受主站的遥控分合闸、遥调等命令。
        适用范围: 光伏综合保护测控屏主要用于分布式光伏发电10KV/35KV光伏发电并网系统中。
        屏柜组成:故障解列装置1台，故障解列装置1台、频率电压紧急控制装置1台;电能质量在线监测装置;2200*800*600的柜体1面、相关的辅助若干。
        主要作用:出现光伏孤岛效应、频率电压异常等故障时，能迅速切除并网开关、使本站和电网侧脱离，防止事故的扩大化。同时监测并网点电能质量的状态，防止电能质量不稳给电网和光伏造成冲击。
        通讯功能:光伏并网综合保护测控屏具备103通讯规约、MODBUS RTU规约，以太网口;485口；1路B码对时口，可与光伏监控系统链接，组成完善的光伏自动化无人值守系统。

    3.5 公用测控装置

        公用测控装置主要监视站内一次二次设备信号，比如开关刀闸位置，断路器各类报警信号，保护装置发送的保护动作以及告警信号，线路及母线等间隔的电压电流。还有就是对开关刀闸进行远方遥控合分功能。同时可以采集电压电流信号，将采集的数据信号上传到后台监控系统中，监测光伏电站的运行状况，实现远程控制功能，数据处理与分析，无人值守功能，故障预警与处理，自检与自修复功能以及完善的防雷击和接地设计以及抗干扰措施等功能。

    3.6 电能质量监测装置

        适用范围:多通道的A类电能质量在线监测装置，主要用于以光伏发电/风力发电为首的新能源发电系统中，用于测量分析公用电网供到用户端的交流电能质量，其测量分析:电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡度、电网谐波、间谐波。主要功能:用于测量和监视系统频率、三相电压不平衡度、电压偏差、频率偏差、电压基波有效值和真有效值、电流基波有效值和真有效值、视在功率、有功功率、无功功率、2-63次谐波、50次间谐波、功率因数等电能质量国标规定的参数。通讯功能: 提供标准的RS485通讯接口和MODBus通讯协议，方便组网和进行信息传输，另配置2路以太网接口。可完成对后台监控系统和调度系统的数据上送。

    3.7 并网柜

        并网柜主要由刀闸、断路器及有关的控制元件组成，光伏并网柜作为光伏电站的总出口存在于光伏系统中，是连接光伏电站和电网的配电装置，可以保护、计量光伏发电的总量，方便故障检修管理，提高发电系统的安全性和经济效益。具备检失压分闸、检有压合闸、过流保护、过电压保护、孤岛保护、防逆流保护、谐波治理、无功补偿等多项保护功能，同时具备显示光伏发电系统运行参数和状态指示，与光伏并网逆变器配套使用可组成一套完整的光伏发电系统解决方案。
        采用先进技术：可选配电能质量治理设备（APF、SVG），可针对现场电力问题（谐波、功率因数等）针对性治理；
        自动化程度高：可以在不需要人干预的前提下，根据电压情况自动长时间稳定运行，配置有自动分合闸断路器；
        灵活：交流（逆变器）输入路数可根据实际情况设计成多路；
        安全：具备检失压跳闸，检有压合闸、防雷器保护、孤岛保护等多种保护功能，电能计量表配置铅封装置；
        可靠：主电路采用全铜设计，大幅减少潜在故障点，与电网可视断点设计（大电流刀闸）；
        智能：可采集电压、电流、频率、有功功率、无功功率，并使用ModBus-RTU通讯协议，通过RS485通讯接口实现本地/远程数据监控。
配置原则：
小型分布式光伏方案（380V/400KW）
        1、并网电压：380V
        2、并网容量（单个并网点）：400KW以内
        3、接入方式：公共电网配电室或箱变低压侧母线端

中型分布式光伏方案（10KV/6MW）
        1、并网电压：10KV
        2、并网容量（单个并网点）：6MW以内
        3、接入方式：公共电网10KV环网柜间隔

大型分布式光伏方案（35KV/20MW）
        1、并网电压：35KV
        2、并网容量（单个并网点）：20MW以内
        3、接入方式：公共电网110KV（220KV）变电站35KV间隔

集中式光伏方案（220KV/200MW）
        1、并网电压：220KV
        2、并网容量（单个并网点）：200MW以内
        3、接入方式：公共电网500KV变电站220KV间隔

    3.8 视频安防监控系统

        视频监控系统主要考虑对全站主要电气设备、关键设备安装地点以及周围环境进行全天候的图像监视，以满足电力系统安全生产所需的监视设备关键部位的要求，同时，该系统可实现光伏电站安全警卫的要求。
视频监控系统监视范围如下：
        （1）实现对光伏电站区域内场景情况的远程监视。
        （2）监视各主要室内环境 (中控室、配电室、站用变室、逆变器等)的情况。
        （3）监视站内电池组件、逆变器、10kV 设备区等重要设备的外观运行状态。
        （4）对光伏电站站内关键部位进行防火、防盗自动监控，可进行周界、室内、门禁的报警安全布控，如光伏电站围墙、综合楼大门等。
        （5）光伏电站现场的图像信息可供安监、保卫等其他部门利用。
        （6）光伏电站的图像信息应能经通信网络实时上传上级调度和管理部门。
视频监控典型配置清单如下：

    3.9 微机五防系统

        强制性五防闭锁。对一次设备加装锁具，对其操作实施强制闭锁，通过模拟、预演，可检验、打印和传输操作票，运行人员可按照倒闸操作票的顺序，模拟预演后对设备进行操作，避免正常情况下由于操作顺序不当而引起各种电气设备误操作。同时还可实现旁路母线充电、倒母线操作、线路侧验电、就地或远方操作等复杂闭锁功能。
        设备对位。系统可通过显示屏上的模拟元件直观地反映系统的工作状态，且通过记忆对位的方式或通过与监控通讯，接收监控系统发来的实遥信，检测显示屏上各元件的状态是否与实际设备的运行状态一致，若不一致时则自动对位刷新状态。
        五防模拟操作。模拟操作时，在防误装置主机上，按照倒闸操作任务进行模拟预演，检验操作票是否正确，若操作错误，则在显示器上显示相应信息并同时发出音响报警，达到了防止各种误操作的目的，同时也起到了仿真培训的作用。
        发送和存储操作票。模拟预演结束后，微机五防系统将正确的操作内容（一次操作票）自动存储并传输到电脑钥匙中，该操作票中包含了所涉及的一次及二次设备操作全部内容。
        五防闭锁操作。运行人员依据电脑钥匙所显示的设备号，进行倒闸操作，电脑钥匙对违反五防规定或与操作票不符的操作实现强制闭锁，通过其内部固化的闭锁逻辑来判断错误操作的类型，并以语音提示及液晶显示方式警告操作人员。