分布式光伏发电系统就地监控与运维解决方案

一、 分布式光伏发电系统现状

我国太阳能十分丰富，在政府大力扶持光伏发电产业的当下，光伏发电相关技术均得到了长足的进步，其中，具代表性的是分布式光伏发电技术。其优势主要是能够解决各地区日照长度、太阳能储能不均的情况，通过对各构件进行科学布设的方式，使太阳能得到充分开发，在利用该技术对光伏发电相关项目进行开发时，仍有亟待解决的问题存在，例如，有相关人员未能做到严格管控组件质量，导致不达标组件进入项目，使发电系统的稳定性和安全性受到负面影响，太阳能不稳定，光伏发电期间极易出线电网波动的情况，进而使发电系统难以正常运行。

现阶段亟待解决的问题主要包括一下两个:

(1)除特殊情况外，集中进行供电的配电网均存在电力辐射的情况，若配电网处于正常运行状态，其电压将沿功率传输方案缓慢下降，但运用分布式光伏发电技术后，电网内将形成多个电源节点，同时传输功率潮流的方向也发生了改变，使各个节点对应电压不断变化，导致电压偏压持续增大，进而对电网的安全性造成不利影响。

(2)若供电系统因故停止运行，但光伏发电仍处于供电状态，会造成孤岛现象，一般来说，孤岛现场主要分为非计划性和计划性两类，非计划孤岛往往难以预测。此外，考虑到电网难以做到有效控制孤岛输电频率和电压，随着孤岛现象存在时间的增加，其他设备受损的概率将大幅提高。

二、分布式光伏监控系统解决方案

按Q/GDW1480-2015《分布式电源接入电网技术规定》:分布式电源并网电压等级可根据各并网点装机容量进行初步选择，推荐如下:

8kw 及以下可接入220V;

8kW~400kW可接入380V;

400kW~6MW可接入10kV;

5MW~30MW以上可接入35kV。

最终并网电压等级应根据电网条件，通过技术经济比选论证确定。若高低两级电压均具备接入条件，优先采用低电压等级接入。

分布式光伏发电项目可以专线或T接方式接入系统。380V、10kV接入的分布式光伏发电可采用无线公网通信方式(光纤到户的可采用光纤通信方式)，但应采取信息安全防护措施。

分布式光伏发电系统应用

分布式光伏发电系统中装设的电力二次部分主要有继电保护及安全自动装置，如线路保护、安全自动装置、防孤岛保护防止孤岛效应带来的危害、UPS电源等设备，为满足调度自动化要求，需配置远动系统、对时设备及安全防护装置;为满足系统电量统计，需配置电能计量装置，如关口计量表、并网电能表、自用电计量电能表及采集终端等装置;为满足并网电能质量的要求，需要配置电能页量监测装置，监测光伏发电给电网带来的电压偏差危害，并及时系统报警进行整改;同时建立整个光伏系统的通信设备，满足系统的互联互通和可管理性。

三、分布式光伏发电系统功能介绍

3.1 概述

Acrel-1000DP分布式光伏监控系统，是我司根据电力系统自动化及无人值守的要求，总结国内外的研究和生产的先进经验，专门研制出的新一代分布式光伏监控系统。本系统具有保护、遥测、遥信、遥脉、遥调、遥控功能可实现无人或少人值守功能，为监控系统的安全、经济、可靠运行提供了全新的解决方案。

本系统采用分层分布式结构，整个监控系统在物理上分为两个层:站控层和间隔层。站级通信网络采用标准以太网及TCP/IP通信协议，物理媒介可以为光纤、网线、屏蔽双绞线等。系统支持ModbusRTU、Modbu: TCP、CDTEC60870-5-101、IEC60870-5-103、1EC60870-5-104、MQTT 等通信规约。

3.2 光伏监控总览

展示光伏电站名称、位置、逆变器数量等基本信息;统计当前光伏电站日、月、年发电量;按汇流数据分散分析每组光伏组件发电功率以及工作状态。

3.3 光伏组件监控

展示整个光伏阵列各个组件的电压、电流、功率等电参量信息;监测逆变器当前输入功率、输出功率、温度及当前状态等信息;监测逆变器交直流侧电参量信息。

3.4 光伏功率预测

光伏发电功率预测系统通过采集数值天气预报数据、实时环境气象数据、光伏电站实时输出功率数据、光伏组件运行状态等信息，可按照电网调度技术要求，实现标准格式的短期功率预测(预测光伏电站未来0h-168h的光伏输出功率，时间分辨率为15min)、超短期功率预测(预测未来15min-4h的光伏输出功率，时间分辨率为15min)，以及光伏电站实时气象数据、装机容量、投运容量、最大出力等信息的上报。

3.5 发电曲线分析

展示逆变器交流侧总有功功率曲线;展示逆变器直流侧电压曲线;展示当前光伏发电站所处环境温度曲线;综合分析环境对光伏发电的影响。

3.6 数据采集和处理

监控系统通过通信管理机实时采集光伏逆变器的模拟量状态量等信息量;通过公共接口设备接受来自其他通信装置的数据。

对所采集的实时信息进行数字滤波、有效性检查，工程值转换、人工置入等加工。从而提供电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、系统总功率、总发电量、温度等各种实时数据。

3.7 供电质量监测

针对分布式光伏发电并网提供提供高精度的电能质量监测与分析，针对并网点的电压谐波、电流谐波、电压间谐波、电流间谐波、三相电压不平衡度、电压波动与闪变及直流分量进行实时监测与分析，为用户的微电网系统运行提供可靠保障。

3.8 故障告警

对整个用户侧市电及光伏发电系统中的设备进行监视管理，如发生电压异常、频率异常、孤岛效应等故障时，及时发出报警，并通过就地保护装置进行实时控制。报警方式具有多种表现形式，包括弹窗、画面闪烁、声光报警器、语音、短信、电话等但不限于以上几种方式，用户根据自己的需要添加或修改报警信息。

四、典型硬件产品

4.1 AM5SE-IS微机保护装置

AM5SE-IS防孤岛保护装置主要适用于35kV、10kV及低压380V光伏发电、燃气发电等新能源并网供电系统。当发生孤岛现象时，可以快速切除并网点，使本站与电网侧快速脱离，保证整个电站和相关维护人员的生命安全。

4.2 APView500电能质量治理在线监测装置

APView500电能质量在线监测装置集谐波分析、波形采样、电压暂降/暂升/中断、闪变监测、电压不平衡度监测、事件记录、测量控制等功能为一体，能够满足通过0.4-35kV电压等级并网的分布式光伏发电系统要求，广泛适用于工业厂房、商业屋顶、物流基地、机场交通、高速服务区等行业的分布式光伏并网点电能质量监测。

五、典型案例

审核编辑 黄宇