光伏電站監(jiān)控系統專題論證報告

光伏電站監(jiān)控系統專題論證報告項目簡介項目概述本工程項目所在地位于貴州省安順市，工業(yè)園區(qū)內布置光伏的建筑共有55棟。光伏發(fā)電系統由光伏組件、逆變器、交流匯流箱，4臺10kV箱變，1個10kV開關站及系統內連接電纜、光纜，監(jiān)控系統，環(huán)境監(jiān)測系統，視頻監(jiān)系統及其他輔助設施組成。本工程為分布式光伏電站，光伏電站采用分塊發(fā)電集中送出方式，在廠區(qū)內現有的55棟建筑的屋面安裝光伏組件，新建1個中央監(jiān)控室。將55個光伏安裝單元根據在廠區(qū)內分布的情況，分為4個光伏發(fā)電子系統，每個子系統設置1臺10kV升壓變，其中容量1250kVA箱變1臺，容量2000kVA箱變2臺，容量31500kVA箱變1臺。4臺箱變高壓出線電纜分別輻射集電線路方式接入區(qū)域內新建10kV光伏匯流開關站，再由新建10kV匯流開關站以1回10kV電纜T接至園區(qū)原有10kV環(huán)網柜實現送出。項目電氣一次系統接線簡述光伏電站匯流開關站以1回10kV匯流線路接入廠區(qū)10kV環(huán)網柜，實現自發(fā)自用。光伏電站電氣主接線詳見電氣附圖1：光伏電站10kV系統主接線圖。工程建設規(guī)模及特點項目建設規(guī)模本工程裝機容量為8.578MWp,光伏組件安裝數量共計26808塊，光伏組件采用320Wp單晶硅光伏組件；光伏電站中央監(jiān)控室為租用園區(qū)綜合樓已有房間。項目建設特點本工程建設特點主要包括： 光伏陣列較分散； 光伏陣列光伏組件安裝類型較多； 光伏電站容量較小（<30MWp）,并網電壓較低（10kV）；監(jiān)控系統設計監(jiān)控系統設計原則本期光伏發(fā)電系統按“無人值班、有人值守”的原則設計，按運行人員定期或不定期巡視的方式運行。根據招標文件要求，本工程開關站綜自系統與光伏發(fā)電監(jiān)控系統分開設置。光伏電站安裝一套10kV開關站綜自系統，該系統是站內綜合自動化的通訊樞紐，是全所的信息綜合點，它負責獲取10kV開關站的測量數據和狀態(tài)信號，并對所得信息作匯總、分析、存貯和報告輸出，同時還負責與遠方調度之間的聯系，實現數據、狀態(tài)量的傳輸和控制命令的傳達，另外，它還與電子式電表、直流電源系統、圖像監(jiān)控系統等其它智能模塊或設備相連接，共同完成全站的綜合自動化管理功能。此外，安裝一套光伏發(fā)電及運維管理監(jiān)控系統，負責獲取組串式逆變器的測量數據和狀態(tài)信號，并對所得信息作匯總、分析、存貯和報告，通過應用軟件平臺對電站設備進行故障診斷，另外，該系統還將智能型交流防雷匯流箱和10kV箱變測控裝置的數據一起送至監(jiān)控后臺，并且通過通信方式對箱變低壓側斷路器進行遠程操作。兩套監(jiān)控系統設備布置在光伏電站監(jiān)控室內。監(jiān)控系統設計內容1計算機監(jiān)控系統（1）開關站計算機監(jiān)控系統監(jiān)控范圍主要包括以下幾個部分：10kV開關站、直流及UPS系統、低壓站用電系統。（2）計算機監(jiān)控系統的內容按當地電網要求配置開關站計算機監(jiān)控系統，采用運行數據采集、顯示、數據傳輸等的綜合監(jiān)控系統。負責實現開關站開關柜所有具備通信能力設備的數據采集、傳輸、監(jiān)視、控制、報警、分析、存儲、報表等功能，并負責與電網調度通信、南方電網綜合能源公司集控主站通信。通過網絡內信息數據的流動，采集上述系統全面的電氣數據進行監(jiān)測，以采集的數據為基礎進行分析處理，建立實時數據庫、歷史數據庫，完成報表制作、指標管理、保護定值分析與管理、設備故障預測及檢測、設備狀態(tài)檢修等電站電氣運行優(yōu)化、控制及專業(yè)管理功能。（3）計算機監(jiān)控系統的結構計算機監(jiān)控系統為開放式分層、分布式結構，可分為站控層、網絡層和間隔層。站控層為全站設備監(jiān)視、測量、控制、管理的中心，通過光纜或屏蔽雙絞線與間隔層相連。間隔層按照不同的電氣設備，分別布置在對應的開關柜內，在站控層及網絡失效的情況下，間隔層仍然獨立完成間隔層設備的監(jiān)視和斷路器控制功能。計算機監(jiān)控系統通過遠動工作站與調度中心通訊。站控層主要設備包括主機操作員工作站、遠動工作站、網絡交換機、通信管理機、打印機、GPS同步時鐘對時、公用測控裝置、AGC/AVC控制；網絡層主要設備包括網絡設備及規(guī)約轉換接口等；間隔層主要設備為10kV保護測控裝置。（4）計算機監(jiān)控系統的主要功能1）數據采集與處理功能2）安全檢測與人機接口功能3）運行設備控制、斷路器及隔離開關的分合閘操作、廠用系統的控制功能4）數據通訊功能5）系統自診斷功能6）系統軟件具有良好的可修改性，可增減或改變軟件功能及升級7）自動報表及打印功能8）時鐘系統本工程配置1臺操作員站，該操作員工作站兼做工程師工作站，另外配置打印機1臺、語言報警音響1套。本電站選用1套5kVA的UPS裝置，作為服務器、工作站交流供電電源。2光伏發(fā)電設備及逆變器的計算機監(jiān)控1) 光伏發(fā)電計算機監(jiān)控系統監(jiān)控范圍包括以下幾個部分：光伏組件陣列（光伏組件）、組串式逆變器、智能交流匯流箱、10kV箱變。2) 組串式逆變器采用逆變器廠家配套專用數據采集器，智能交流匯流箱、10kV箱變配有智能監(jiān)控單元，可通過RS485或以太網通信接口接入數據采集器，光伏組件電量信號由逆變器實施監(jiān)控，智能交流匯流箱和箱變測控裝置信號通過通訊管理機將數據協議轉換成符合電力系統的傳輸協議，由光伏監(jiān)控系統采集；該監(jiān)控系統對信號進行分析處理，并對太陽能電池組件進行故障診斷和報警。運行數據和處理結果通過通信控制層直接傳輸到站控層，由運行人員進行集中遠方監(jiān)視和控制。3) 太陽能電池組件及逆變器配置監(jiān)控系統功能如下：計算機監(jiān)控系統對各太陽電池組串及逆變器進行監(jiān)控和管理，在LCD上顯示運行、故障類型、實時功率、電能累加等參數。由計算機控制太陽能電池組件及逆變器與電力系統軟并網，控制采用鍵盤、LCD和打印機方式進行人機對話，運行人員可以操作鍵盤對太陽能電池組件及逆變器進行監(jiān)視和控制。太陽能電池組件及逆變器設有就地監(jiān)控裝置，可同樣實現集中控制室微機監(jiān)控的內容。太陽能電池組件及逆變器的保護和檢測裝置由逆變器廠家進行配置，如：溫度保護、過負荷保護、電網故障保護和傳感器故障信號等。保護裝置動作后逆變器自動判斷電網運行狀況，自動降負荷并脫離電網，具有防孤島功能，并發(fā)出信號。太陽能電池組件及逆變器的遠程監(jiān)控系統在中控室實現，中控室計算機設有多級訪問權限控制，在權限的人員才能進行遠程操作。顯示內容包括：直流電壓；直流電流；直流功率；交流電壓；交流電流；交流功率；逆變器機內溫度；時鐘；頻率；功率因數；當前發(fā)電功率；日發(fā)電量；累計發(fā)電量；每天發(fā)電功率曲線圖。監(jiān)控所有逆變器的運行狀態(tài)，采用聲光報警方式提示設備出現故障，可查看故障原因及故障時間。4) 智能交流匯流箱監(jiān)控采用智能匯流箱柜內智能多功能電力儀表帶通訊接口RS485）接入光伏電站監(jiān)控系統，通過通信控制層上傳至光伏電站監(jiān)控層，在監(jiān)控室操作員工作站LCD顯示器上顯示，由光伏電站運行人員進行集中遠方監(jiān)視。主要監(jiān)控顯示參數包括：出線斷路器合閘狀態(tài)浪涌保護器動作狀態(tài)匯集出線交流電壓匯集出線交流電流匯集出線頻率匯集出線有功功率匯集出線無功功率匯集出線有功電能匯集出線無功電能5) 低壓配電柜為二次匯流裝置，安裝于10kV箱變內，僅設就地監(jiān)控裝置，不單設計算機監(jiān)控設備。310kV箱變與10kV開關站的監(jiān)控（1）10kV箱變監(jiān)控本電站設有4套10kV箱變。每個箱變的高壓側配置有熔斷器+負荷開關，二次監(jiān)控設備配有箱變測控裝置，變壓器本體配置有變壓器本體溫控儀。負荷開關采取就地控制方式，其位置信號及熔斷器狀態(tài)信號均送至光伏電站中央監(jiān)控室。同時箱變測控裝置可以監(jiān)測高壓柜內電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數、有功電能、無功電能等參數，且具有遙控、遙測、遙信等“三遙”功能，可遠程分合箱變低壓側斷路器的功能，可上傳箱變高、低壓側開關位置信號等。變壓器本體測溫裝置，具有監(jiān)測變壓器本體繞組溫度功能，具有就地顯示與遠方上傳功能，既可在就地箱式變電站監(jiān)測變壓器本體溫度，也可在遠程操作站監(jiān)控變壓器本體溫度參數。變壓器本體測溫裝置通通訊接口接入通訊管理機，數據上傳至光伏電站操作員站，供光伏電站操作人員監(jiān)測。此外，10kV箱式變應具有“五防”功能，可通過變壓器高壓側高壓配電裝置內的箱變測控裝置監(jiān)測箱式變電站內運行狀態(tài)，并上傳至遠程工作站內監(jiān)控系統，供光伏電站運行人員進行集中遠方監(jiān)視。（2）光伏電站開關站監(jiān)控本電站設有1座10kV光伏匯流開關站。開關站的高壓電纜進出線開關柜均配置有真空斷路器、10kV保護測控裝置。真空斷路器可以就地控制，也可通過計算機監(jiān)控系統實施后臺集中控制，其動作信號及狀態(tài)信號均送至光伏電站中央監(jiān)控室。同時每一回路10kV保護測控裝置均可以監(jiān)測高壓柜內電壓、電流、頻率、開關位置信號、保護動作信號等參數，且具有遙控、遙測、遙信等“三遙”功能，可遠程分合該開關站功能，可遠程監(jiān)控光伏電站光伏匯流開關站運行狀態(tài)，可上傳光伏電站光伏匯流開關站斷路器狀態(tài)信號。此外，10kV光伏電站光伏匯流開關站內高壓開關柜應具有“五防”功能，可通過開關站內高壓配電裝置內的保護測控裝置監(jiān)測斷路器及隔離開關、接地開關位置狀態(tài)，并上傳至遠程工作站內監(jiān)控系統，供光伏電站運行人員進行集中遠方監(jiān)視。4監(jiān)控電源（1）中央監(jiān)控室監(jiān)控電源為了給監(jiān)控室內各類服務器、工作站提供交流電源，本工程在中央監(jiān)控室設置一套5kVA交流UPS電源，UPS具有1路220V交流電源輸入和1路220V直流電源輸入回路，具有一套高頻開關，可切換工作與檢修電源狀態(tài)，且具有通訊功能，將UPS電源運行狀態(tài)（斷路器開合、電流、電壓等），上傳至光伏電站監(jiān)控系統，供光伏電站操作員監(jiān)控使用；該5kVA交流UPS電源正常由站用交流電源供電，交流電源失電時，由直流電源供電，由整流裝置整流后供監(jiān)控系統使用；直流電源采用100Ah免維護鉛酸蓄電池提供，蓄電池與UPS逆變整流裝置共柜設置；UPS電源不間斷供電時間不小于2h。（2）光伏匯流開關站監(jiān)控電源10kV光伏匯流開關站保護測控裝置電源、合閘電源、控制電源均采用交流220V，開關站內小變壓器供電。照明、加熱等交流輔助電源開關站內小變壓器供電。5監(jiān)控裝置（1）監(jiān)控裝置包括監(jiān)控主機、監(jiān)控軟件和顯示設備。本系統采用高性能PC機作為系統的監(jiān)控主機，配置光伏并網系統多機版監(jiān)控軟件，采用RS485或Ethernet通訊方式，可以實時獲取所有并網逆變器的運行參數和工作數據，并對外提供以太網遠程通訊接口。（2）監(jiān)控主機采用主流配置。（3）并網系統的網絡版監(jiān)控軟件功能如下：實時顯示電站的當前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計總發(fā)電量、累計CO2總減排量以及每天發(fā)電功率曲線圖；可查看每臺逆變器的運行參數，主要包括（但不限于）：直流電壓直流電流交流電壓交流電流逆變器機內溫度時鐘頻率當前發(fā)電功率日發(fā)電量累計發(fā)電量累計CO2減排量每天發(fā)電功率曲線圖監(jiān)控所有逆變器的運行狀態(tài)，采用聲光報警方式提示設備出現故障，可查看故障原因及故障時間，監(jiān)控的故障信息至少包括以下內容：電網電壓過高電網電壓過低電網頻率過高電網頻率過低直流電壓過高逆變器過載逆變器過熱