關鍵詞：煤(méi)礦；分布(bù)式光伏；係(xì)統(tǒng)方(fāng)案

1.                      項(xiàng)目概(gài)述(shù)

鄂(è)托(tuō)克(kè)旗巴(bā)音烏(wū)蘇六保(bǎo)煤礦5MW分布(bù)式光伏項(xiàng)目(mù)（以下(xià)簡稱(chēng)“本項(xiàng)目"）場(cháng)址位(wèi)於內蒙古鄂爾(ěr)多斯市(shì)六保煤礦排土場，是接入客(kè)戶內(nèi)部(bù)電網(wǎng)，選擇(zé)自(zì)發自用(yòng)，餘(yú)電上網的分布(bù)式(shì)新(xīn)能源發電(diàn)項目(mù)。

本項目利用煤礦廠(chǎng)區內閒置排土場安(ān)裝光(guāng)伏(fú)組件(jiàn)，排(pái)土場(cháng)總麵(miàn)積(jī)約(yuē)4.6萬(wàn)平方米(mǐ)，工程實際安裝容量4.9995MWp。光伏組件經逆變器將(jiāng)直流電轉(zhuǎn)換成交流電後，分(fēn)別接(jiē)至(zhì)1#，2#箱變低壓開(kāi)關櫃(guì)，經(jīng)箱(xiāng)變(biàn)升壓後(hòu)以2路(lù)集電綫(xiàn)路(lù)匯(huì)入新增電纜分支(zhī)箱(xiāng)，由電纜分(fēn)支(zhī)箱以1回(huí)集(jí)電(diàn)綫路(lù)送出至(zhì)新增(zēng)10KV升壓(yā)站(zhàn)，根據接(jiē)入係統(tǒng)方案，開(kāi)關(guān)站(zhàn)新(xīn)出1回10kV電(diàn)纜(lǎn)綫(xiàn)路(lù)，接(jiē)至(zhì)10kV原(yuán)配電室備(bèi)用開(kāi)關進行並網。

本項(xiàng)目致(zhì)力於打(dǎ)造一套智能的分布式光伏監控係統。通訊管理機實(shí)現設備(bèi)間(jiān)通(tōng)信與數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程(chéng)監控(kòng)，Acrel-1000DP軟(ruǎn)件采集(jí)分析(xī)光(guāng)伏(fú)數據，通過(guò)界麵(miàn)直觀展示設(shè)備運(yùn)行狀態，繼電(diàn)保(bǎo)護裝置確保設(shè)備安全，電(diàn)能質(zhì)量(liáng)在綫監(jiān)測裝置(zhì)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)情況(kuàng)，遠(yuǎn)動上傳設(shè)備完成(chéng)數據(jù)無綫安(ān)全(quán)上送。

2.                      分(fēn)布(bù)式光伏設計

本項目光伏(fú)接入(rù)鄂托克旗東辰(chén)匯通(tōng)礦(kuàng)業有(yǒu)限責任公司10kV配電(diàn)室，進(jìn)綫(xiàn)電(diàn)源為110kV盤山(shān)變913備(bèi)用綫(xiàn)。分布(bù)式(shì)光伏(fú)電(diàn)站組(zǔ)件(jiàn)采用平(píng)鋪設(shè)計，使用(yòng)單(dān)晶(jīng)矽組件550Wp組件9090片，320kW組串(chuàn)式並網型逆變器(qì)13台，2500kVA變壓器2台，總容量為5000kVA。

1#箱(xiāng)變光伏發電子(zǐ)單元係統中(zhōng)，裝(zhuāng)機容量(liáng)為(wéi)22688.4KWp，由4888塊光伏組(zǔ)件組(zǔ)成(chéng)188個組(zǔ)串(chuàn)，每(měi)25/27/28路組串接至(zhì)1台(tái)光(guāng)伏逆(nì)變器(qì)，共7台逆變(biàn)器(qì)；2#箱變光(guāng)伏發電子(zǐ)單元係(xì)統中(zhōng)，裝(zhuāng)機容量(liáng)為2311.1KWp，由4202塊(kuài)光伏組件組成159個(gè)組(zǔ)串，每26/27/28路組串(chuàn)接至1台光伏(fú)逆變(biàn)器，共(gòng)6台逆變器(qì)。

圖(tú)2.1 光(guāng)伏接入係(xì)統(tǒng)示(shì)意(yì)圖

圖2.2 1#箱變(biàn)光伏(fú)發(fā)電(diàn)子(zǐ)係(xì)統(tǒng)圖(tú)

圖2.3 2#箱(xiāng)變(biàn)光(guāng)伏發電子(zǐ)係統(tǒng)圖

圖2.4 光伏(fú)組(zǔ)件(jiàn)布置圖

3.                      技(jì)術(shù)方案

本項(xiàng)目建(jiàn)設分布式光(guāng)伏發電係統，所發(fā)電(diàn)量為自發(fā)自用，餘(yú)電上網(wǎng)的(dí)模式，光伏發(fā)電經(jīng)逆(nì)變器(qì)，箱變升壓至10kV，並網(wǎng)接入(rù)10kV電(diàn)網原有綫路(lù)。10kV配電部(bù)分(fēn)新建10KV光伏進綫(xiàn)櫃1回，10kV光(guāng)伏(fú)並(bìng)網櫃1回(huí)，10kV計量櫃(guì)1回，10kVPT櫃(guì)部分(fēn)二次(cì)綫(xiàn)。

本(běn)項(xiàng)目以Acrel-1000DP分布(bù)式光(guāng)伏(fú)監控(kòng)係統為(wéi)核(hé)心(xīn)，結(jié)合一係列(liè)設(shè)備(bèi)和(hé)技術，搭配組(zǔ)屏，就地安(ān)裝(zhuāng)的(dí)繼電保(bǎo)護裝(zhuāng)置(zhì)，電能(néng)質量在綫監(jiān)測(cè)裝(zhuāng)置，通(tōng)訊管理機以及(jí)遠(yuǎn)動上(shàng)傳(chuán)調度的相關(guān)設(shè)備和煙(yān)霧(wù)傳感器，形成了(liǎo)一(yī)個集成化的綜(zōng)合(hé)監控係(xì)統。該係(xì)統不(bù)僅(jǐn)能(néng)夠直(zhí)觀地(dì)掌握(wò)光伏電站的運(yùn)行狀態和發(fā)電(diàn)效率(shuài)，還(huán)能對(duì)發電綫(xiàn)路(lù)進(jìn)行(háng)實時監測(cè)和故障(zhàng)保護，確(què)保設備的安(ān)全(quán)運(yùn)行，降(jiàng)低因故障帶來(lái)的經濟損失(shī)；電(diàn)能在綫(xiàn)監(jiān)測(cè)裝(zhuāng)置可以及(jí)時(shí)發現並記(jì)錄(lù)電(diàn)壓波動，諧(xié)波(bō)等問(wèn)題；此(cǐ)外項目還配備了煙霧傳(chuán)感器(qì)，實時監測配電房內潛在的火災(zāi)威(wēi)脅(xié)，並(bìng)在(zài)煙(yān)霧濃度觸(chù)發(fā)報(bào)警(jǐng)時(shí)上傳信息到後台係統(tǒng)。

3.1.                      二(èr)次(cì)電氣設(shè)備(bèi)

1）綫(xiàn)路保護(hù)裝置

綫路保護裝(zhuāng)置(zhì)主要(yào)功能是確保(bǎo)電氣(qì)設(shè)備(bèi)的安(ān)全運行(háng)。裝置(zhì)實時監(jiān)測電(diàn)流，電(diàn)壓等電(diàn)氣參數，一旦檢測到(dào)異常(cháng)，如過(guò)載，短(duǎn)路或(huò)接(jiē)地故(gù)障，綫路保(bǎo)護裝(zhuāng)置會(huì)迅速(sù)切斷(duàn)電源(yuán)，從而防止設(shè)備(bèi)損壞(huài)和火災(zāi)風險。

2）防孤島裝置

防孤(gū)島裝置其(qí)主(zhǔ)要功能是(shì)防止在電(diàn)網故(gù)障(zhàng)或異常情況下(xià)，光(guāng)伏發(fā)電站(zhàn)與(yǔ)主(zhǔ)電(diàn)網(wǎng)隔(gé)離(lí)而形成孤(gū)島(dǎo)現象，孤(gū)島現象(xiàng)會導致局(jú)部(bù)電力供應(yīng)不穩定，甚(shèn)至引(yǐn)發安全隱患(huàn)。防孤島(dǎo)裝置通過實時監(jiān)測(cè)電網的運(yùn)行(háng)狀(zhuàng)態(tài)，檢(jiǎn)測電流(liú)，電(diàn)壓(yā)，頻率等參數，當發(fā)現(xiàn)係統出現異常時(shí)，能夠迅(xùn)速切斷(duàn)孤(gū)島區域與(yǔ)主(zhǔ)電網(wǎng)的連接，確保電(diàn)力係統的(dí)整體(tǐ)安(ān)全(quán)與穩定(dìng)。此外，防孤(gū)島裝置(zhì)還具(jù)備(bèi)自恢復功(gōng)能(néng)，在故障排除後(hòu)，可以自動(dòng)恢復與主(zhǔ)電網的(dí)連(lián)接(jiē)，確(què)保電(diàn)力供(gōng)應的連續(xù)性(xìng)，此裝置為光(guāng)伏(fú)並(bìng)網提(tí)供(gōng)了安(ān)全的環(huán)境(jìng)。

3）電能(néng)質(zhì)量(liáng)在綫(xiàn)監測(cè)裝置

電能(néng)質量(liáng)在綫監測裝置(zhì)是一(yī)種用(yòng)於(yú)實時監測和(hé)分(fēn)析電(diàn)力係(xì)統中(zhōng)電能(néng)質量的高科技設(shè)備(bèi)。其主要(yào)功能(néng)包(bāo)括對電(diàn)壓，電(diàn)流(liú)，頻率(shuài)，諧(xié)波，閃(shǎn)變，波動(dòng)等(děng)關鍵(jiàn)電能(néng)質量參數(shù)進(jìn)行準確測量和記(jì)錄。裝置能(néng)夠及時識(shí)別出電(diàn)能質量問題，如電壓(yā)波動，諧波(bō)汙(wū)染及(jí)瞬態(tài)電壓等(děng)，從(cóng)而為(wéi)電(diàn)力(lì)用戶(hù)提供有(yǒu)效的(dí)改進(jìn)建議。

3.2.                      運動通(tōng)訊(xùn)設(shè)備

1）對(duì)時(shí)裝置(zhì)

全球定位係統（GPS）和中(zhōng)國(guó)的(dí)北鬥導(dǎo)航係(xì)統通過提供高精度的(dí)時間(jiān)信(xìn)號(hào)，幫助係統實現設備(bèi)間(jiān)的(dí)協(xié)調(tiáo)與同步(bù)，降(jiàng)低了因時間誤差引發的(dí)故障風險，方(fāng)便(biàn)分析(xī)問題時(shí)可(kě)以準確(què)定(dìng)位。

2）縱向(xiàng)加密裝置(zhì)

縱(zòng)向(xiàng)加(jiā)密裝置(zhì)提(tí)升了數據上(shàng)傳(chuán)的(dí)安全(quán)性。通(tōng)過采用加密(mì)技(jì)術，縱(zòng)向加密裝(zhuāng)置(zhì)能夠(gòu)有(yǒu)效保(bǎo)護電力數(shù)據在傳(chuán)輸過程中的(dí)安(ān)全，防(fáng)止(zhǐ)數據(jù)被惡(è)意(yì)篡(cuàn)改或(huò)竊(qiè)取。

3）遠動通訊管(guǎn)理機(jī)

遠動(dòng)通(tōng)訊管理機是(shì)一種用(yòng)於監控(kòng)和(hé)控(kòng)製遠程設(shè)備(bèi)的(dí)專(zhuān)業(yè)設備(bèi)，其主要功能包括(kuò)數據采(cǎi)集，實時監(jiān)測，故(gù)障報警(jǐng)和遠程(chéng)控製(zhì)等。通過(guò)與(yǔ)各(gè)類傳感(gǎn)器(qì)和(hé)執(zhí)行器的連(lián)接，遠動(dòng)通訊管理機能夠實時獲(huò)取設(shè)備的運(yùn)行(háng)狀態和(hé)環(huán)境(jìng)參數(shù)，為(wéi)用(yòng)戶(hù)提供(gōng)數據(jù)信息支(zhī)持。該設備也具備(bèi)*的通訊(xùn)功(gōng)能，能夠通過多(duō)種(zhǒng)通(tōng)訊協議(yì)與(yǔ)係(xì)統(tǒng)進(jìn)行(háng)數(shù)據交(jiāo)互(hù)，實現對設備的遠程管(guǎn)理(lǐ)和故障(zhàng)診(zhěn)斷(duàn)。

4.                      係統結(jié)構

該(gāi)係統結構采(cǎi)用(yòng)分(fēn)層分(fēn)布(bù)式(shì)，整(zhěng)個係(xì)統分(fēn)成(chéng)站控層(céng)，通信管(guǎn)理(lǐ)層(céng)和間隔(gé)層(céng)，在(zài)站控層，通(tōng)信管(guǎn)理(lǐ)層及網絡(luò)失效(xiào)的(dí)情況(kuàng)下，間隔層仍能獨(dú)立完成間隔(gé)層(céng)的監測和斷(duàn)路器控製(zhì)功能。

站(zhàn)控層(céng)設備(bèi)負(fù)責(zé)整(zhěng)個係統(tǒng)的集中監(jiān)控，一般(bān)由(yóu)主機，打(dǎ)印(yìn)機以(yǐ)及(jí)其它網絡設(shè)備組成(chéng)。

通訊(xùn)管理層負(fù)責(zé)與(yǔ)間隔(gé)層設(shè)備(bèi)通(tōng)訊(xùn)並(bìng)進行數(shù)據(jù)采(cǎi)集，對數(shù)據進行(háng)接收(shōu)，發送。通(tōng)訊管(guǎn)理機是(shì)全(quán)係統信息的(dí)中心，通訊(xùn)管(guǎn)理機(jī)采(cǎi)用與繼(jì)電(diàn)保(bǎo)護裝(zhuāng)置(zhì)同一品牌(pái)的設備(bèi)。

間(jiān)隔(gé)層(céng)配置具(jù)備測(cè)控(kòng)，保護(hù)及通訊(xùn)功能的繼電(diàn)保護裝置，可以(yǐ)直接安(ān)裝在開關櫃(guì)或(huò)者組(zǔ)屏(píng)安裝，各繼電(diàn)保護裝置和通訊管(guǎn)理層(céng)以開放型總綫式(shì)標準通訊網絡(luò)進行信息交換和完成(chéng)各(gè)項(xiàng)指令。

圖(tú)4.1係統網絡(luò)示意圖

項(xiàng)目(mù)配置(zhì)設(shè)備(bèi)清(qīng)單如下(xià)表(biǎo)所示(shì)：

表(biǎo)4.1 方案設備(bèi)列表(biǎo)

5.                      現場圖片(piàn)

6.                      係統(tǒng)功能

6.1.                      光伏(fú)監(jiān)測

係(xì)統(tǒng)通(tōng)過實(shí)時采集光伏發(fā)電(diàn)係(xì)統(tǒng)的關鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括光伏組(zǔ)件的輸(shū)出電壓，電流，功率，發電量(liáng)以及環境參(cān)數如(rú)溫度(dù)，濕(shī)度(dù)，光(guāng)照強(qiáng)度等(děng)，實現(xiàn)對(duì)光(guāng)伏電(diàn)站(zhàn)的(dí)監控(kòng)。能夠(gòu)通過分(fēn)析處(chǔ)理，提供實時的性(xìng)能評估(gū)和(hé)故障(zhàng)診斷(duàn)，確保光伏係統(tǒng)的(dí)運行(háng)狀(zhuàng)態，同時(shí)支(zhī)持遠程(chéng)調度(dù)與維護(hù)，大(dà)大提(tí)升了光伏電(diàn)站(zhàn)的(dí)管(guǎn)理效(xiào)率(shuài)和安全性能(néng)。

圖5.1 光(guāng)伏(fú)監控(kòng)界麵

6.2.                      電能質量在(zài)綫(xiàn)監測(cè)

係統可以(yǐ)對整個(gè)供(gōng)電(diàn)係統(tǒng)的(dí)電(diàn)能(néng)質(zhì)量包(bāo)括穩態狀態(tài)和暫(zàn)態狀態進行持續監(jiān)測，使管(guǎn)理(lǐ)人(rén)員(yuán)實(shí)時(shí)掌握供(gōng)電(diàn)係統電能質量(liáng)情(qíng)況，以(yǐ)便(biàn)及時(shí)發現和(hé)消除(chú)供電不穩定因(yīn)素(sù)。在供電(diàn)係(xì)統主(zhǔ)界麵(miàn)上應能(néng)實時(shí)顯(xiǎn)示(shì)各(gè)電能質量監(jiān)測點的(dí)監測裝(zhuāng)置(zhì)通信狀(zhuàng)態(tài)，各監測點(diǎn)的(dí)A/B/C相(xiāng)電(diàn)壓總畸變(biàn)率，三相電(diàn)壓不平(píng)衡度(dù)百(bǎi)分(fēn)比(bǐ)和正序/負序(xù)/零序電壓(yā)值，三相電流不平衡(héng)度百(bǎi)分比和正序(xù)/負序/零(líng)序電流(liú)值(zhí)。

圖5.2 電能質量穩態數(shù)據(jù)監測(cè)界(jiè)麵

6.3.                      逆變器監測(cè)

逆(nì)變器數據(jù)監(jiān)測功能(néng)是(shì)光(guāng)伏(fú)發(fā)電(diàn)監控係(xì)統中(zhōng)的(dí)一個關鍵組成部分(fēn)，它負(fù)責收集，分析和處理逆(nì)變(biàn)器的(dí)運(yùn)行(háng)數據(jù)，包(bāo)括(kuò)電壓(yā)，電(diàn)流(liú)，功率(shuài)和溫(wēn)度等參(cān)數，以(yǐ)確保光(guāng)伏(fú)發(fā)電(diàn)係(xì)統的穩定運行(háng)和(hé)性能。通過(guò)數據監測(cè)，用戶可(kě)以(yǐ)及時(shí)發現係統異常，進行故障(zhàng)診(zhěn)斷(duàn)與維護，提高(gāo)係統(tǒng)的(dí)整(zhěng)體(tǐ)效率與可(kě)靠性。

圖(tú)5.3 逆(nì)變(biàn)器(qì)監(jiān)測界麵

7.                      結(jié)語

隨(suí)著物聯(lián)網技術的發(fā)展，越(yuè)來越多的智(zhì)能監控解(jiě)決方案被(bèi)應(yīng)用於(yú)分布式光伏發(fā)電領域，推(tuī)動(dòng)其(qí)向(xiàng)更(gēng)智能的(dí)方向發展。Acrel-1000DP分(fēn)布式光(guāng)伏(fú)監控係統通過(guò)實時(shí)采集(jí)，分析和處(chǔ)理光伏發(fā)電(diàn)站(zhàn)的(dí)數(shù)據(jù)，對整(zhěng)個發電過程進行監控和(hé)管理，確保發電係(xì)統的安全(quán)，穩定運行，同時，該係(xì)統(tǒng)還具(jù)備(bèi)*的數據分析能力，可(kě)以為運營維(wéi)護提供(gōng)科(kē)學依(yī)據，優(yōu)化光伏發電的整體性能(néng)，這不僅提(tí)升(shēng)了光伏發電(diàn)的(dí)經濟效(xiào)益，也為可再生(shēng)能源的廣(guǎng)泛(fàn)應(yīng)用奠定了(liǎo)堅實的(dí)基礎。

參考(kǎo)文獻(xiàn)

[1] 謝誼.我(wǒ)國光(guāng)伏產業現狀與可持(chí)續(xù)發展(zhǎn)策(cè)略研究[J].工(gōng)程(chéng)技(jì)術(shù):全(quán)文版(bǎn), 2016(5):00220-00220.

[2] 黃曉明.分(fēn)布式光(guāng)伏並(bìng)網中(zhōng)電(diàn)能質量的(dí)監測及(jí)改(gǎi)善(shàn)研究(jiū)[D].華(huá)北(běi)電(diàn)力大學(xué),2014.DOI:10.7666/d.Y2658373.

[3] 韓智海.分布(bù)式(shì)光(guāng)伏並網發(fā)電係統接(jiē)入(rù)配電(diàn)網(wǎng)電能(néng)質(zhì)量分析(xī)[D].山東大學(xué),2014.