安科瑞 陳聰

摘 要：分布式光伏發電就是將太陽能光伏板分散布置在各個區域，通過小規模、模塊化的方式實現電能的并網或獨立使用，這種發電方式具有就近發電、就近并網、就近轉換、就近使用的特點。近年來，技術進步和政策支持推動了光伏組件的成本持續下降，使得分布式光伏監控系統在住宅、商業及工業等多個領域得到了廣泛應用。在當前全球能源轉型的背景下，提升能源利用效率和優化管理流程是很多新能源科技公司面臨的迫切需求，而分布式光伏監控系統的引入，正是滿足這一需求的重要手段，本文介紹了安科瑞分布式光伏監控系統在鄂托克旗巴音烏蘇六保煤礦5MW分布式光伏項目中的應用，通過本文可以了解到針對分布式光伏發電站的整體方案。

關鍵詞：煤礦；分布式光伏；系統方案

1. 項目概述

鄂托克旗巴音烏蘇六保煤礦5MW分布式光伏項目（以下簡稱“本項目”）場址位于內蒙古鄂爾多斯市六保煤礦排土場，是接入客戶內部電網，選擇自發自用、余電上網的分布式新能源發電項目。

本項目利用煤礦廠區內閑置排土場安裝光伏組件，排土場總面積約4.6萬平方米，工程實際安裝容量4.9995MWp。光伏組件經逆變器將直流電轉換成交流電后，分別接至1#、2#箱變低壓開關柜，經箱變升壓后以2路集電線路匯入新增電纜分支箱，由電纜分支箱以1回集電線路送出至新增10KV升壓站，根據接入系統方案，開關站新出1回10kV電纜線路，接至10kV原配電室備用開關進行并網。

本項目致力于打造一套智能的分布式光伏監控系統。通訊管理機實現設備間通信與數據遠程監控，Acrel-1000DP軟件采集分析光伏數據，通過界面直觀展示設備運行狀態，繼電保護裝置確保設備安全，電能質量在線監測裝置監測電網情況，遠動上傳設備完成數據無線安全上送。

2. 分布式光伏設計

本項目光伏接入鄂托克旗東辰匯通礦業有限責任公司10kV配電室，進線電源為110kV盤山變913備用線。分布式光伏電站組件采用平鋪設計，使用單晶硅組件550Wp組件9090片，320kW組串式并網型逆變器13臺，2500kVA變壓器2臺，總容量為5000kVA。

1#箱變光伏發電子單元系統中，裝機容量為22688.4KWp，由4888塊光伏組件組成188個組串，每25/27/28路組串接至1臺光伏逆變器，共7臺逆變器；2#箱變光伏發電子單元系統中，裝機容量為2311.1KWp，由4202塊光伏組件組成159個組串，每26/27/28路組串接至1臺光伏逆變器，共6臺逆變器。

圖2.1 光伏接入系統示意圖

圖2.2 1#箱變光伏發電子系統圖

圖2.3 2#箱變光伏發電子系統圖

圖2.4 光伏組件布置圖

3. 技術方案

本項目建設分布式光伏發電系統，所發電量為自發自用、余電上網的模式，光伏發電經逆變器、箱變升壓至10kV，并網接入10kV電網原有線路。10kV配電部分新建10KV光伏進線柜1回，10kV光伏并網柜1回、10kV計量柜1回，10kVPT柜部分二次線。

本項目以Acrel-1000DP分布式光伏監控系統為核心，結合一系列設備和技術，搭配組屏、就地安裝的繼電保護裝置、電能質量在線監測裝置、通訊管理機以及遠動上傳調度的相關設備和煙霧傳感器，形成了一個集成化的綜合監控系統。該系統不僅能夠直觀地掌握光伏電站的運行狀態和發電效率，還能對發電線路進行實時監測和故障保護，確保設備的安全運行，降低因故障帶來的經濟損失；電能在線監測裝置可以及時發現并記錄電壓波動、諧波等問題；此外項目還配備了煙霧傳感器，實時監測配電房內潛在的火災威脅，并在煙霧濃度觸發報警時上傳信息到后臺系統。

3.1. 二次電氣設備

1）線路保護裝置

線路保護裝置主要功能是確保電氣設備的安全運行。裝置實時監測電流、電壓等電氣參數，一旦檢測到異常，如過載、短路或接地故障，線路保護裝置會迅速切斷電源，從而防止設備損壞和火災風險。

2）防孤島裝置

防孤島裝置其主要功能是防止在電網故障或異常情況下，光伏發電站與主電網隔離而形成孤島現象，孤島現象會導致局部電力供應不穩定，甚至引發安全隱患。防孤島裝置通過實時監測電網的運行狀態，檢測電流、電壓、頻率等參數，當發現系統出現異常時，能夠迅速切斷孤島區域與主電網的連接，確保電力系統的整體安全與穩定。此外，防孤島裝置還具備自恢復功能，在故障排除后，可以自動恢復與主電網的連接，確保電力供應的連續性，此裝置為光伏并網提供了安全的環境。

3）電能質量在線監測裝置

電能質量在線監測裝置是一種用于實時監測和分析電力系統中電能質量的高科技設備。其主要功能包括對電壓、電流、頻率、諧波、閃變、波動等關鍵電能質量參數進行準確測量和記錄。裝置能夠及時識別出電能質量問題，如電壓波動、諧波污染及瞬態電壓等，從而為電力用戶提供有效的改進建議。

3.2. 運動通訊設備

1）對時裝置

全球定位系統（GPS）和中國的北斗導航系統通過提供高精度的時間信號，幫助系統實現設備間的協調與同步，降低了因時間誤差引發的故障風險，方便分析問題時可以準確定位。

2）縱向加密裝置

縱向加密裝置提升了數據上傳的安全性。通過采用加密技術，縱向加密裝置能夠有效保護電力數據在傳輸過程中的安全，防止數據被惡意篡改或竊取。

3）遠動通訊管理機

遠動通訊管理機是一種用于監控和控制遠程設備的專業設備，其主要功能包括數據采集、實時監測、故障報警和遠程控制等。通過與各類傳感器和執行器的連接，遠動通訊管理機能夠實時獲取設備的運行狀態和環境參數，為用戶提供數據信息支持。該設備也具備強大的通訊功能，能夠通過多種通訊協議與系統進行數據交互，實現對設備的遠程管理和故障診斷。

4. 系統結構

該系統結構采用分層分布式，整個系統分成站控層、通信管理層和間隔層，在站控層、通信管理層及網絡失效的情況下，間隔層仍能獨立完成間隔層的監測和斷路器控制功能。

站控層設備負責整個系統的集中監控，一般由主機、打印機以及其它網絡設備組成。

通訊管理層負責與間隔層設備通訊并進行數據采集，對數據進行接收、發送。通訊管理機是全系統信息的中心，通訊管理機采用與繼電保護裝置同一品牌的設備。

間隔層配置具備測控、保護及通訊功能的繼電保護裝置，可以直接安裝在開關柜或者組屏安裝，各繼電保護裝置和通訊管理層以開放型總線式標準通訊網絡進行信息交換和完成各項指令。

圖4.1系統網絡示意圖

項目配置設備清單如下表所示：

表4.1 方案設備列表

5. 現場圖片

6. 系統功能

6.1. 光伏監測

系統通過實時采集光伏發電系統的關鍵運行數據，包括光伏組件的輸出電壓、電流、功率、發電量以及環境參數如溫度、濕度、光照強度等，實現對光伏電站的監控。能夠通過分析處理，提供實時的性能評估和故障診斷，確保光伏系統的運行狀態，同時支持遠程調度與維護，大大提升了光伏電站的管理效率和安全性能。

圖5.1 光伏監控界面

6.2. 電能質量在線監測

系統可以對整個供電系統的電能質量包括穩態狀態和暫態狀態進行持續監測，使管理人員實時掌握供電系統電能質量情況，以便及時發現和消除供電不穩定因素。在供電系統主界面上應能實時顯示各電能質量監測點的監測裝置通信狀態、各監測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百分比和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分比和正序/負序/零序電流值。

圖5.2 電能質量穩態數據監測界面

6.3. 逆變器監測

逆變器數據監測功能是光伏發電監控系統中的一個關鍵組成部分，它負責收集、分析和處理逆變器的運行數據，包括電壓、電流、功率和溫度等參數，以確保光伏發電系統的穩定運行和性能。通過數據監測，用戶可以及時發現系統異常，進行故障診斷與維護，提高系統的整體效率與可靠性。

圖5.3 逆變器監測界面

7. 結語

隨著物聯網技術的發展，越來越多的智能監控解決方案被應用于分布式光伏發電領域，推動其向更智能的方向發展。Acrel-1000DP分布式光伏監控系統通過實時采集、分析和處理光伏發電站的數據，對整個發電過程進行監控和管理，確保發電系統的安全、穩定運行，同時，該系統還具備強大的數據分析能力，可以為運營維護提供科學依據，優化光伏發電的整體性能，這不僅提升了光伏發電的經濟效益，也為可再生能源的廣泛應用奠定了堅實的基礎。