光伏电站监控系统专题论证报告

光伏电站监控系统专题论证报告项目简介项目概述本工程项目所在地位于贵州省安顺市，工业园区内布置光伏的建筑共有55栋。光伏发电系统由光伏组件、逆变器、交流汇流箱，4台10kV箱变，1个10kV开关站及系统内连接电缆、光缆，监控系统，环境监测系统，视频监系统及其他辅助设施组成。本工程为分布式光伏电站，光伏电站采用分块发电集中送出方式，在厂区内现有的55栋建筑的屋面安装光伏组件，新建1个中央监控室。将55个光伏安装单元根据在厂区内分布的情况，分为4个光伏发电子系统，每个子系统设置1台10kV升压变，其中容量1250kVA箱变1台，容量2000kVA箱变2台，容量31500kVA箱变1台。4台箱变高压出线电缆分别辐射集电线路方式接入区域内新建10kV光伏汇流开关站，再由新建10kV汇流开关站以1回10kV电缆T接至园区原有10kV环网柜实现送出。项目电气一次系统接线简述光伏电站汇流开关站以1回10kV汇流线路接入厂区10kV环网柜，实现自发自用。光伏电站电气主接线详见电气附图1：光伏电站10kV系统主接线图。工程建设规模及特点项目建设规模本工程装机容量为8.578MWp,光伏组件安装数量共计26808块，光伏组件采用320Wp单晶硅光伏组件；光伏电站中央监控室为租用园区综合楼已有房间。项目建设特点本工程建设特点主要包括： 光伏阵列较分散； 光伏阵列光伏组件安装类型较多； 光伏电站容量较小（<30MWp）,并网电压较低（10kV）；监控系统设计监控系统设计原则本期光伏发电系统按“无人值班、有人值守”的原则设计，按运行人员定期或不定期巡视的方式运行。根据招标文件要求，本工程开关站综自系统与光伏发电监控系统分开设置。光伏电站安装一套10kV开关站综自系统，该系统是站内综合自动化的通讯枢纽，是全所的信息综合点，它负责获取10kV开关站的测量数据和状态信号，并对所得信息作汇总、分析、存贮和报告输出，同时还负责与远方调度之间的联系，实现数据、状态量的传输和控制命令的传达，另外，它还与电子式电表、直流电源系统、图像监控系统等其它智能模块或设备相连接，共同完成全站的综合自动化管理功能。此外，安装一套光伏发电及运维管理监控系统，负责获取组串式逆变器的测量数据和状态信号，并对所得信息作汇总、分析、存贮和报告，通过应用软件平台对电站设备进行故障诊断，另外，该系统还将智能型交流防雷汇流箱和10kV箱变测控装置的数据一起送至监控后台，并且通过通信方式对箱变低压侧断路器进行远程操作。两套监控系统设备布置在光伏电站监控室内。监控系统设计内容1计算机监控系统（1）开关站计算机监控系统监控范围主要包括以下几个部分：10kV开关站、直流及UPS系统、低压站用电系统。（2）计算机监控系统的内容按当地电网要求配置开关站计算机监控系统，采用运行数据采集、显示、数据传输等的综合监控系统。负责实现开关站开关柜所有具备通信能力设备的数据采集、传输、监视、控制、报警、分析、存储、报表等功能，并负责与电网调度通信、南方电网综合能源公司集控主站通信。通过网络内信息数据的流动，采集上述系统全面的电气数据进行监测，以采集的数据为基础进行分析处理，建立实时数据库、历史数据库，完成报表制作、指标管理、保护定值分析与管理、设备故障预测及检测、设备状态检修等电站电气运行优化、控制及专业管理功能。（3）计算机监控系统的结构计算机监控系统为开放式分层、分布式结构，可分为站控层、网络层和间隔层。站控层为全站设备监视、测量、控制、管理的中心，通过光缆或屏蔽双绞线与间隔层相连。间隔层按照不同的电气设备，分别布置在对应的开关柜内，在站控层及网络失效的情况下，间隔层仍然独立完成间隔层设备的监视和断路器控制功能。计算机监控系统通过远动工作站与调度中心通讯。站控层主要设备包括主机操作员工作站、远动工作站、网络交换机、通信管理机、打印机、GPS同步时钟对时、公用测控装置、AGC/AVC控制；网络层主要设备包括网络设备及规约转换接口等；间隔层主要设备为10kV保护测控装置。（4）计算机监控系统的主要功能1）数据采集与处理功能2）安全检测与人机接口功能3）运行设备控制、断路器及隔离开关的分合闸操作、厂用系统的控制功能4）数据通讯功能5）系统自诊断功能6）系统软件具有良好的可修改性，可增减或改变软件功能及升级7）自动报表及打印功能8）时钟系统本工程配置1台操作员站，该操作员工作站兼做工程师工作站，另外配置打印机1台、语言报警音响1套。本电站选用1套5kVA的UPS装置，作为服务器、工作站交流供电电源。2光伏发电设备及逆变器的计算机监控1) 光伏发电计算机监控系统监控范围包括以下几个部分：光伏组件阵列（光伏组件）、组串式逆变器、智能交流汇流箱、10kV箱变。2) 组串式逆变器采用逆变器厂家配套专用数据采集器，智能交流汇流箱、10kV箱变配有智能监控单元，可通过RS485或以太网通信接口接入数据采集器，光伏组件电量信号由逆变器实施监控，智能交流汇流箱和箱变测控装置信号通过通讯管理机将数据协议转换成符合电力系统的传输协议，由光伏监控系统采集；该监控系统对信号进行分析处理，并对太阳能电池组件进行故障诊断和报警。运行数据和处理结果通过通信控制层直接传输到站控层，由运行人员进行集中远方监视和控制。3) 太阳能电池组件及逆变器配置监控系统功能如下：计算机监控系统对各太阳电池组串及逆变器进行监控和管理，在LCD上显示运行、故障类型、实时功率、电能累加等参数。由计算机控制太阳能电池组件及逆变器与电力系统软并网，控制采用键盘、LCD和打印机方式进行人机对话，运行人员可以操作键盘对太阳能电池组件及逆变器进行监视和控制。太阳能电池组件及逆变器设有就地监控装置，可同样实现集中控制室微机监控的内容。太阳能电池组件及逆变器的保护和检测装置由逆变器厂家进行配置，如：温度保护、过负荷保护、电网故障保护和传感器故障信号等。保护装置动作后逆变器自动判断电网运行状况，自动降负荷并脱离电网，具有防孤岛功能，并发出信号。太阳能电池组件及逆变器的远程监控系统在中控室实现，中控室计算机设有多级访问权限控制，在权限的人员才能进行远程操作。显示内容包括：直流电压；直流电流；直流功率；交流电压；交流电流；交流功率；逆变器机内温度；时钟；频率；功率因数；当前发电功率；日发电量；累计发电量；每天发电功率曲线图。监控所有逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间。4) 智能交流汇流箱监控采用智能汇流箱柜内智能多功能电力仪表带通讯接口RS485）接入光伏电站监控系统，通过通信控制层上传至光伏电站监控层，在监控室操作员工作站LCD显示器上显示，由光伏电站运行人员进行集中远方监视。主要监控显示参数包括：出线断路器合闸状态浪涌保护器动作状态汇集出线交流电压汇集出线交流电流汇集出线频率汇集出线有功功率汇集出线无功功率汇集出线有功电能汇集出线无功电能5) 低压配电柜为二次汇流装置，安装于10kV箱变内，仅设就地监控装置，不单设计算机监控设备。310kV箱变与10kV开关站的监控（1）10kV箱变监控本电站设有4套10kV箱变。每个箱变的高压侧配置有熔断器+负荷开关，二次监控设备配有箱变测控装置，变压器本体配置有变压器本体温控仪。负荷开关采取就地控制方式，其位置信号及熔断器状态信号均送至光伏电站中央监控室。同时箱变测控装置可以监测高压柜内电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等参数，且具有遥控、遥测、遥信等“三遥”功能，可远程分合箱变低压侧断路器的功能，可上传箱变高、低压侧开关位置信号等。变压器本体测温装置，具有监测变压器本体绕组温度功能，具有就地显示与远方上传功能，既可在就地箱式变电站监测变压器本体温度，也可在远程操作站监控变压器本体温度参数。变压器本体测温装置通通讯接口接入通讯管理机，数据上传至光伏电站操作员站，供光伏电站操作人员监测。此外，10kV箱式变应具有“五防”功能，可通过变压器高压侧高压配电装置内的箱变测控装置监测箱式变电站内运行状态，并上传至远程工作站内监控系统，供光伏电站运行人员进行集中远方监视。（2）光伏电站开关站监控本电站设有1座10kV光伏汇流开关站。开关站的高压电缆进出线开关柜均配置有真空断路器、10kV保护测控装置。真空断路器可以就地控制，也可通过计算机监控系统实施后台集中控制，其动作信号及状态信号均送至光伏电站中央监控室。同时每一回路10kV保护测控装置均可以监测高压柜内电压、电流、频率、开关位置信号、保护动作信号等参数，且具有遥控、遥测、遥信等“三遥”功能，可远程分合该开关站功能，可远程监控光伏电站光伏汇流开关站运行状态，可上传光伏电站光伏汇流开关站断路器状态信号。此外，10kV光伏电站光伏汇流开关站内高压开关柜应具有“五防”功能，可通过开关站内高压配电装置内的保护测控装置监测断路器及隔离开关、接地开关位置状态，并上传至远程工作站内监控系统，供光伏电站运行人员进行集中远方监视。4监控电源（1）中央监控室监控电源为了给监控室内各类服务器、工作站提供交流电源，本工程在中央监控室设置一套5kVA交流UPS电源，UPS具有1路220V交流电源输入和1路220V直流电源输入回路，具有一套高频开关，可切换工作与检修电源状态，且具有通讯功能，将UPS电源运行状态（断路器开合、电流、电压等），上传至光伏电站监控系统，供光伏电站操作员监控使用；该5kVA交流UPS电源正常由站用交流电源供电，交流电源失电时，由直流电源供电，由整流装置整流后供监控系统使用；直流电源采用100Ah免维护铅酸蓄电池提供，蓄电池与UPS逆变整流装置共柜设置；UPS电源不间断供电时间不小于2h。（2）光伏汇流开关站监控电源10kV光伏汇流开关站保护测控装置电源、合闸电源、控制电源均采用交流220V，开关站内小变压器供电。照明、加热等交流辅助电源开关站内小变压器供电。5监控装置（1）监控装置包括监控主机、监控软件和显示设备。本系统采用高性能PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监控软件，采用RS485或Ethernet通讯方式，可以实时获取所有并网逆变器的运行参数和工作数据，并对外提供以太网远程通讯接口。（2）监控主机采用主流配置。（3）并网系统的网络版监控软件功能如下：实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计CO2总减排量以及每天发电功率曲线图；可查看每台逆变器的运行参数，主要包括（但不限于）：直流电压直流电流交流电压交流电流逆变器机内温度时钟频率当前发电功率日发电量累计发电量累计CO2减排量每天发电功率曲线图监控所有逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少包括以下内容：电网电压过高电网电压过低电网频率过高电网频率过低直流电压过高逆变器过载逆变器过热