光伏電站電力監(jiān)控裝置及系統(tǒng)解決方案

張娟

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

一、概述

太陽能光伏電站主要由光伏電池陣列、匯流箱、低壓直流柜、逆變柜、交流低壓柜、升壓變壓器等組成，*后產(chǎn)生的交流直接并入電網(wǎng)。針對每個環(huán)節(jié)電力參數(shù)檢測的需要，安科瑞推出了AGF系列光伏匯流采集裝置、ACR10R系列防逆流監(jiān)控裝置、APQM系列電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、匯流箱及并網(wǎng)柜等產(chǎn)品，分別應(yīng)用于匯流箱、直流防雷柜及交流柜中，并通過Acrel-2000 V8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)后臺集中監(jiān)控。

二、APV智能光伏匯流箱

在一個大型的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，需要數(shù)量龐大的光伏電池組件進行串并組合達到需要的電壓電流值，以使發(fā)電效率達到*高。APV系列智能光伏匯流箱主要作用就是對光伏電池陣列的輸入進行上等匯流，用于減少光電池陣列接入到逆變器的連線，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性和可維護性，APV系列智能光伏匯流箱在提供匯流防雷功能的同時，還可提供光電池電流 測量、監(jiān)測光電池陣列中電池板運行狀態(tài)、電池電壓、匯流總功率、支路功率、匯流箱防雷器狀態(tài)采集、直流斷路器狀態(tài)采集、繼電器接點輸出、帶有風(fēng)速、溫度、輻照儀等傳感器接口的功能供客戶選擇，本裝置標配有RS485接口，可以把測量和采集到的電量數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)。

產(chǎn)品特點

?符合《CGC/GF 037： 2014》光伏方陣匯流箱技術(shù)規(guī)范；

?防護等級為IP65,滿足室內(nèi)外安裝要求；

?采用霍爾傳感器，隔離測量，*大16路輸入；

?采用光伏專用熔斷器，耐壓DC1kV,熔斷電流可選擇；

?可選電壓測量功能,*高測量電壓DC 1kV；

?可選外部傳感器輸入接口，可監(jiān)測輻照、溫度、風(fēng)速等；

?具有RS485通訊接口，使用ModBus-RTU通訊協(xié)議；

?多種供電方式（DC24V、AC/DC220V、DC1000V. DC1500V）可選擇，適用于家用屋頂太陽能或?qū)I(yè)光伏電站應(yīng)用;

?可根據(jù)客戶需求配用國內(nèi)外知名品牌廠家的光伏專用直流斷路器，光伏專用直流熔斷器、防雷保護器等元件。

三、AGF-MxxT系列直流匯流采集裝置

  AGF-MxxT系列穿孔式光伏匯流采集裝置是專門應(yīng)用于智能光伏匯流箱，用于監(jiān)測光電池陣列中電池板運行狀態(tài)，組串電流測量，匯流箱中防雷器狀態(tài)采集、直流斷路器狀態(tài)采集、裝置帶有RS485接口可以把測量和采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)上傳。

  依據(jù)CNCA/CTS 0001-2011A光伏匯流設(shè)備技術(shù)規(guī)范設(shè)計，具有以下特點：

1、一次電流采用穿孔方式接入，*大20A，穿孔方式接入，安裝方便，**性高；

2、帶3 路開關(guān)量狀態(tài)監(jiān)測，可以對匯流箱內(nèi)的防雷器、斷路器狀態(tài)進行監(jiān)控；

3、具有內(nèi)部測溫功能，可實時監(jiān)測箱內(nèi)溫度，保證電氣**；

4、具有*大DC 1500V母線電壓測量功能；

5、可就地顯示/液晶顯示頭，方便調(diào)試維護；

6、具備RS485接口，Modbus-RTU協(xié)議，將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至后臺系統(tǒng)

四、AGF-AE或ACR10R系列防逆流監(jiān)控裝置

4.1前言

隨著光伏行業(yè)的發(fā)展，部分地區(qū)村級變壓器及工業(yè)用電變壓器容量與光伏項目的裝機容量處于飽和。電網(wǎng)公司要求對后建的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)為不可逆流發(fā)電系統(tǒng)，指光伏并網(wǎng)系統(tǒng)所發(fā)生的電由本地負載消耗，多余的電不允許通過低壓配電變壓器向上級電網(wǎng)逆向送電。

光伏逆變器在將光伏組件產(chǎn)生的直流電變換成交流電時，會夾雜有直流分量和諧波，三相電流不平衡，輸出功率不確定性等，目前基本沒有采取有效的治理手段，因此，當(dāng)有發(fā)電功率送往公用電網(wǎng)時，就會對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，易造成電網(wǎng)電壓波動，閃變等，如果有許多這樣的發(fā)電源向電網(wǎng)輸電時，會導(dǎo)致電網(wǎng)電能質(zhì)量嚴重下降。所以這類光伏發(fā)電系統(tǒng)必須配套加裝防逆流設(shè)施，來防止逆功率的發(fā)生。

4.2防逆流監(jiān)測裝置原理

    防逆流監(jiān)測裝置原理：在并網(wǎng)點安裝防逆流電表或者電流傳感器，當(dāng)檢測到有電流流向電網(wǎng)時，通過485通訊給逆變器一個信號，逆變器降低輸出功率，直至反向輸出電流為零，從而實現(xiàn)防逆流功能。根據(jù)系統(tǒng)電壓等級不同，光伏系統(tǒng)可分為單相防逆流系統(tǒng)和三相防逆流系統(tǒng)。

安科瑞AGF-AE/ACR10R系列儀表作為防逆流檢測關(guān)鍵元件，采用高性能MCU及高精度計量芯片，實現(xiàn)電壓、電流、功率及電能的實時檢測，以上數(shù)據(jù)刷新時間*快為250ms，可以滿足逆變器防逆流檢測中的控制實時性要求，逆變器通過實時讀取AGF-AE/ACR10R系列儀表的功率大小和方向進行實時的功率調(diào)整，到達防逆流檢測功能。

4.3防逆流裝置選型方案

5.1概述五、APQM系列電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

電能質(zhì)量用于表征電能品質(zhì)的優(yōu)劣程度，包括電壓質(zhì)量與頻率質(zhì)量兩部分。其中，電壓質(zhì)量又分為幅值與波形質(zhì)量兩方 面，通常以電壓偏差、電壓波動與閃變、負序電壓系數(shù)（三相電壓不平衡度）等指標來衡量電壓幅值，以電壓正弦波畸變率來 衡量波形質(zhì)量。頻率質(zhì)量則以頻率偏差來衡量。電壓質(zhì)量問題又可分為穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)兩類：穩(wěn)態(tài)擾動包括電壓偏差、三相不平 衡、閃變以及諧波問題；暫態(tài)擾動包括暫態(tài)過電壓、電壓驟降、電壓驟升以及供電瞬時中斷問題。從發(fā)生的頻度以及對用電設(shè) 備的危害程度來看，現(xiàn)代電能質(zhì)量問題主要是電壓驟降、諧波、電壓不平衡以及閃變。

APQM系列電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，是我公司在研究總結(jié)國內(nèi)外電能質(zhì)量監(jiān)測裝置特點和實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，嚴格按照國家 頒布的相關(guān)技術(shù)標準，自主設(shè)計開發(fā)的新一代嵌入式電能質(zhì)量在線監(jiān)測產(chǎn)品。滿足新頒布的電能質(zhì)量國家標準對各項指標測量和處理的要求。

5.2技術(shù)特點：

■   嵌入式+DSP技術(shù)，保證高性能處理運算同時提高了系統(tǒng)可靠性，整機沒有任何發(fā)熱及振動器件，保證了設(shè)備長期穩(wěn)定運行。

■   優(yōu)良的采樣電路及信號同步技術(shù)，所有通道完全同步采樣，各通道間獨立運行、互不影響，采樣速度快，精度高。

■   為確保數(shù)據(jù)存儲的可靠性，采用大容量的存儲空間。

■   具有100M工業(yè)以太網(wǎng)及RS485通訊功能，支持常用通訊協(xié)議；就地產(chǎn)生PQDIF數(shù)據(jù)格式文件并上送至FTP服務(wù)器，方便接入電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)。

■   可根據(jù)用戶需求靈活添加、擴充通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)類型、設(shè)置參數(shù)等功能。用戶可以通過WEB瀏覽器方便的對電能質(zhì)量情況進行遠程監(jiān)測及設(shè)置。大大提高了維護效率，降低了維護成本。

5.3功能描述：

六、Acrel-2000V8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)

6.1 概述

Acrel-2000 V8.0光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)是安科瑞針對建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)的軟件平臺，對裝機容量在幾十千瓦至兆瓦級建筑光伏電站里的逆變器及并網(wǎng)設(shè)備等進行實時監(jiān)測和遠程參數(shù)設(shè)置，通過各種樣式的圖表及數(shù)據(jù)快速掌握電站的運行情況，具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計、發(fā)電效率評估以及氣象條件監(jiān)視、故障報警等功能，確保建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠和穩(wěn)定運行。

6.2 參照標準

  CGC/GF002-2010            《光伏匯流箱技術(shù)規(guī)范》

  GB/T 2887-2011             《計算機場地通用規(guī)范》

  GB 50797-2012              《光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范》

  GB/T 31366-2015           《光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求》

6.3組網(wǎng)示意圖

6.4光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能
6.4.1系統(tǒng)運行主畫面
    監(jiān)控系統(tǒng)提供功能選擇畫面，并對光伏陣列現(xiàn)場環(huán)境進行實時監(jiān)測與顯示，如室外溫度值、濕度百分比、光照度及陣列表面溫度值等；

6.4.2匯流監(jiān)測系統(tǒng)畫面
    監(jiān)控系統(tǒng)可分區(qū)域?qū)崟r監(jiān)測各光伏陣列的充電電壓及電流、蓄電池電壓及溫度等信息，并對故障點進行異常顯示與報警提示；

6.4.3逆變器監(jiān)測畫面
    監(jiān)控系統(tǒng)可繪制顯示逆變器電壓—時間曲線、功率—時間曲線等，直流側(cè)輸入電流實時曲線、交流側(cè)逆變輸出電流曲線，并采集與顯示日發(fā)電量等電參量；

6.4.4事件記錄監(jiān)測畫面
    監(jiān)控系統(tǒng)可針對光伏發(fā)電現(xiàn)場的各種事件進行記錄，如：通訊采集異常、開關(guān)變位、操作記錄等，時間記錄支持按類型查詢，并可對越限報警進行更改設(shè)置；

6.4.5曲線、棒圖分析畫面
    監(jiān)控系統(tǒng)對光伏發(fā)電的發(fā)電量可形成月棒圖及年度棒圖顯示，并折算成二氧化碳、二氧化硫減排量值；并可查看太陽輻射強度趨勢曲線、風(fēng)速變化趨勢曲線顯示；

張娟，女，本科，電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，主要研究企業(yè)微電網(wǎng)能效管理解決方案；

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