光伏電站電力監(jiān)控裝置及系統(tǒng)解決方案

    劉丹             

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

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，產生的交流直接并入電網。針對每個環(huán)節(jié)電力參數檢測的需要，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系列電能質量在線監(jiān)測裝置、匯流箱及并網柜等產品，分別應用于匯流箱、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。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)結構，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據和設備狀態(tài)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)。

產品特點

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

?防護等級為IP65,滿足室內外安裝要求；

?采用霍爾傳感器，隔離測量，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,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光伏電站應用;

?可根據客戶需求配用國內外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據和設備狀態(tài)上傳。

依據CNCA/CTS 0001-2011A光伏匯流設備技術規(guī)范設計，具有以下特點：

1、一次電流采用穿孔方式接入，20A，穿孔方式接入，安裝方便，安全性高；

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

3、具有內部測溫功能，可實時監(jiān)測箱內溫度，保證電氣安全；

4、具有DC 1500V母線電壓測量功能；

5、可就地顯示/液晶顯示頭，方便調試維護；

6、具備RS485接口，Modbus-RTU協(xié)議，將監(jiān)測數據上傳至后臺系統(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。電網公司要求對后建的光伏并網系統(tǒng)為不可逆流發(fā)電系統(tǒng)，指光伏并網系統(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逆向送電。

光伏逆變器在將光伏組件產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，目前基本沒有采取的治理手段，因此，當有發(fā)電功率送往公用電網時，就會對電網產生諧波污染，易造成電網電壓波動，閃變等，如果有許多這樣的發(fā)電源向電網輸電時，會導致電網電能質量嚴重下降。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：在并網點安裝防逆流電表或者電流傳感器，當檢測到有電流流向電網時，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，以上數據刷新時間最快為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整，到達防逆流檢測功能。

4.3防逆流裝置選型方案

五、APQM系列電能質量在線監(jiān)測裝置

5.1概述

電能質量用于表征電能品質的優(yōu)劣程度，包括電壓質量與頻率質量兩部分。其中，電壓質量又分為幅值與波形質量兩方 面，通常以電壓偏差、電壓波動與閃變、負序電壓系數（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 衡量波形質量。頻率質量則以頻率偏差來衡量。電壓質量問題又可分為穩(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 備的危害程度來看，現(xiàn)代電能質量問題主要是電壓驟降、諧波、電壓不平衡以及閃變。

APQM系列電能質量在線監(jiān)測裝置，是我公司在研究總結國內外電能質量監(jiān)測裝置特點和實踐經驗基礎上，嚴格按照 頒布的相關技術標準，自主設計開發(fā)的新一代嵌入式電能質量在線監(jiān)測產品。滿足新頒布的電能質量標準對各項指標測量和處理的要求。

5.2技術特點：

■   嵌入式+DSP技術，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，保證了設備長期穩(wěn)定運行。

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

■   為確保數據存儲的可靠性，采用大容量的存儲空間。

■   具有100M工業(yè)以太網及RS485通訊功能，支持常用通訊協(xié)議；就地產生PQDIF數據格式文件并上送至FTP服務器，方便接入電能質量監(jiān)測網。

■   可根據用戶需求靈活添加、擴充通訊協(xié)議、數據類型、設置參數等功能。用戶可以通過WEB瀏覽器方便的對電能質量情況進行遠程監(jiān)測及設置。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設備等進行實時監(jiān)測和遠程參數設置，通過各種樣式的圖表及數據快速掌握電站的運行情況，具有數據統(tǒng)計、發(fā)電效率以及氣象條件監(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)電站設計規(guī)范》

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

6.3組網示意圖

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)域實時監(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，直流側輸入電流實時曲線、交流側逆變輸出電流曲線，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、風速變化趨勢曲線顯示；