摘 要：在“雙碳”和新型電力係統建設背景下，分布式光伏接入比例不斷提高，對配電網電壓、調度運行及調峰等環節造成強烈衝(chong) 擊。本文設計包含平台層、設備層二層架構體(ti) 係的分布式光伏管控平台，以及小容量工商業(ye) 分布式光伏本地和遠程通信方案，並研究分布式光伏采集模型的構建、多源數據融合估計、麵向分布式光伏的有功、無功功率優(you) 化控製等關(guan) 鍵技術，實現了對小容量工商業(ye) 分布式光伏的可觀可測可調可控。

關(guan) 鍵詞：分布式光伏；光伏管控平台；遠程通信

1. 概述

上海華電奉賢平高食品 4408.085kwp 分布式光伏發電項目（以下簡稱“本項目”）是響應國家“優(you) 化能源結構，提供更加清潔、可靠的能源”的號召，投資建設的分布式光伏發電應用示範項目。上海華電奉賢新能源有限公司（以下簡稱“上海華電”）租賃上海平高食品有限公司廠房屋頂建設4408.085kWp屋頂分布式光伏發電項目，采用“自發自用，餘(yu) 電上網”方案。

本文介紹光伏電站接入係統方案的論證，係統繼電保護及安全自動裝置、係統通信、係統調度自動化方案研究等。

圖1項目現場驗收圖

2. 現有電網情況

本工程位於(yu) 上海市奉賢區航塘公路 1618 號，屬於(yu) 上海市電力公司奉賢供電公司管理範圍。目前用戶配電站為(wei) 10kV 電壓用戶站，站內(nei) 4 台 10kV 變壓器，變壓器容量為(wei) （1250+1600）kVA和（1250+1600）kVA。用戶甲線變壓器通過 10kV 線路“22 平高食品甲”線接入利口福開關(guan) 站 10kV 一段母線，再通過“梁 19 利口福甲”線接入 35kV 梁典站10kV 一段母線。用戶乙線變壓器通過 10kV 線路“32 平高食品乙”線接入利口福開關(guan) 站 10kV 二段母線，再通過“梁 33 利口福乙”線接入 35kV 梁典站 10kV 三段母線。

本期工程光伏組件容量為(wei) 4408.085kWp，根據《國家電網分布式光伏發電接入係統典型設計》的規定和現場條件，本工程為(wei) 2 個(ge) 並網點，光伏組件逆變後接入用戶光伏站升壓變高壓側(ce) 母線的高壓配電櫃內(nei) 。用戶光伏通過 10kV 線路接入分別接入 35kV梁典站 10kV 一段母線和 35kV 梁典站 10kV 三段母線。

上海華電奉賢平高食品 4408.085kwp 分布式光伏發電項目接入方案示意圖如下：

圖2分布式光伏發電項目接入方案示意圖

3. 技術方案

本項目規模約為(wei) 4408.085kWp，利用廠房屋頂建設光伏發電係統，關(guan) 鍵設備光伏組件、逆變器、變壓器等采用國內(nei) *名產(chan) 品。分布式光伏係統所發電量采用就地消納，自發自用，餘(yu) 電上網。本項目分為(wei) 4個(ge) 光伏發電分係統，光伏發電係統對應接入2台1000kVA升壓變壓器和2台1250kVA升壓變壓器。1#升壓變1000kVA的發電單元采用3台300kW組串式逆變器；2#升壓變1250kVA的發電單元采用4台300kW組串式逆變器；3#升壓變1000kVA的發電單元采用3台300kW組串式逆變器；4#升壓變1250kVA的發電單元采用4台300kW組串式逆變器，將直流電逆變為(wei) 三相交流電。14台300kW逆變器分別接入對應容量的升壓變低壓側(ce) ，經升壓變升壓至 10kV。4個(ge) 光伏發電單元1，2，3,4#升壓變，通過2回10kV線纜送入光伏開關(guan) 站內(nei) 10kV匯流母線。光伏開關(guan) 站采用單母接線，通過2回出線與(yu) 原變電所10kV一段母線；10kV二段母線母排拚接新增間隔，接入電網。

3.1. 一次係統簡介

本工程新增10kV開關(guan) 站兩(liang) 座，配電裝置共14麵高壓櫃，分別為(wei) ：接入櫃2麵、並網櫃2麵、計量櫃2麵、PT櫃2麵、光伏進線櫃4麵、無功補償(chang) 櫃2麵、采用單母線接線，並入電網。

圖3新建1#並網點光伏一次圖

圖4新建2#並網點光伏一次圖

3.2. 繼電保護及安全自動裝置配置原則

本光伏電站內(nei) 主要電氣設備采用微機保護，以滿足信息上送。元件保護按照《繼電保護和安全自動裝置技術規程》（GB14285－2006）配置，貫徹執行有關(guan) 設計技術規程、規定，貫徹執行國家電網公司有關(guan) 係統繼電保護及安全自動裝置的配置和反事故措施文件精神，盡量利用原有係統繼電保護裝置。

1）線路保護

根據《分布式電源接入係統典型設計》，當本工程光伏電站線路發生短路故障時，要求有線路保護能快速動作，瞬時跳開相應的斷路器（即光伏電站的光伏進線櫃斷路器），滿足全線故障快速可靠切除故障的要求。

根據本工程實際，在本工程在光伏站側(ce) 配置逆功率保護，方向指向升壓變。接入櫃配置1套方向過流保護裝置，含方向過流保護，方向指向並網線路。保護裝置具備方向電流速斷、過流保護、過負荷保護、零序電流保護等功能，光伏電站並網線路發生短路故障時，線路保護能快速動作跳開相應斷路器，滿足全線故障時快速可靠切除故障的要求。

2）母線保護

光伏電站采用單母線接線，當母線出線故障時，由母線開關(guan) 處配置的方向過流保護切除故障，不單獨配置母線保護。

3）防孤島措施

光伏電站內(nei) 逆變器需具備防孤島保護功能，逆變器的防孤島保護主要有頻率偏移、功率變動、電壓相位跳動等檢測手段，動作時間在100ms～1s。孤島現象保護是逆變器並網保護中很重要、優(you) 先級別高的保護，要求光伏係統需要在電網失壓2s以內(nei) 停止向電網線路送電。

本期光伏電站並網點再配置1套獨立的防孤島保護裝置，保護動作於(yu) 光伏電站側(ce) 並網點開關(guan) 。該套獨立的防孤島保護裝置應包含過電壓及低電壓保護功能、過頻率及低頻率保護等功能，具備快速監測孤島且立即斷開與(yu) 電網連接的能力，防孤島保護動作時間不大於(yu) 2s，其防孤島保護應與(yu) 電網側(ce) 線路重合閘和安全自動裝置動作時間相配合。

4）頻率電壓緊急控製

本期在光伏電站側(ce) 配置1套頻率電壓緊急控製裝置，在頻率、電壓超出允許範圍後跳開光伏並網點開關(guan) 。

圖5繼電保護及安全自動裝置現場實物圖

4. 係統結構

本項目光伏電站配置1套hth下载地址電氣股份有限公司所提供的Acrel-1000DP分布式光伏電力監控係統具有保護、控製、通信、測量等功能，可實現光伏發電係統、開關(guan) 站的全功能綜合自動化管理。本項目逆變器、高低壓設備等狀態信號都要接入本監控係統。

本項目光伏電站監控係統包括兩(liang) 部分：站控層和就地層，網絡結構為(wei) 開放式分層、分布式結構。監控係統通過以太網與(yu) 就地層相連,就地層按照不同的功能、係統劃分，以相對獨立的方式分散在逆變器區域或箱變中，在站控層及網絡失效的情況下，就地層仍能獨立完成就地各電氣設備的監測。計算機監控係統通過遠動通信裝置通過專(zhuan) 網與(yu) 上海市調度平台實現遠程通訊。

站控層由計算機網絡連接的監控主機兼操作員站、遠動通信裝置等組成，提供站內(nei) 運行的人機界麵，實現管理控製就地層設備等功能，形成全站監控、管理中心，並具備與(yu) 遠方控製中心通信的接口。

就地層設備由智能測控單元、網絡係統通訊單元、逆變器數據采集單元、多功能電能表等構成，主要電氣設備包括匯流櫃（根據實際設計確定是否需要）、逆變器、箱變、並網開關(guan) 。它直接采集處理現場的原始數據，通過網絡傳(chuan) 送給站控層監控主站，同時接收站控層發來的控製操作命令，經過有效性判斷、閉鎖檢測、同步檢測等，最後對設備進行操作控製。

圖6監控係統網絡結構圖

4.1. 通信方案

本工程采取EPON方式為(wei) 電廠與(yu) 調度之間提供一個(ge) 光纜數據傳(chuan) 輸通道。

在光伏電站新增ONU設備1套、24芯光配單元1套，建立本工程光伏發電站至上海市調的通信傳(chuan) 輸通道，將光伏電站的非實時電量信息及實時運行信息分別接入主站係統。另現場測試無線信號滿足要求，做為(wei) 備用通道。

4.2. 調度自動化

4.2.1調度自動化現狀

目前上海市地調D5000係統接收有關(guan) 發電廠、500kV、220kV變電站以及主要110kV變電站的遠動信息，接收的遠動信息主要來自於(yu) 變電站計算機監控係統。

4.2.2調度關(guan) 係及調度管理

本光伏電站所發電量自發自用，餘(yu) 電上網，發電係統性質為(wei) 公用光伏係統。考慮到光伏電站的特殊性，本光伏電站按上海市市調設計。

4.2.3配置及要求

根據《地區電網調度自動化設計技術規程》、《國家電網公司光伏電站接入電網技術規定》以及國網上電司發展(2019)858號《國網上海市電力公司關(guan) 於(yu) 印發光伏發電接入上海配電網技術原則》、《國家電網分布式電源接入係統方案》XGF10-Z-1方案等有關(guan) 文件進行本工程的係統調度自動化設計。主要設計範圍為(wei) 有關(guan) 調度係統接口、光伏電站工程及係統內(nei) 變電站遠動設備通道要求及附屬設備選擇等。

（1）調度關(guan) 係

本工程建成後，本工程光伏電站按上海市調管轄進行設計。

（2）電能量計費

測量、計量表計均按電力行業(ye) 標準DL/T448-2016《電能計量裝置技術管理規程》、江蘇省地方標準DB32/991-2022《電能計量裝置配置規範》、《國家電網公司光伏電站接入電網技術規定》的要求進行配置。

本項目在光伏電站側(ce) 配置主、副計費電能表各1塊，等級為(wei) 0.2S級。主表作為(wei) 光伏電站上下網電量關(guan) 口計量表，該關(guan) 口計量表相關(guan) 數據同步上傳(chuan) 至江蘇電網電能量計量係統。光伏電站出線櫃處配置1個(ge) 等級為(wei) 0.2S級的參考表，精度要求參考發電關(guan) 口計量。

電能表采用靜止式多功能電能表，至少應具備雙向有功和四象限無功計量功能、事件記錄功能，配有標準通信接口，具備本地通信和通過電能信息采集終端遠程通信的功能。根據《電能計量裝置配置規範》（DB32/991-2022）要求，本工程電能表精度要求需達到0.2S級，計量用互感器的二次計量繞組應專(zhuan) 用，不得接入與(yu) 電能計量無關(guan) 的設備，並且要求有關(guan) 電流互感器、電壓互感器的精度需分別達到0.2S、0.2級。

（3）電能質量監測裝置

根據《國家電網公司光伏電站接入電網技術規定》以及《江蘇省電力公司電能質量管理規定》的要求，本期在光伏電站側(ce) 裝設滿足IEC61000-4-30-2003《電磁兼容第4-30部分試驗和測量技術一電能質量》標準要求的A類電能質量在線監測裝置1套，監測電能質量參數，包括電壓、頻率、諧波、功率因數等。

（4）光伏電站群控群調係統

根據《電調〔2021〕44號 江蘇電網分布式電源並網調度管理工作規範》第九條的要求：“分布式電源應接受並執行群控群調指令，其遠動信息、電能量計量信息等數據應接入調度自動化係統及配電自動化係統”。本工程光伏電站側(ce) 按要求配置1套分布式電源采集控製裝置，具備群控群調控製器功能，滿足與(yu) 上級調度主站、現場逆變裝置之間的群控群調指令上送與(yu) 下發。

為(wei) 滿足供電群控群調要求，以箱變為(wei) 單位配置相應數據采集器，數據采集器采集逆變器數據後通過箱變測控上傳(chuan) 至光伏電站監控係統。控製係統應具有快速響應的能力，以便及時調整係統參數並對外部環境的變化做出響應，響應時間控製在1min以內(nei) ，響應精度小於(yu) 1.5%。

5. 係統功能

5.1. 實時監測

Acrel-1000DP分布式光伏監控係統人機界麵友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分閘狀態及有關(guan) 故障、告警等信號。同時可以設計整體(ti) 界麵，供用戶選擇對應配電房對應光伏組件或高壓部分進行查看。

5.2. 曆史事件

Acrel-2000電力監控係統係統能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和進行曆史追溯、查詢統計、事故分析。可以按時間、類型、等級和設備進行查詢。

圖7報警界麵圖

5.3. 電能質量在線監視界麵

在電能質量監控圖中，可以直接查看電能質量裝置的運行狀態、電流電壓總有效值、電壓波動、電壓總畸變、正反向有功電能、有功、無功功率等電能質量信息。可以根據這些信息監測現場電能的質量，及時的做出應對方案。

圖8電能質量在線監視界麵圖

6. 結語

分布式光伏發電係統依靠清潔、可再生的特點廣泛應用，但發電量呈顯著的非穩定特性，這對電力係統的穩定運行和經濟效益構成了調成，因此分布式光伏項目並網時需要配置繼電保護及安全自動裝置並接受調度主站係統的調控，助力分布式光伏高比例有序並網，強化分布式光伏的統一管控，推動分布式光伏和大電網的協調運行，搭建數據透明、調控便捷、能源互動的新型分布式新能源調度管理體(ti) 係。

參考文獻

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