海南農墾集團其前身是與海南省農墾總局實行政企合一的海南省農墾總公司，屬中央直屬三大墾區(qū)之一。該集團在海南有多個養(yǎng)殖場，本次工程涉及到紅華養(yǎng)豬場、紅華肉牛繁育場、白沙縣邦溪鎮(zhèn)和牛產業(yè)扶貧養(yǎng)殖場等多個項目，通過在廠房屋頂鋪設分布式光伏，實現(xiàn)光伏發(fā)電自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。

紅華養(yǎng)豬場、紅華肉牛繁育場分布式光伏發(fā)電項目均處于海南省臨高縣，實際裝機容量分別為5.5MW和1.39MW；白沙縣邦溪鎮(zhèn)和牛產業(yè)扶貧養(yǎng)殖場位于海南省白沙黎族自治縣，總建設規(guī)模為1.45MW。養(yǎng)殖場內光伏組件安裝在廠房屋頂，經逆變后接入箱變升壓至10kV，再接入廠區(qū)內原有用戶10kV母線；

本文主要針對紅華養(yǎng)豬場和紅華肉牛繁育場分布式光伏發(fā)電項目介紹光伏電站的電氣二次配置方案，包括保護站內發(fā)電運行安全的安全自動裝置屏、完成調度上傳的遠動通訊屏，以及就地部署的Acrel-1000DP分布式光伏系統(tǒng)。

1. 系統(tǒng)結構1：

• 數(shù)據(jù)采集模塊：負責采集光伏發(fā)電系統(tǒng)中各種設備的運行數(shù)據(jù)，如光伏板、逆變器、電池儲能單元等的電流、電壓、功率、發(fā)電量等參數(shù)。

• 數(shù)據(jù)傳輸模塊：通過無線網(wǎng)絡（如 Wi-Fi、4G/5G 等）或有線網(wǎng)絡將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心。無線網(wǎng)絡適用于分布式光伏電站布局分散的場景，方便靈活；有線網(wǎng)絡則在數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性和帶寬方面具有優(yōu)勢。

• 數(shù)據(jù)處理模塊：對采集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析，包括數(shù)據(jù)清洗、異常檢測、性能評估等。例如，通過分析數(shù)據(jù)判斷光伏板的發(fā)電效率是否正常，逆變器是否存在故障等。

• 數(shù)據(jù)顯示模塊：提供可視化界面，方便用戶實時了解設備運行狀態(tài)，如通過電腦、手機 APP 等終端展示光伏電站的實時發(fā)電量、設備運行參數(shù)等信息。

2. 主要功能：

• 實時監(jiān)控：能夠實時采集和顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)中各種設備的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，使用戶可以隨時掌握電站的運行情況1。

• 數(shù)據(jù)分析：對歷史數(shù)據(jù)進行存儲和分析，為用戶提供發(fā)電量統(tǒng)計、設備性能評估等信息，幫助用戶優(yōu)化電站的運行管理14。

• 異常預警：當監(jiān)測到數(shù)據(jù)異常時，如電壓過高或過低、電流異常等，系統(tǒng)會通過可視化頁面、短信、郵件等方式提醒用戶及時處理故障，保障電站的安全穩(wěn)定運行1。

• 運維管理：包括生成運維工單、記錄處理結果和處理時長等，為后續(xù)的運維工作提供參考1。

• 能源管理：對于一些帶有儲能設備的分布式光伏系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對電能的合理調度和管理，提高能源的利用效率。

3. 應用場景：

• 戶用光伏：居民屋頂?shù)墓夥l(fā)電系統(tǒng)，規(guī)模較小且比較分散，監(jiān)控系統(tǒng)可以幫助用戶遠程監(jiān)控電站的運行，方便用戶了解發(fā)電量和收益情況。

• 工商業(yè)光伏：企業(yè)屋頂?shù)墓夥娬荆ǔＱb機容量較大，監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對電站的集中監(jiān)控和統(tǒng)一管理，提高運維效率，保障電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。

• 分布式光伏電站集群：多個分布式光伏電站組成的集群，監(jiān)控系統(tǒng)可以對各個電站的數(shù)據(jù)進行匯總和分析，實現(xiàn)區(qū)域內的能源優(yōu)化管理。

系統(tǒng)示意圖

光伏接入系統(tǒng)示意圖

1. 技術方案

以紅華養(yǎng)豬場分布式光伏項目為例（以下簡稱“本項目"），本項目利用屋頂建設光伏發(fā)電系統(tǒng)，所發(fā)電量采用就地消納，自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的模式，光伏發(fā)電經逆變器、箱變升壓至10kV，并網(wǎng)接入10kV電網(wǎng)原有線路。

為確保光伏發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、安全地運行，并順利并入電網(wǎng)，我們配置了繼電保護及安全自動裝置、遠動通訊屏和就地部署的Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)與AcrelCloud-1200光伏運維云平臺。

1.1. 箱變內主要電氣設備

本項目箱變均配備干式三相雙繞組低損耗無勵磁調壓變壓器，容量為2500kVA，電壓等級為10±5%/0.4kV，接線組別為“D，yn11"，交流頻率為50Hz，可以戶外使用，能效等級滿足國家規(guī)范要求。

高壓側包含進線柜、PT柜，計量柜，出線柜，高壓配電室要求門加裝電磁鎖，當10kV側帶電時高壓室內門不能打開；低壓側與逆變器連接。箱變內采用專用溫濕度監(jiān)控器，能測量箱變內部環(huán)境溫度，輸出環(huán)境溫度測控接點，以滿足變壓器溫度合理運行故障報警跳閘要求及箱變內部正常運行要求。

1.2. 繼電保護及安全自動裝置

1）并網(wǎng)線路繼電保護及安全自動裝置

當分布式光伏項目的并網(wǎng)線路發(fā)生短路故障時，線路保護應立即啟動，判斷故障并觸發(fā)動作，瞬時斷開與故障點相連的并網(wǎng)點斷路器，故障對電網(wǎng)的影響范圍，確保故障能夠被快速且可靠地切除，從而保護其他非故障部分的正常運行。

10kV母線作為關鍵節(jié)點，應當配備先進的故障解列裝置，裝置可以實時監(jiān)測母線頻率和電壓的功能，一旦檢測到異常（如頻率偏離正常范圍、電壓波動過大等），將立即執(zhí)行緊急控制措施，自動跳開的斷路器（通常是連接光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的專用開關），通過這樣的方式，可以有效防止故障或異常狀況的進一步擴大，保障電網(wǎng)和用戶設備的安全。

2）防孤島檢測

在分布式光伏項目中，為防止孤島現(xiàn)象對電網(wǎng)和人員安全造成威脅，需要配有完善的防孤島方案，需要逆變器的孤島檢測機制、防孤島保護裝置、低壓檢測裝置共同配合，一旦監(jiān)測到孤島狀態(tài)，能夠迅速并自動地與電網(wǎng)斷開連接，此外，該方案還需嚴格遵守國家電網(wǎng)所制定的相關標準和規(guī)定，以確保其有效性和合規(guī)性。

1.3. 運動通訊設備

光伏電站內采用本地監(jiān)控系統(tǒng)，應具備自動接收并執(zhí)行調度部門發(fā)送的有功功率及無功功率變化的控制指令的能力。同時站內配置智能邊緣計算網(wǎng)關，接入省級配網(wǎng)自動化主站，上傳臨高縣調，采集上傳的信息量應滿足調度機構的運行需求，包括并網(wǎng)設備狀態(tài)、并網(wǎng)點電壓、電流、有功功率、無功功率和發(fā)電量等，調控應實時監(jiān)視運行情況。

2. 系統(tǒng)結構

本項目致力于構建一個智能的光伏電站管理體系，集成了一套先進的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-1000DP與光伏運維云平臺AcrelCloud-1200，來實現(xiàn)對整個光伏發(fā)電站的掌控與優(yōu)化，系統(tǒng)網(wǎng)絡結構為分層、分布式，整體可分為三層：

第一層：站控層。在值班室設置操作員站，采用C/S架構分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)，配置工控機和管理軟件，工控機主要完成對光伏電站的數(shù)據(jù)集抄和界面顯示功能；同時配置光伏運維云平臺，采用B/S架構，支持多平臺、多終端網(wǎng)絡訪問，形成了全站監(jiān)控、管理，并具備與遠方控制中心通信的接口。

第二層：通信層。通訊管理機以相對獨立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中，將整理分析采集到的數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡或者4G上傳至光伏服務器和系統(tǒng)，確保在站控層網(wǎng)絡失效的情況下，仍能獨立完成就地各電氣設備的監(jiān)測。

第三層：設備層。主要包括微機保護、防孤島保護、電能質量在線監(jiān)測裝置、故障解列裝置、多功能儀表、逆變器、箱變測控等設備?？梢灾苯硬杉幚憩F(xiàn)場的原始數(shù)據(jù)，通過通信層傳送給站控層，同時接收站控層發(fā)來的控制操作命令，經過有效性判斷、閉鎖檢測、同步檢測等，對設備進行操作控制。

1. 系統(tǒng)功能

1.1. 綜合看板

在分布式光伏電站的管理與運營中，需要一個高效、直觀的綜合看板，該看板集成了發(fā)電功率監(jiān)測、裝機容量記錄、發(fā)電量統(tǒng)計以及光伏收益計算等核心功能，同時特別突出了對環(huán)保貢獻的量化評估，包括計算二氧化碳減排量和節(jié)約的噸標煤量。

1.2. 分布式光伏電站運維管理

分布式光伏運維平臺的報警處理分事故報警和預告報警。前者包括非操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號，后者包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量越限/復限、計算機站控系統(tǒng)的各個部件、就地單元的狀態(tài)異常等，針對不同等級的報警，處理方式有所區(qū)別，預告報警會有選擇地向遠方發(fā)送。

平臺提供設備管理模塊，允許運維人員對設備進行遠程配置、參數(shù)調整、軟件升級等操作，這些功能可以大幅提高運維效率，降低現(xiàn)場操作成本。平臺靈活的配置選項，允許用戶根據(jù)自己的需求對平臺進行定制和擴展。

圖5.2 設備管理界面

1.3. 光伏發(fā)電效率監(jiān)測

平臺集成了多項關鍵功能，來保障和提升電站的運營效能與經濟效益?；?/span>其強大的數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計能力，可以計算電站的年利用小時數(shù)，能夠客觀評估電站的發(fā)電效率和使用效率，為運維團隊提供改進方向。同時，電站收益統(tǒng)計功能則根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)和電價政策等因素，自動計算出電站的年度、季度或月度收益情況，為投資者和管理層提供直觀、準確的財務數(shù)據(jù)支持，助力決策制定與優(yōu)化。

逆變器負責將光伏電池產生的直流電轉換為交流電并送入電網(wǎng)，其工作狀態(tài)直接影響到電站的發(fā)電效率和穩(wěn)定性。所以平臺提供逆變器狀態(tài)查詢功能，通過實時查詢逆變器的工作狀態(tài)、轉換效率及故障信息，運維團隊可以及時發(fā)現(xiàn)并解決逆變器的問題，確保電站的發(fā)電效率和穩(wěn)定性得到保障。

圖5.3 發(fā)電站監(jiān)測界面