光伏發(fā)電二次設計

更新時間：2024.01.13 作者：管理員瀏覽次數(shù)：41

1 概述當今世界，煤炭、石油等化石能源頻頻告急，環(huán)境污染問題日益嚴峻。而太陽能作為最具潛力的可再生能源，因其儲量的無限性、存在的普遍性、利用的清潔性以及實用的經(jīng)濟性，越來越被人們所青睞。大力發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)、積極開發(fā)太陽能，在全球范圍得到了空前重視，已成為各國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。光伏產(chǎn)業(yè)也稱太陽能電池產(chǎn)業(yè)，即利用太陽能級半導體電子器件吸收太陽光輻射能，并使之轉換為電能的產(chǎn)業(yè)。
2 光伏電站監(jiān)控對象光伏電站主要由光伏陣列、匯流箱、低壓直流柜、逆變柜、交流低壓柜、升壓變壓器等組成，最后產(chǎn)生的高壓交流并入國家電網(wǎng)。針對每個環(huán)節(jié)電力參數(shù)檢測的需要，需要對于匯流箱、直流柜及交流柜中等電氣設備進行數(shù)據(jù)采集，把各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)打包上傳至后臺，監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)后臺集中監(jiān)控。通過實時監(jiān)測和控制，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，確保了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的完全可靠和穩(wěn)定運行。
3 監(jiān)控系統(tǒng)架構整個監(jiān)控系統(tǒng)可分為智能子站、規(guī)約轉換、監(jiān)控后臺3個層次，其樹狀圖如圖所示。圖2：監(jiān)控系統(tǒng)架構從圖可以看出光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)的后臺通過以太網(wǎng)基于IEC60870-5-104規(guī)約可以與多臺通訊管理機建立通訊，而1臺通訊管理機通過IEC60870-5-104規(guī)約（或Modbus規(guī)約及廠家自定義規(guī)約）可以與多臺智能裝置建立通訊。這樣的架構為監(jiān)控系統(tǒng)后臺對全站設備的管理提供通信支撐。在大型地面電站中，通常智能子站層對應箱變發(fā)電、規(guī)約轉換層對應開關站、監(jiān)控后臺對應監(jiān)控室。
4 計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計光伏方陣場計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計原則:
1)光伏場區(qū)監(jiān)控納入升壓變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)。
2)計算機監(jiān)控系統(tǒng)光伏場區(qū)部分實現(xiàn)光伏場區(qū)設備(包括光伏陣列、匯流箱、逆變器、升壓變等)的控制、保護、測量，以及信號的采集和上傳。
4.1 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡設計光伏場區(qū)內每個2.5MW或3.125MW逆變升壓單元為一個監(jiān)控單元，根據(jù)光伏場區(qū)內各逆變升壓單元的分布位置，將全部逆變升壓單元劃分為若干個區(qū)域，每個區(qū)域內的監(jiān)控單元組成環(huán)網(wǎng)結構。現(xiàn)場監(jiān)控單元環(huán)網(wǎng)交換機之間、現(xiàn)場環(huán)網(wǎng)交換機與升壓變電站二次設備室網(wǎng)絡通信柜中環(huán)網(wǎng)交換機之間均通過光纖介質連接。匯流箱一般采用RS485通信接口、總線通信方式，通信介質采用屏蔽雙絞線(若采用直埋敷設，則需要采用鎧裝屏蔽雙絞線)。屏蔽雙絞線的截面積根據(jù)總線的長度和連接的設備數(shù)量確定，可參考表1。

RS485總線不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡，如果采用如圖1-1中a、b、c的不正確連接方式，盡管在某些情況下(如距離短、速率低、干擾小等)仍然可以正常工作，但隨著通信距離的延長或通信速率的提高，其不良影響會越來越嚴重，甚至發(fā)生通信故障，主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加，造成信號質量下降。

為此，最好采用終端匹配的總線型結構拓撲結構，用一條單一、連續(xù)的信號通圖1-1RS485通信網(wǎng)絡拓撲圖道總線將各個節(jié)點串接起來，從總線到每個節(jié)點的引出線長度應盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。如圖3中d、e、f的連接方式。

4.2 監(jiān)控系統(tǒng)設備配置設計每個逆變升壓單元一般配置1面測控裝置，主要包括現(xiàn)場環(huán)網(wǎng)交換機、規(guī)約轉換裝置和公用測控裝置等。逆變升壓單元的網(wǎng)絡系統(tǒng)圖見圖1-2。

其中，匯流箱智能裝置、直流柜智能裝置、逆變器智能裝置等通過通信線接入規(guī)約轉換裝置；公用測控裝置完成對低壓斷路器柜、高壓負荷開關柜和變壓器等設備的控制和采集。圖4:光伏發(fā)電單元網(wǎng)絡系統(tǒng)圖

4.3 監(jiān)控系統(tǒng)功能
（1）規(guī)約轉換。將匯流箱、直流柜、逆變器等設備的通信規(guī)約轉換成與變電站監(jiān)控系統(tǒng)相同的規(guī)約。（2）信息的上傳下達。將匯流箱、直流和逆變器等設備的信息上傳至變電站監(jiān)控系統(tǒng)，同時接受變電站監(jiān)控系統(tǒng)的指令實現(xiàn)對逆變器的控制。
（3）低壓開關柜、升壓變壓器和高壓側負荷開關柜的信息采集和控制。狀態(tài)信號包括升壓變壓器高壓側負荷開關分合閘狀態(tài)、低壓側斷路器分合閘狀態(tài)、逆變升壓單元門位置狀態(tài)。報警信號包括升壓變壓器非電量報警(即溫度高報警，若為油浸式變壓器，還有壓力釋放報警和瓦斯報警)以及升壓變壓器高壓側熔斷器熔斷報警等。控制信號包括低壓側斷路器的分合控制、高壓側負荷開關的分合控制等。（4）對時功能，具有接受時鐘對時的功能，一般采用網(wǎng)絡對時。
（5）對外接口，計算機監(jiān)控系統(tǒng)光伏場區(qū)部分通過光纜與計算機監(jiān)控系統(tǒng)升壓變電站內網(wǎng)絡設備進行連接。

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