摘 要：分布式光伏发电就是将太阳能光伏板分散布置在各个区域，通过小规模、模块化的方式实现电能的并网或独立使用，这种发电方式具有就近发电、就近并网、就近转换、就近使用的特点。近年来，技术进步和政策支持推动了光伏组件的成本持续下降，使得分布式光伏监控系统在住宅、商业及工业等多个领域得到了广泛应用。在当前全球能源转型的背景下，提升能源利用效率和优化管理流程是很多新能源科技公司面临的迫切需求，而分布式光伏监控系统的引入，正是满足这一需求的重要手段，本文介绍了安科瑞分布式光伏监控系统在鄂托克旗巴音乌苏六保煤矿5MW分布式光伏项目中的应用，通过本文可以了解到针对分布式光伏发电站的整体方案。

关键词：煤矿；分布式光伏；系统方案

1.项目概述   

鄂托克旗巴音乌苏六保煤矿5MW分布式光伏项目（以下简称“本项目”）场址位于内蒙古鄂尔多斯市六保煤矿排土场，是接入客户内部电网，选择自发自用、余电上网的分布式新能源发电项目。

本项目利用煤矿厂区内闲置排土场安装光伏组件，排土场总面积约4.6万平方米，工程实际安装容量4.9995MWp。光伏组件经逆变器将直流电转换成交流电后，分别接至1#、2#箱变低压开关柜，经箱变升压后以2路集电线路汇入新增电缆分支箱，由电缆分支箱以1回集电线路送出至新增10KV升压站，根据接入系统方案，开关站新出1回10kV电缆线路，接至10kV原配电室备用开关进行并网。    

本项目致力于打造一套高效智能的分布式光伏监控系统。通讯管理机实现设备间高效通信与数据远程监控，Acrel-1000DP软件采集分析光伏数据，通过界面直观展示设备运行状态，继电保护装置确保设备安全，电能质量在线监测装置监测电网情况，远动上传设备完成数据无线安全上送。

2.分布式光伏设计   

本项目光伏接入鄂托克旗东辰汇通矿业有限责任公司10kV配电室，进线电源为110kV盘山变913备用线。分布式光伏电站组件采用平铺设计，使用单晶硅组件550Wp组件9090片，320kW组串式并网型逆变器13台，2500kVA变压器2台，总容量为5000kVA。

1#箱变光伏发电子单元系统中，装机容量为22688.4KWp，由4888块光伏组件组成188个组串，每25/27/28路组串接至1台光伏逆变器，共7台逆变器；2#箱变光伏发电子单元系统中，装机容量为2311.1KWp，由4202块光伏组件组成159个组串，每26/27/28路组串接至1台光伏逆变器，共6台逆变器。

本项目建设分布式光伏发电系统，所发电量为自发自用、余电上网的模式，光伏发电经逆变器、箱变升压至10kV，并网接入10kV电网原有线路。10kV配电部分新建10KV光伏进线柜1回，10kV光伏并网柜1回、10kV计量柜1回，10kVPT柜部分二次线。

本项目以Acrel-1000DP分布式光伏监控系统为核心，结合一系列先进的设备和技术，搭配组屏、就地安装的继电保护装置、电能质量在线监测装置、通讯管理机以及远动上传调度的相关设备和烟雾传感器，形成了一个集成化的综合监控系统。该系统不仅能够直观地掌握光伏电站的运行状态和发电效率，还能对发电线路进行实时监测和故障保护，确保设备的安全运行，降低因故障带来的经济损失；电能在线监测装置可以及时发现并记录电压波动、谐波等问题；此外项目还配备了烟雾传感器，实时监测配电房内潜在的火灾威胁，并在烟雾浓度触发报警时上传信息到后台系统。    

3.1.二次电气设备   

1）线路保护装置

线路保护装置主要功能是确保电气设备的安全运行。装置实时监测电流、电压等电气参数，一旦检测到异常，如过载、短路或接地故障，线路保护装置会迅速切断电源，从而防止设备损坏和火灾风险。

2）防孤岛装置

防孤岛装置其主要功能是防止在电网故障或异常情况下，光伏发电站与主电网隔离而形成孤岛现象，孤岛现象会导致局部电力供应不稳定，甚至引发安全隐患。防孤岛装置通过实时监测电网的运行状态，检测电流、电压、频率等参数，当发现系统出现异常时，能够迅速切断孤岛区域与主电网的连接，确保电力系统的整体安全与稳定。此外，防孤岛装置还具备自恢复功能，在故障排除后，可以自动恢复与主电网的连接，确保电力供应的连续性，此装置为光伏并网提供了更安全的环境。

3）电能质量在线监测装置

电能质量在线监测装置是一种用于实时监测和分析电力系统中电能质量的高科技设备。其主要功能包括对电压、电流、频率、谐波、闪变、波动等关键电能质量参数进行jingque测量和记录。装置能够及时识别出电能质量问题，如电压波动、谐波污染及瞬态电压等，从而为电力用户提供有效的改进建议。

3.2.运动通讯设备   

1）对时装置

全球定位系统（GPS）和中国的北斗导航系统通过提供高精度的时间信号，帮助系统实现设备间的协调与同步，降低了因时间误差引发的故障风险，方便分析问题时可以准确定位。

2）纵向加密装置

纵向加密装置提升了数据上传的安全性。通过采用先进的加密技术，纵向加密装置能够有效保护电力数据在传输过程中的安全，防止数据被恶意篡改或窃取。    

3）远动通讯管理机

远动通讯管理机是一种用于监控和控制远程设备的专业设备，其主要功能包括数据采集、实时监测、故障报警和远程控制等。通过与各类传感器和执行器的连接，远动通讯管理机能够实时获取设备的运行状态和环境参数，为用户提供全面的数据信息支持。该设备也具备强大的通讯功能，能够通过多种通讯协议与系统进行数据交互，实现对设备的远程管理和故障诊断。

4.系统结构   

该系统结构采用分层分布式，整个系统分成站控层、通信管理层和间隔层，在站控层、通信管理层及网络失效的情况下，间隔层仍能独立完成间隔层的监测和断路器控制功能。

站控层设备负责整个系统的集中监控，一般由主机、打印机以及其它网络设备组成。

通讯管理层负责与间隔层设备通讯并进行数据采集，对数据进行接收、发送。通讯管理机是全系统信息的中心，通讯管理机采用与继电保护装置同一品牌的设备。

间隔层配置具备测控、保护及通讯功能的继电保护装置，可以直接安装在开关柜或者组屏安装，各继电保护装置和通讯管理层以开放型总线式标准通讯网络进行信息交换和完成各项指令。   

微电网能量管理系统人机界面友好，应能够以系统一次电气图的形式直观显示各电气回路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各回路断路器、隔离开关等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。其中，各子系统回路电参量主要有：三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、频率和正向有功电能累计值；状态参数主要有：开关状态、断路器故障脱扣告警等。

系统应可以对分布式电源、储能系统进行发电管理，使管理人员实时掌握发电单元的出力信息、收益信息、储能荷电状态及发电单元与储能单元运行功率设置等。

系统应可以对储能系统进行状态管理，能够根据储能系统的荷电状态进行及时告警，并支持定期的电池维护。

微电网能量管理系统的监控系统界面包括系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电桩及总体负荷组成情况，包括收益信息、天气信息、节能减排信息、功率信息、电量信息、电压电流情况等。根据不同的需求，也可将充电，储能及光伏系统信息进行显示。

图2系统主界面

子界面主要包括系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电桩信息、通讯状况及一些统计列表等。

6.1.1光伏界面

图3光伏系统界面

本界面用来展示对光伏系统信息，主要包括逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、并网柜电力监测及发电量统计、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、辐照度/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。

6.1.2储能界面

图4储能系统界面

本界面主要用来展示本系统的储能装机容量、储能当前充放电量、收益、SOC变化曲线以及电量变化曲线。

图5储能系统PCS参数设置界面

本界面主要用来展示对PCS的参数进行设置，包括开关机、运行模式、功率设定以及电压、电流的限值。

图6储能系统BMS参数设置界面

本界面用来展示对BMS的参数进行设置，主要包括电芯电压、温度保护限值、电池组电压、电流、温度限值等。

图7储能系统PCS电网侧数据界面

本界面用来展示对PCS电网侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数等。

图8储能系统PCS交流侧数据界面

本界面用来展示对PCS交流侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数、温度值等。同时针对交流侧的异常信息进行告警。

图9储能系统PCS直流侧数据界面

本界面用来展示对PCS直流侧数据，主要包括电压、电流、功率、电量等。同时针对直流侧的异常信息进行告警。

图10储能系统PCS状态界面

本界面用来展示对PCS状态信息，主要包括通讯状态、运行状态、STS运行状态及STS故障告警等。

图11储能电池状态界面

本界面用来展示对BMS状态信息，主要包括储能电池的运行状态、系统信息、数据信息以及告警信息等，同时展示当前储能电池的SOC信息。

图12储能电池簇运行数据界面

本界面用来展示对电池簇信息，主要包括储能各模组的电芯电压与温度，并展示当前电芯的较大、较小电压、温度值及所对应的位置。

6.1.3风电界面

图13风电系统界面

本界面用来展示对风电系统信息，主要包括逆变控制一体机直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、风速/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。

6.1.4充电桩界面

图14充电桩界面

本界面用来展示对充电桩系统信息，主要包括充电桩用电总功率、交直流充电桩的功率、电量、电量费用，变化曲线、各个充电桩的运行数据等。

6.1.5视频监控界面

图15微电网视频监控界面

本界面主要展示系统所接入的视频画面，且通过不同的配置，实现预览、回放、管理与控制等。

6.2发电预测

系统应可以通过历史发电数据、实测数据、未来天气预测数据，对分布式发电进行短期、超短期发电功率预测，并展示合格率及误差分析。根据功率预测可进行人工输入或者自动生成发电计划，便于用户对该系统新能源发电的集中管控。

图16光伏预测界面6.3策略配置

系统应可以根据发电数据、储能系统容量、负荷需求及分时电价信息，进行系统运行模式的设置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期计划、需量控制、有序充电、动态扩容等。

图17策略配置界面

6.4运行报表

应能查询各子系统、回路或设备指定时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等。

图18运行报表

6.5实时报警

应具有实时报警功能，系统能够对各子系统中的逆变器、双向变流器的启动和关闭等遥信变位，及设备内部的保护动作或事故跳闸时应能发出告警，应能实时显示告警事件或跳闸事件，包括保护事件名称、保护动作时刻；并应能以弹窗、声音、短信和电话等形式通知相关人员。

图19实时告警

6.6历史事件查询

应能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数、电芯温度（锂离子电池）、压力（液流电池）、光照、风速、气压越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

图20历史事件查询

6.7电能质量监测

应可以对整个微电网系统的电能质量包括稳态状态和暂态状态进行持续监测，使管理人员实时掌握供电系统电能质量情况，以便及时发现和消除供电不稳定因素。

1）在供电系统主界面上应能实时显示各电能质量监测点的监测装置通信状态、各监测点的A/B/C相电压总畸变率、三相电压不平衡度百分百和正序/负序/零序电压值、三相电流不平衡度百分百和正序/负序/零序电流值；

2）谐波分析功能：系统应能实时显示A/B/C三相电压总谐波畸变率、A/B/C三相电流总谐波畸变率、奇次谐波电压总畸变率、奇次谐波电流总畸变率、偶次谐波电压总畸变率、偶次谐波电流总畸变率；应能以柱状图展示2-63次谐波电压含有率、2-63次谐波电压含有率、0.5～63.5次间谐波电压含有率、0.5～63.5次间谐波电流含有率；

3）电压波动与闪变：系统应能显示A/B/C三相电压波动值、A/B/C三相电压短闪变值、A/B/C三相电压长闪变值；应能提供A/B/C三相电压波动曲线、短闪变曲线和长闪变曲线；应能显示电压偏差与频率偏差；

4）功率与电能计量：系统应能显示A/B/C三相有功功率、无功功率和视在功率；应能显示三相总有功功率、总无功功率、总视在功率和总功率因素；应能提供有功负荷曲线，包括日有功负荷曲线（折线型）和年有功负荷曲线（折线型）；

5）电压暂态监测：在电能质量暂态事件如电压暂升、电压暂降、短时中断发生时，系统应能产生告警，事件能以弹窗、闪烁、声音、短信、电话等形式通知相关人员；系统应能查看相应暂态事件发生前后的波形。

6）电能质量数据统计：系统应能显示1min统计整2h存储的统计数据，包括均值、较大值、较小值、95%概率值、方均根值。

7）事件记录查看功能：事件记录应包含事件名称、状态（动作或返回）、波形号、越限值、故障持续时间、事件发生的时间。

图21微电网系统电能质量界面

6.8遥控功能

应可以对整个微电网系统范围内的设备进行远程遥控操作。系统维护人员可以通过管理系统的主界面完成遥控操作，并遵循遥控预置、遥控返校、遥控执行的操作顺序，可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。

图22遥控功能

6.9曲线查询

应可在曲线查询界面，可以直接查看各电参量曲线，包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、SOC、SOH、充放电量变化等曲线。

图23曲线查询