海南農(nóng)墾集團其前身是與海南省農(nóng)墾總局實行政企合一的海南省農(nóng)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(chǎn)業(yè)扶貧養(yǎng)殖場等多個項目，通過在廠房屋頂鋪設(shè)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(chǎn)業(yè)扶貧養(yǎng)殖場位于海南省白沙黎族自治縣，總建設(shè)規(guī)模為1.45MW。養(yǎng)殖場內(nèi)光伏組件安裝在廠房屋頂，經(jīng)逆變后接入箱變升壓至10kV，再接入廠區(qū)內(nèi)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(nèi)發(fā)電運行安全的安全自動裝置屏、完成調(diào)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(jié)構(gòu)1：

• 數(shù)據(jù)采集模塊：負責(zé)采集光伏發(fā)電系統(tǒng)中各種設(shè)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(luò)（如 Wi-Fi、4G/5G 等）或有線網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)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(shè)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(shè)備運行參數(shù)等信息。

2. 主要功能：

• 實時監(jiān)控：能夠?qū)崟r采集和顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)中各種設(shè)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(shè)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(yù)警：當(dāng)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(jié)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(shè)備的分布式光伏系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對電能的合理調(diào)度和管理，提高能源的利用效率。

3. 應(yīng)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(nèi)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(shù)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(shè)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(jīng)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(nèi)主要電氣設(shè)備

本項目箱變均配備干式三相雙繞組低損耗無勵磁調(diào)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(cè)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(dāng)10kV側(cè)帶電時高壓室內(nèi)門不能打開；低壓側(cè)與逆變器連接。箱變內(nèi)采用專用溫濕度監(jiān)控器，能測量箱變內(nèi)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(nèi)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(dāng)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(yīng)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(guān)鍵節(jié)點，應(yīng)當(dāng)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(guān)），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(shè)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(guān)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(shè)備

光伏電站內(nèi)采用本地監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)具備自動接收并執(zhí)行調(diào)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(nèi)配置智能邊緣計算網(wǎng)關(guān)，接入省級配網(wǎng)自動化主站，上傳臨高縣調(diào)，采集上傳的信息量應(yīng)滿足調(diào)度機構(gòu)的運行需求，包括并網(wǎng)設(shè)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(diào)控應(yīng)實時監(jiān)視運行情況。

2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項目致力于構(gòu)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(luò)結(jié)構(gòu)為分層、分布式，整體可分為三層：

第一層：站控層。在值班室設(shè)置操作員站，采用C/S架構(gòu)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(gòu)，支持多平臺、多終端網(wǎng)絡(luò)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(luò)或者4G上傳至光伏服務(wù)器和系統(tǒng)，確保在站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，仍能獨立完成就地各電氣設(shè)備的監(jiān)測。

第三層：設(shè)備層。主要包括微機保護、防孤島保護、電能質(zhì)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(shè)備。可以直接采集處理現(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(jīng)過有效性判斷、閉鎖檢測、同步檢測等，對設(shè)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(yù)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(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量越限/復(fù)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(yù)告報警會有選擇地向遠方發(fā)送。

平臺提供設(shè)備管理模塊，允許運維人員對設(shè)備進行遠程配置、參數(shù)調(diào)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(shè)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(guān)鍵功能，來保障和提升電站的運營效能與經(jīng)濟效益。基于其強大的數(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(wù)數(shù)據(jù)支持，助力決策制定與優(yōu)化。

逆變器負責(zé)將光伏電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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