安科瑞 刘芳 咨询家：acrel-js
摘 要：在“双碳”目标下，分布式光伏正凭借其灵活、就近消纳的显著优势，迅速融入工业园区、商业楼宇及公共设施之中。10kV并网项目较于低压并网，其并网点电压等级更高、电网交互复杂，对监控系统的实时性与安全性提出了较为严苛的要求，为确保电站长期稳定、合规运行，需要引入一套专业监控系统。安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏监控系统作为新一代分布式光伏智能监控系统，深度融合了物联网、大数据与云计算技术，为10kV并网电站提供了全生命周期的智慧管理。本文介绍了安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏监控系统在高新普洛斯物流园有限公司5.88MW分布式光伏发电项目中的应用。
关键词：分布式光伏；监控系统；10kV并网
1. 项目概述
昆山高新普洛斯物流园有限公司5.88兆瓦分布式光伏发电项目（以下简称“本项目”）定位为公用电厂，项目地点位于普洛斯西昆山高新业园区内部，平均海拔2.8m，利用建筑物B-1、B-2、B-3的屋面安装光伏组件，装机容量5.88兆瓦。所发电力在昆山电网消纳，采用“全额上网”模式以1回10kV线路接入电网侧10kV母线上，实现光伏并网发电。
展开剩余91%本期光伏并网建设10kV升压箱变3座，10kV预制舱（开关站）1座、舱内含光伏10kV开关柜8面；二次设备舱内含后台监控系统柜、远动通信柜、公用测控柜及安全自动装置柜、交流柜、直流柜、电池柜、视频监控柜、计量柜等。后台系统采集光伏站内的电流、电压、有功、无功、功率因数、有功电度、无功电度及断路器状态等信息，通过数据通信终端采用无线和有线传输通道接入苏州地调。
2. 分布式光伏设计
本项目共设1个10kV并网点，所用光伏组件为2382*1134*30mm，620Wp/块单晶硅组件，共安装组件9484块，直流侧容量5880kWp。每26、27、28块组件串联成一串，经2台300kW、4台320kW、16台250kW组串式逆变器输出0.8kV低压交流电，再经3台2000kVA干式箱式变压器升压至10kV；3台升压箱变分别接3回10kV光伏集电线路接至10kV预制舱（开关站）光伏进线柜内，后由光伏并网柜出线至园区外10kV14A团学线25#杆，加装自动化开关电缆接入，实现光伏并网发电。
图2.1 光伏接入系统示意图
图2.2 光伏组件布置图
3. 技术方案
本项目部署了一套国产操作系统下的Acrel-1000DP分布式光伏监控系统，对整个电站的数据进行采集监测。光伏电站中有3套箱变，每套箱变配置一台箱变测控，设备之间通过光纤环网上传数据至监控后台；微机保护装置、电能质量在线监测装置、远动系统等二次设备数据通过通信管理机及网络交换机实时采集上传，实现系统监控与自动化管理；同时配置对时装置、远动装置满足系统与上级调度的需求，配置一套一体化电源系统，为二次设备及监控主机等重要设备运行提供稳定可靠的电源，实现整个光伏系统的安全、稳定运行。
3.1. 安全自动装置
1）故障解列装置
装置能够监测电网的实时状态，一旦检测到异常或故障信号，如短路、过载等，它会立即启动，迅速切断故障区域与非故障区域之间的电气连接。既能防止故障设备对电网造成进一步损害，也确保其他单元的正常运行，保障用户的电力需求。
2）防孤岛装置
在电网失电的情况下，分布式电源未能够及时与电网断开连接，会形成孤岛状态，这种状态可能造成分布式电源不可控、电网恢复时电压和频率不匹配等问题，也可能导致电力工作人员在不知情的情况下进行危险操作。防孤岛装置通过实时监测电网状态，一旦检测到电网断电，能够在规定的时间内迅速切断分布式电源与电网的连接，从而保障电网的安全运行和维修人员的人身安全。
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. 调度数据网设备
1）Ⅱ型网络安全监测装置
Ⅱ型网络安全监测装置搭配探针软件能够实时监测系统中的网络流量和数据包，通过探针软件的深度分析，识别和记录潜在的网络安全威胁和异常行为，及时发出警报并采取相应措施，从而有效防止网络攻击、数据泄露和系统故障，为系统的可靠运行提供坚强的网络安全支撑。
2）入侵检测系统
作为网络安全的监控哨兵，入侵检测系统实时扫描网络流量或主机行为，通过特征匹配（已知攻击指纹）或异常分析（偏离正常基线）识别潜在入侵行为（如端口扫描、SQL注入、DDoS攻击）。其核心价值在于发现威胁并告警（如触发SOC平台弹窗、邮件通知），为后续应急响应提供关键线索。
3）分布式光伏电源采集控制装置
分布式光伏电源采集控制装置用于光伏等新能源电站，集成AGC/AVC控制器、纵向加密模块、路由器等功能于一体，实现集约化运行。设备集成加密认证模块，与主站加密装置互联互通保障数据传输安全；能接收本地/远方指令或计划曲线，动态计算有功/无功参数并下发至发电设备。该装置集成后减少多设备调试复杂度，降低协同维护成本。
3.3. 箱变测控装置
箱变保护测控装置是针对光伏及风能等升压变不同需求而研发的集成化设备，兼具保护、测控与通讯功能，适用于高低压两侧分支接线的应用场景。装置具备差动保护、过流保护、过电压保护等多项关键保护功能以及轻瓦斯、重瓦斯、高温等非电量保护，图形化界面和简易的操作方式使得装置的使用和管理较为便利，通过和后台监控软件相结合，装置能够充分发挥保护装置的遥测遥信和遥控遥调功能。
3.4.光功率预测系统
光伏电站本地布置微型气象站，采集光伏站的总辐照度、风速、风向、温度、相对湿度、大气压力等信息，光功率预测系统通过采集到的实时气象条件以及天气预报、太阳能资源的动态变化，对太阳能光伏发电站的输出功率进行短期和超短期的预测，从而帮助电力调度部门合理安排发电计划，优化电网运行，减少因太阳能发电波动性带来的电网不稳定风险，提高光伏发电的并网效率和经济效益。
4. 系统结构
本项目系统结构采用分层分布式架构，能够稳定地运行，满足现代工业自动化的需求，为企业提供强有力的技术支持，主要分为站控层、通信层和设备层三个核心部分：
站控层作为系统的管理与控制中心，承担着对整个系统的集中监控和管理功能。操作员可以通过该层实时监测系统状态，进行数据分析与处理。
通信层负责信息传递与数据交互，确保各个设备和系统组件之间能够无缝连接与协同工作。此层不仅支持多种网络拓扑结构，还能够根据实际应用场景的不同规模和需求进行灵活调整，增强了系统的灵活性和可扩展性。
设备层包含各种硬件设备，是系统的基础执行单元。这些设备不仅负责实时采集现场数据，还能根据上级指令执行控制操作，是实现自动化操作的核心组成部分。
图4.1系统拓扑图
项目配置设备清单如下表所示：
表4.1 方案设备列表
5. 现场图片
图 5.1 预制舱
图 5.2 二次屏柜（预制舱内）
图 5.3 并网成功
6. 系统功能
6.1. 光伏电站实时监测
系统主接线图为光伏电站内新建的10kV开闭所及箱变一次系统图，人机界面可以实时显示采集到的各类数据，包括开关柜的电压、电流和功率等关键参数，以及开关柜内断路器、手车的分合状态等。
图6.1 实时监测
6.2. 逆变器监测
逆变器数据监测功能是光伏发电监控系统中的一个关键组成部分，它负责收集、分析和处理逆变器的运行数据，包括电压、电流、功率和温度等参数，以确保光伏发电系统的稳定运行，通过数据监测，用户可以及时发现系统异常，进行故障诊断与维护，提高系统的整体效率与可靠性。
图6.2 逆变器监测界面
6.3. 电能质量在线监测
电能质量在线监测装置采集光伏并网接入点的电能质量信息，可以对整个供电系统的电能质量包括稳态状态和暂态状态进行持续监测。系统界面实时显示装置通信状态、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比和正序/负序/零序电压值、三相电流不平衡度百分比和正序/负序/零序电流值，帮助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。
图6.3 电能质量在线监测界面
6.4. 单元接线图
单元接线图（即间隔分图）是描述单个电气开关柜核心功能的图纸，主要包括一次主回路（清晰展示断路器、互感器、母线等高压设备的电气连接关系）、保护的遥信状态（断路器分合位、接地刀闸状态、保护动作等信号）、柜内电参量（电压、电流、功率等关键数据）。
图6.4 单元接线图界面
6.5. 调度上传
分布式光伏发电站需要接入电网做到统一调度管理。要将其发电数据、运行状态和可调节能力等信息实时上传至电网调度中心的过程，让电网能够像管理传统电厂一样，对分布式光伏进行可观、可测、可控、可调的协调管理，本项目通过分布式光伏电源采集控制装置，采用无线和有线通道接入苏州地调系统。
6.6. 安全防护
数据安全是保障屋顶光伏发电项目稳定、可靠运行的基石，一旦数据遭受篡改、泄露或恶意攻击，将可能导致发电计划紊乱、设备故障误判等严重后果，进而影响整个电力系统的安全与稳定。鉴于此，本项目高度重视数据安全防护体系建设，专门配备了完备的防护装置，包括防入侵系统和网络安全检测装置，对系统进行定期扫描与深度检测，及时发现并修复潜在的安全漏洞。
7. 结语
在分布式光伏发电项目中，分布式光伏监控系统发挥着整合能源资源的关键作用，该系统能够对分散布置的光伏发电设备展开实时监测，收集并深入分析各个发电单元在运行过程中产生的数据，在数据上传调度过程中，为了保证数据的安全，有必要配备一系列防护装置。装置间相互协同、层层设防，能够有效抵御各类潜在的网络攻击，确保数据的完整性、保密性和可用性，为数据安全提供多层次的坚实保障。
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