方案背景

光伏電站主要由太陽能電池方陣，匯流箱，直流配電柜，并網逆變器，交流配電柜，升壓變壓器，并網控制柜以及環境監測系統，防雷系統以及監控系統等構成。如下圖所示:

針對光伏電站，河北為信的光伏電站自動化系統解決方案，可以有效實現光伏系統自動化控制的功能。

2、方案介紹

2.1方案簡介

光伏電站自動化系統適用于集中式光伏、分布式光伏電站，系統具有常規電站自動化系統的全部功能，并且具備光伏場信息采集、AGC/AVC控制、功率預測、孤島檢測、同步檢測、電能質量監測、分布式并網、逆變器投切、電壓無功自動調節、氣象環境監測等功能。

光伏電站綜合自動化系統的功能需求大致可概括為實時監控、調度轉發、AGC/AVC服務和功率預測服務。

1)實時監控

實時采集數據，向用戶展示光伏發電區及升壓站的一、二次設備實時運行情況，并能夠下發遠程控制指令。

2)調度轉發

能夠將升壓站各間隔保護測控數據轉發給電網調度，并接收電網調度下發的控制指令。光伏發電區的設備信息通常不需要轉發給電網調度。

3) AGC/AVC服務

AGC全稱為自動發電控制，光伏電站需跟蹤電網調度下發的指令，調節逆變器的有功出力，使全站的有功輸出滿足電網系統頻率和聯絡線功率控制要求。AVC全稱為自動電壓控制，光伏電站接收來自調度的母線電壓和總無功的符合設定，通過一定策略調節站內逆變器和無功補償設備，保證電網系統安全、優質和經濟運行

4)功率預測服務

太陽輻射受季度、晝夜和陰晴等天氣條件的影響較大，光伏發電系統輸出功率具有間隙性和隨機性。功率預測服務[14-16]通過收集天氣預報、光伏發電區環境監測儀數據以及歷史經驗數據，對整個光伏電站的發電功率進行預測，了解光伏并網系統的發電運行特性，與電網調度配合，有助于整個電網系統的規劃與運行，減少光伏發電隨機性對電網系統的影響，提高系統的安全穩定性。

2.2 系統架構

根據光伏電站的組成結構和功能需求，將光伏電站綜合自動化系統，自下而上設計為子陣層、子陣環網層、間隔層、網絡層和站控層。

(1)子陣層與子陣環網層

子陣層，在地理上對應著每個光伏子陣。在每個光伏子陣安裝一臺智能一體化裝置，通過RS485串口總線或者以太網與子陣內的逆變器、匯流箱等智能設備通信，實現對設備的實時監控。分散在光伏區的其他智能設備，如環境監測儀、旋轉設備采集裝置、電度表等，也接入附近光伏子陣的通信管理機。所有通信都是基于通信規約，常用的規約有Modbus、IEC 103、IEC 104、CDT、DLT 645等。

相鄰光伏子陣的智能一體化裝置經過光纖環網一個接一個，最終連接到間隔層的環網交換機，形成子陣環網層。環網內智能--體化裝置的數量可根據地理位置分布與交換機能力決定。智能一體化裝置通過子陣環網，基于通信規約，將接入的智能設備的數據轉發到間隔層發電分區的綜合自動化設備，同時接收控制指令，轉發給智能設備。對上轉發的常用規約有IEC 103、IEC 104等。

（2）間隔層

根據光伏電站的實際建設周期與規模，可以將光伏發電區劃分為多個發電分區，每個分區包含數10個光伏子陣，設置分區遠動機、分區監控后臺與分區AGC/AVC服務器。發電分區的綜合自動化設備與升壓站的二次設備，構成間隔層。

同一發電分區內的智能一體化裝置組成環網，接入本分區環網交換機，不同發電分區間的網絡相互隔離，如此分布式監控與管理，可有效解決大型地面光伏電站設備多、數據量大、組網復雜的問題,并且有利于后期擴建工程的接入。

分區監控后臺用于監控本發電分區內的智能設備，展示各設備詳細數據;分區遠動機將本發電分區內智能設備的數據有選擇性的轉發給站控層，供站控層的應用使用;分區AGC/AVC子服務器接收站控層AGC/AVC主服務器的調節指令，經一定算法后調節本發電分區內逆變器的有功與無功輸出。

（3）網絡層

間隔層的設備經過網絡層與站控層交互，根據不同的應用功能，網絡層劃分為了4個數據網，分別是光伏區信息數據網、AGC/AVC數據網、監控數據網、功率預測數據網。間隔層的分區遠動機經光伏區信息數據網將光伏發電區設備的數據選擇性地送給主監控后臺和功率預測服務器;間隔層的分區AGC/AVC服務器經過AGC/AVC數據網與主AGC/AVC服務器通信;調度監控相關設備與升壓站二次設備在監控數據網內通信;功率預測相關設備在功率預測數據網內通信。各數據網間相互隔離，無直接數據交互，既可保障數據網的安全，又方便網絡故障的排查。

（4）站控層

站控層根據實時監控、調度轉發、AGC/AVC服務和功率預測服務四大功能部署，包含主監控后臺、工程師站、遠動機、主AGC/AVC服務器、光功率預測服務器、光功率預測工作站、天氣預報服務器。

主監控后臺展示升壓站二次設備信息以及由各分區遠動機轉發的光伏發電區重要信息;工程師站用于維護主監控后臺與主AGC/AVC服務器;遠動機作為全站惟一出口與電網調度主站通信，轉發升壓站二次設備數據，同時接收電網調度主站的功率調節指令，光伏區數據通常不需要送給電網調度主站;主AGC/AVC服務器調節全站的有功與無功輸出，滿足電網調度要求;光功率預測服務器從發電分區獲取逆變器輸出功率與環境監測儀數據，對光伏站進行功率預測，并與光功率預測主站交互數據;光功率預測工作站用于維護光功率預測服務器;天氣預報服務器經反向隔離裝置接入公網，獲取天氣預報信息，處理后提供給光功率預測服務器。

2.3系統亮點

l 適用于110KV~400V不同電壓等級并網的新能源電站。

l 一體化的軟硬件系統解決方案，與各組件兼容性好，運行穩定。

l 支持不同電壓等級的防孤島檢測控制和頻率電壓穩定控制。

l 支持遠程云運維系統和遠程調度監控系統，支持手機APP瀏覽。

l 監控軟件支持LNUX和 WINDOWS不同平臺。

l 具有靈活的定制設計能力和豐富的現場實施經驗。

2.4保護功能

（1）線路基本保護

當主要以380V/220V的電壓將光伏電源接入到公共的電網之時，處在公共連接點以及并網點之間的斷路器就可以進行短路速斷、失壓跳閘以及低壓閉鎖和延時的保護工作。假如接入到系統是35kV/10kV電壓等級，那么應該可以使用專線將光伏電源接入到用戶變電站，運用“T”接方式接入的基本用戶配電網。當線路故障，縱聯電流差動保護可以快速切除故障，解決保護死區問題;線路“縱聯電流差動保護” 動作，跳開線路兩側開關，同時聯跳光伏并網線路,或只跳光伏并網線路;后者可以仍保留電源側開關自動重合閘，保證線路供電可靠性。

（2）母線基本保護

向母線系統接入光伏電源的時候，需要依照光伏電源自身是否自帶了母線，從而決定是否有必要進行專用母線的相應保護工作。檢測系統側變電站以及開關站側的相應母線保護以后，假如兩者之間不符合基本要求，就需要配置相應的保護裝置，假如兩者之間不符合，那么需要配置相應的保護裝置，進而可以保證母線出現相應的故障之后可以更為迅速的被切除。

（3）防孤島保護

為了可以有效避免非同期的合閘，需要接入在35kV/10kV系統的光伏電源之.上增加一些防孤島的基本保護裝置，使得切除光伏電源的對應實踐以及線路的保護工作、備自投等動作做到基礎的配合。對于“功率缺額型”光伏系統。當系統因故障解列后，光伏電站將因不能帶全部地區負荷而被拖跨，低周低壓解列裝置可以動作。因此低周低壓解列裝置適用于光伏電站出力小于地區負荷的情況。

（4）安全自動裝置的基本保護

在35kV/10kV電壓的等級系統接入到光伏電源的時候，被接入到配電網之后的光伏電源，自身的安全自動裝置需要做到在頻率以及電壓方面出現異常之后能夠實現禁忌的控制，并且可以跳開并網點的斷路器。在380V/220V電壓的基本等級之下的相應分布式電源，那么就不需要配置一些獨立的安全自動化裝置。

3、主要產品

3.1 WXDK-700系列保護測控裝置

WXDK-700系列微機保護測控裝置適用于110KV及以下電壓等級的發電廠及變電站的繼電保護及測量、控制。

裝置集保護、測量和操作控制功能于一體，既可在開關柜就地安裝，也可集中組屏安裝。既可用于直流電源操作回路，也可用于交流電源操作回路。

WXDK-700系列裝置產品型號

WXDK-741  線路保護測控裝置

WXDK-742  進線備自投及保護測控裝置

WXDK-740  綜合保護測控裝置

WXDK-743  電容器保護測控裝置

WXDK-742A  備自投及分段保護測控裝置

WXDK-721  變壓器主保護裝置

WXDK-725  變壓器后備保護測控裝置

WXDK-722  變壓器非電量保護測控裝置

WXDK-745  變壓器綜合保護測控裝置

WXDK-726  變壓器差動及綜合保護測控裝置

WXDK-748  電抗器保護測控裝置

WXDK-738PT 保護及并列裝置

WXDK-749A  綜合測控裝置

WXDK-749B  綜合測控裝置

WXDK-749C  綜合測控裝置

WXDK-773  PT電壓并列裝置

WXDK-774  PT電壓切換裝置

WXDK-755  三相操作箱

WXDK-78lM  發電機主保護裝置

WXDK-781B  發電機后備保護測控裝置

產品特點

l 先進的32位高速DSP處理器，強大的運算判斷處理能力。

l 中文液晶顯示，人機界面友善、操作方便。

l 采用多層印制板及表面貼裝技術，強弱電嚴格分離，達到高標準電磁兼容性能。

l 采用高分辨率采樣芯片，精度高，測量精確。

l 采用高可靠性設計，并具有完善的自檢功能。保證裝置可靠運行。

l 體積小、重量輕，可集中組屏，也可分散安裝在開關柜上。

l 裝置具有雙以太網、CAN、RS485等通訊接口，方便與各類系統及其他智能設備連接通訊。

l 支持IRIG-B碼對時。

l 支持61850規約 

主要功能 

1保護功能

l 裝置適用于110K及以下電壓等級的發電廠及變電站，功能涵蓋了電力變壓器保護、線路保護、母聯保護、電容器保護、備用電源自投、電動機保護、PT保護等。

2測量功能

l 裝置可實時采集測量電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率及功率因數。

l 裝置設有16路開關量接口，可用于采集斷路器位置接點、刀閘位置接點、保護壓板接點、外部閉鎖接點等開關量

3控制功能

l 裝置可按收遠方遙控命令進行斷路器分閘、合閘控制操作。也可通過裝置鍵盤菜單操作對斷路器進行手動分閘、合閘控制操作。

l 裝置可以用于直流電源控制回路，也可以用于交流電源控制回路。

l 保護定值的修改、保護功能的投退均可由遠方遙控進行。

4事件報告功能

l 裝置具有事件報告記錄功能，裝置失電后報告不丟失。事件包括動作事件、告警事件、遙信變位事件和操作命令事件。各種事件報告中，操作命令事件報告是不可刪除的，其他事件報告可以人工手動刪除。

5故障錄波功能

l 裝置具有故障錄波功能，可以將系統發生故障時的故障量進行錄波保存。錄波數據可以由通訊接口傳送到上位機監控系統，在監控系統軟件中顯示錄波數據和波形。裝置電源關閉后錄波數據不丟失。

3.2 WXDK-600電能質量在線監測裝置

適用于10kV~500kV各個電壓等級，滿足各種類型監測點的電能質量監測要求。按檢測路數可以分為1路和6路，分別為WXDK-600和WXDK-660。

主要功能

實時在線監測三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度、負序電壓、負序電流、2~50次諧波、間諧波；電壓波動及閃變；電壓驟升、驟降、短時中斷：暫時過電壓：具備統計功能、錄波功能、Web功能、本地PQDIE文件生成功能。

3.3 WXDK-787逆功率保護裝置

適用于各種電壓等級的發電機及光伏風電新能源發電單元。

主要功能

兩段式逆功率保護；可選無流閉鎖；PT斷線閉鎖；頻率閉鎖。

3.4 WXDK-789分布式發電并網裝置

適用于分布式發電站、實現電站信息的采集、通信以及保護控制。

主要功能

三段式復壓閉鎖的方向過流保護、反時限方向過流保護、過負荷保護、三段式方向零序過流保護、反時限零序方向過流保護、兩段低頻保護等通過規約轉換。實現站控層和間隔層之間的數據交換、承擔與當地監控計算機系統或調度主站系統通信任務。214個以太網接口、8個RS485/RS232串口。