光伏監控系統在北京某啤酒廠的應用

摘 要：隨著各地電網對調峰管控力度不斷加大，工商業光伏的主流運行模式已轉向“自發自用、余電不上網”。但在實際運營中，不少工廠光伏電站頻繁遇到逆流報警問題，帶來了并網合規方面的隱患。在此背景下，光伏防逆流裝置的應用及智能優化設計，成為行業關注的主要。本文通過AM5SE-PV系列主從機防逆流保護裝置、Acrel-1000DP光伏監控系統分別對北京燕京啤酒廠二期項目實現剛性和柔性調節。

關鍵詞：防逆流；主從機防逆流保護；Acrel-1000DP；剛性調節；柔性調節

1 項目概況

北京燕京啤酒廠一期、二期分布式光伏項目，位于北京市，裝機總容量為16.099MW，采用自發自用、余電不上網模式。

北京燕京啤酒廠分布式光伏項目共分兩期建設，采用兩路110kV進線，經過兩臺110/10kV變壓器降壓至10kV開閉所，一期在紙箱廠、中發生物等5個配電室共設置9個0.4kV并網點；二期裝機容量為10MW，在運輸科配電室、瓶裝1線配電室等9個配電室共設置25個0.4kV并網點。針對接入的光伏，該項目要求自發自用、余電不上網，二期逆流檢測點設置在110kV兩路進線處，根據上述基本條件結合原施工圖設計制定以下通過調整（降低）光伏發電系統輸出功率以達到限制上網功率的控制策略方案。

項目現場

2 項目需求

一期：

測量每個10kV配電房進線處功率，當功率過低時，（具體數值根據供電部門定值確定），通過光伏監控系統在無人值守狀態下實時動態調整一期每個10kV配電房對應逆變器輸出功率來實現光伏電站持續運行，同時也要確保輸出功率光伏監控系統安全、可靠運行。在輸出功率光伏監控系統動態調整失效時能夠自動切斷部分光伏發電回路保障10kV線路供電正常，并能自動恢復光伏監控系統正常運行、自動切斷部分逆變器恢復運行。

二期：

測量110kV兩路進線處功率，當功率過低時，（具體數值根據供電部門定值確定），通過Acrel-1000DP光伏監控系統在無人值守狀態下實時動態調整二期逆變器輸出功率來實現光伏電站持續運行，同時也要確保輸出功率光伏監控系統安全、可靠運行。在輸出功率光伏監控系統動態調整失效時，通過AM5SE-PV系列主從機防逆流保護裝置能夠自動切斷部分光伏發電回路保障110kV線路供電正常，并能自動恢復光伏監控系統正常運行、自動切斷部分逆變器恢復運行。

3 防逆流策略方案

一期：通過在每個10kV配電房進線處加裝一只防逆流儀表，監測市電進線功率，當出現低功率時，通過平臺分析，將需要下調的功率值，分別下發至逆變器，進行有功實際調節或者有功比例調節，實現發電功率的降低。

一期項目一次系統

圖本項目一期一次系統圖，防逆流檢測點設置在每個10kV配電房進線處共有5個監測點，在每個監測點分別配置一只防逆流儀表ADW300/C采集進線功率，并配置網關用于采集儀表數據給Acrel-1000DP光伏監控系統，在9個并網點處分別配置一只ADW300W/KC儀表用于分合對應并網柜且需采集并網柜位置信號（分位或合位），每個配電室分別配置一只4G網關用于遙控儀表分合。

針對1#采樣點：

當Ppcc1≤P1-1，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統柔性調節6#并網柜逆變器功率（P1-1為市電進線低功率時，系統調節逆變器功率定值）

當Ppcc1≤P1-2，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統通過4G網關下發指令遙控6#并網柜儀表ADW300W/KC逐步跳開并網柜；

針對2#采樣點：

當Ppcc2≤P2-1，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統柔性調節7#并網柜逆變器功率（P2-1為市電進線低功率時，系統調節逆變器功率定值）

當Ppcc2≤P2-2，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統通過4G網關下發指令遙控7#并網柜儀表ADW300W/KC跳開并網柜；

針對3#采樣點：

當Ppcc3≤P3-1，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統柔性調節8#、9#并網柜逆變器功率（P3-1為市電進線低功率時，系統調節逆變器功率定值）

當Ppcc3≤P3-2，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統通過4G網關下發指令遙控8#-9#并網柜儀表ADW300W/KC逐步跳開并網柜；

針對4#采樣點：

當Ppcc4≤P4-1，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統柔性調節1#、3#、5#并網柜逆變器功率（P4-1為市電進線低功率時，系統調節逆變器功率定值）

當Ppcc4≤P4-2，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統通過4G網關下發指令遙控1#、3#、5#并網柜儀表ADW300W/KC逐步跳開并網柜；

針對5#采樣點：

當Ppcc5≤P5-1，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統柔性調節2#、4#并網柜逆變器功率（P5-1為市電進線低功率時，系統調節逆變器功率定值）

當Ppcc5≤P5-2，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統通過4G網關下發指令遙控2#、4#并網柜儀表ADW300W/KC逐步跳開并網柜。

二期：

本項目根據用戶需求采用AM5SE-PV系列主從機防逆流保護，通過光纖直跳方案實現防逆流剛性跳閘，通過Acrel-1000DP光伏監控系統柔性調節逆變器輸出功率，詳細方案如下。

二期項目一次系統

圖為本項目二期一次系統圖，在兩路110kV進線111和112處，分別配置2臺AM5SE-PVM防逆流主機采集市電進線電流、電壓，計算功率Ppcc，同時通過網關把數據傳給分布式光伏監控系統，在運輸科配電室、瓶裝1線配電室等9個配電室分別配置一臺AM5SE-PVS2防逆流從機用于分合對應并網柜。防逆流主機和防逆流從機之間通過單模光纖連接。鑒于該項目110kV為單母線分段系統，且不同時期運行方式不同，145/245母聯分合時所帶負載不同，設置的定值也應該不同，所以需要通過其中111處1#AM5SE-PVM采集111進線合位、145母聯開關合位，2#AM5SE-PVM采集245母聯開關分位，112處3#AM5SE-PVM采集112進線合位，柔性在執行策略前需判斷111、112、145、245狀態切換執行策略以及定值區（下級分配電房母聯位置不用考慮，已和客戶確認按母聯分位執行）。

當111=1,112=1,145=0，245=0（245因為取得是常閉點，所以需在裝置里設置該開入取反，對判斷比較一致）時，

Ppcc1控制策略如下：

(1) 當Pcc1≤P1-1，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統柔性調節瓶裝2線、瓶裝1線、瓶裝5線、瓶裝4線、新污水、科技大廈配電室逆變器功率（P1-1為市電進線低功率時，系統調節逆變器功率定值）；

(2) 當Ppcc1≤P1-2，且功率因數PF＞0時，由1#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝2線箱變防逆流從機2#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：2-1、2-2；

(3) 當Ppcc1≤P1-3，且功率因數PF＞0時，由1#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝1線配電室防逆流從機3#AM5SE-PVS2，從機跳開1個并網柜：3-1；

(4) 當Ppcc1≤P1-4，且功率因數PF＞0時，由1#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝5線配電室防逆流從機4#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：4-1、4-2；

(5) 當Ppcc1≤P1-5，且功率因數PF＞0時，由1#AM5SE-PVM通過光纖發命令給新污水配電室防逆流從機5#AM5SE-PVS2，從機同時跳開4個并網柜：5-1、5-2、5-3、5-4；

(6) 當Ppcc1≤P1-6，且功率因數PF＞0時，由2#AM5SE-PVM通過光纖發命令給科技大廈配電室防逆流從機6#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：6-1、6-2；

(7) 當Ppcc1≤P1-7，且功率因數PF＞0時，由2#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝4線配電室防逆流從機7#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：7-1、7-2；

(8) 若產生逆流，即當|Ppcc1|≥P1-8，且功率因數PF＜0時，由1#AM5SE-PVM、2#AM5SE-PVM通過光纖發命令給2#-7#AM5SE-PVS2，所有從機同時跳開所有并網柜（此處P1-9為市電側產生逆流的定值）。

(9) 合閘由現場人員手動完成，當現場人員手動合上斷路器后，再由系統調節逆變器功率此值由用戶確定且可設）。

Ppcc2控制策略如下：

(1) 當Ppcc2≤P1-11，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統柔性調節運輸科、瓶裝3線、礦泉水配電室逆變器功率（P1-11為市電進線低功率時，系統調節逆變器功率定值）；

(2) 當Ppcc2≤P1-12，且功率因數PF＞0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發命令給礦泉水配電室防逆流從機9#AM5SE-PVS2，從機同時跳開3個并網柜：9-1、9-2、9-3；

(3) 當Ppcc2≤P1-13，且功率因數PF＞0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝3線配電室防逆流從機8#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：8-1、8-2；

(4) 當Ppcc2≤P1-14，且功率因數PF＞0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發命令給運輸科配電室防逆流從機1#AM5SE-PVS2，從機同時跳開7個并網柜：1-1至1-7；

(5) 若產生逆流，即當|Ppcc2|≥P1-15，且功率因數PF＜0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發命令給8#-9#、1#AM5SE-PVS2，所有從機同時跳開所有并網柜（此處P1-14為市電側產生逆流的定值）。

(6) 合閘由現場人員手動完成，當現場人員手動合上斷路器后，再由系統調節逆變器功率（此值由用戶確定且可設）。

當111=1,112=0,145=1,245=0或111=1,112=0，145=0,245=1時，Ppcc2功率恒為0，不參與判斷。（由于本項目存在合環的情況，所以當111=112=145=1時，Ppcc1仍按下述策略執行）

Ppcc1控制策略如下：

(1) 當Ppcc1≤P2-1，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統柔性調節9個配電室所有逆變器功率（P2-1為市電進線低功率時，系統調節逆變器功率定值）；

(2) 當Ppcc1≤P2-2，且功率因數PF＞0時，由1#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝2線箱變防逆流從機2#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：2-1、2-2；

(3) 當Ppcc1≤P2-3，且功率因數PF＞0時，由1#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝1線配電室防逆流從機3#AM5SE-PVS2，從機跳開1個并網柜：3-1；

(4) 當Ppcc1≤P2-4，且功率因數PF＞0時，由1#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝5線配電室防逆流從機4#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：4-1、4-2；

(5) 當Ppcc1≤P2-5，且功率因數PF＞0時，由1#AM5SE-PVM通過光纖發命令給新污水配電室防逆流從機5#AM5SE-PVS2，從機同時跳開4個并網柜：5-1、5-2、5-3、5-4；

(6) 當Ppcc1≤P2-6，且功率因數PF＞0時，由2#AM5SE-PVM通過光纖發命令給科技大廈配電室防逆流從機6#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：6-1、6-2；

(7) 當Ppcc1≤P2-7，且功率因數PF＞0時，由2#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝4線配電室防逆流從機7#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：7-1、7-2；

(8) 當Ppcc1≤P2-8，且功率因數PF＞0時，由2#AM5SE-PVM通過光纖發命令給運輸科配電室防逆流從機1#AM5SE-PVS2，從機同時跳開7個并網柜：1-1至1-7；

(9) 當Ppcc1≤P2-9，且功率因數PF＞0時，由2#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝3線配電室防逆流從機8#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：8-1、8-2；

（10）當Ppcc1≤P2-10，且功率因數PF＞0時，由2#AM5SE-PVM通過光纖發命令給礦泉水配電室防逆流從機9#AM5SE-PVS2，從機同時跳開3個并網柜：9-1、9-2、9-3；

（11）若產生逆流，即當|Ppcc1|≥P2-11，且功率因數PF＜0時，由1#AM5SE-PVM、2#AM5SE-PVM通過光纖發命令給1#-9#AM5SE-PVS2，所有從機同時跳開所有并網柜（此處P2-11為市電側產生逆流的定值）。

（12）合閘由現場人員手動完成，當現場人員手動合上斷路器后，再由系統調節逆變器功率（此值由用戶確定且可設）。

當111=0,112=1,145=1,245=0或111=0,112=1,145=0，245=1時，Ppcc1功率恒為0，不參與判斷。（由于本項目存在合環的情況，所以當111=112=145=1時，Ppcc2仍按下述策略執行）

Ppcc2控制策略如下：

(1) 當Ppcc2≤P3-1，且功率因數PF＞0時，由Acrel-1000DP光伏監控系統柔性調節9個配電室所有逆變器功率（P3-1為市電進線低功率時，系統調節逆變器功率定值）；

(2) 當Ppcc2≤P3-2，且功率因數PF＞0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發命令給礦泉水配電室防逆流從機9#AM5SE-PVS2，從機同時跳開3個并網柜：9-1、9-2、19-3；

(3) 當Ppcc2≤P3-3，且功率因數PF＞0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝3線配電室防逆流從機8#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：8-1、8-2；

(4) 當Ppcc2≤P3-4，且功率因數PF＞0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發命令給運輸科配電室防逆流從機1#AM5SE-PVS2，從機同時跳開7個并網柜：1-1至1-7；

(5) 當Ppcc2≤P3-5，且功率因數PF＞0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝2線箱變防逆流從機2#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：2-1、2-2；

(6) 當Ppcc2≤P3-6，且功率因數PF＞0時，由3#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝1線配電室防逆流從機3#AM5SE-PVS2，從機跳開1個并網柜：3-1；

(7) 當Ppcc2≤P3-7，且功率因數PF＞0時，由4#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝5線配電室防逆流從機4#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：4-1、4-2；

(8) 當Ppcc2≤P3-8，且功率因數PF＞0時，由4#AM5SE-PVM通過光纖發命令給新污水配電室防逆流從機5#AM5SE-PVS2，從機同時跳開4個并網柜：5-1、5-2、5-3、5-4；

(9) 當Ppcc2≤P3-9，且功率因數PF＞0時，由4#AM5SE-PVM通過光纖發命令給科技大廈配電室防逆流從機6#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：6-1、6-2；

（10）當Ppcc2≤P3-10，且功率因數PF＞0時，由4#AM5SE-PVM通過光纖發命令給瓶裝4線配電室防逆流從機7#AM5SE-PVS2，從機同時跳開2個并網柜：7-1、7-2；

（11）若產生逆流，即當|Ppcc2|≥P3-11，且功率因數PF＜0時，由3#AM5SE-PVM、4#AM5SE-PVM通過光纖發命令給1#-9#AM5SE-PVS2，所有從機同時跳開所有并網柜（此處P3-11為市電側產生逆流的定值）。

（12）合閘由現場人員手動完成，當現場人員手動合上斷路器后，再由系統調節逆變器功率（此值由用戶確定且可設）。

4 項目拓撲方案

1） 方案拓撲圖

項目拓撲

如圖所示瓶裝5#配電室、瓶裝4#配電室、瓶裝3#配電室、瓶裝2#配電室、瓶裝1#配電室、新污水配電室、科技大廈配電室、礦泉水配電室、運輸科配電室通過485采集各并網柜下的逆變器。各配電室的光纖收發器，通過光纖鏈路將數據匯聚至110kV配電室的光纖收發器。光纖收發器在通過交換機由網線給到系統采集數據做柔性調節。

2）防逆流剛性保護

? 產品圖片

AM5SE-PVM主機           AM5SE-PVS2從機

AM5SE-PVM主機通過光纖與AM5SE-PVS2從機建立遠程開入/開出通信。主機利用自身的遠程開出功能，向從機的遠程開入發送逆功率跳閘、低功率跳閘、逆功率恢復合閘及低功率恢復合閘等指令，從機接收后控制相應的并網柜進行分合閘操作。反之，從機也通過光纖將其遠程開出信號發送至主機的遠程開入，用于上傳各并網柜的開關狀態，使主機能夠實現對多段線路的低功率跳閘功能。

3）防逆流柔性調節

? 系統界面

策略配置

光伏首頁

如圖所示在策略配置界面可以查看逆流監測點相應的斷路器狀態、防逆流裝置定值區。本項目需要根據監測點相應的斷路器狀態去切換防逆流裝置的定值區，柔性調節策略開關開啟時，策略運行，開關關閉時，策略停止。客戶可以根據現場負載變化實時修改人機界面低功率調節和恢復閾值。當柔性調節動作時，可以實時在策略配置界面觀測每臺逆變器的出力情況。通過在光伏首頁可實時監測所有逆變器總發電功率，以及當天總的發電量和光伏累計發電量。

3）項目清單

5 現場安裝圖片

本項目防逆流主機、監控系統在主站采用的是屏柜安裝，從機在并網點處采用的是壁掛箱安裝，現場安裝圖片如下所示

瓶裝配電室光伏并網點

運輸配電室光伏并網點

防逆流保護主機屏

監控主機屏

6 結語

本文通過燕京啤酒廠二期項目，介紹了在光伏高發時可以通過柔性調節，監控系統動態調節逆變器的發電功率，當進線功率低于閾值時，系統發送指令降低逆變器的發電功率，當進線功率恢復時系統恢復逆變器的發電功率。當現場出現大負荷突變或系統通訊失效時，此時可以通過剛性跳閘，通過防逆流主機采集電流、電壓信號。當進線低功率時，通過光纖發送命令給從機，分階段跳開光伏并網柜。從而避免逆流產生的。本項目采用柔性調控和剛性兜底的運行策略，在嚴格杜絕電量逆流的前提下，挖掘光伏發電潛力，實現電能利用。