并网示范电站10MWp电站监控方案.docx
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并网示范电站10MWp电站监控方案
10MWp光伏并网示范电站监控系统方案
2010年2月
目录
1总则1
2系统使用环境条件1
3微机监控系统的配置3
4系统概述6
5系统配置表17
1总则
本技术方案适用于光伏并网示范电站10MWp电站工程的监控系统。
本技术方案符合有关国家标准。
2系统使用环境条件
2.1气象条件
年平均气温：
9.0℃
极端最高气温：
37.4℃
极端最低气温：
-27.1℃
极端最高地面温度：
68.4℃
极端最低地面温度:
-30.4℃
地面平均温度：
11.3℃
年平均降水量：
266.1mm
最大一日降水量：
73.5mm
年平均蒸发量：
2364.5mm
年最大积雪厚度：
11cm
年平均气压：
862.3hPa
平均水汽压:
6.6hPa
年平均相对湿度：
48%
年最小相对湿度：
0.0%
平均总云量:
4.9
平均低云量:
0.8
晴天日数:
97.2天
阴天日数:
87.2天
年最大冻土厚度：
102cm
年日照时数：
2881.2小时
日照百分数:
65%
年平均雷暴日数：
18.7天
年平均沙尘暴日数：
8.3天
年平均大风日数：
16.2天
年平均雾日数：
0.8天
冰雹日数:
0.7天
累年平均风速:
3.2m/s
累年最大瞬时风速:
28m/s
50年十分钟10米高平均最大风速:
32m/s
年主导风向：
S
2.2地震基本烈度：
8度
2.3厂区高程：
1431m（黄海高程）
2.4工程条件
系统额定电压：
10.5kV
系统最高电压：
12kV
系统额定频率：
50Hz
系统中性点接地方式：
不接地
安装地点：
户内
3微机监控系统的配置
3.1概要
根据实际境况和一二次设备的安装地点以及光伏电站的具体特点，本方案的光伏电站监控系统是一个分层、分级、分布式的开放式系统结构（参见附件1系统配置图），可分为站级控制层、通讯层和间隔层等三个层次。
本系统组态灵活，具有可维护性和可扩充性，计算机系统安装有防火墙，以防止由于各类计算机病毒侵害造成系统内存数据丢失或系统损坏。
3.2站级控制层
站级控制层为整个光伏电站设备监视、测量、控制、管理的中心，通过网络传输，接受现场采集的开关量、模拟量、电度量信息和环境变量。
站级控制层配置两台双机热备监控中心，供运行监视及操作控制用，并且完成对系统软件、数据库的在线维护和修改；站级控制层通过以太网将这些设备与现场测控单元层互连，实现信息交换。
同时在监控中心配置一台打印机。
站控控制级监控对象主要是一条10KV出线、5条10KV进线、1回电容器进线、1套直流系统、环境监测仪及其他智能设备。
主要包括一套电容器保护（WDZ-410/2台）、PT检测装置（WXZ196/1台、WDZ491/1台）、10KV出线保护、线路保护（WDZ481/1台）、5套10KV变压器保护（WDZ440/5台、/441/5台）、一套直流系统巡检设备、一套环境监测仪（昆仑海岸）和一套环境监测仪（合肥阳光提供）、计量及其它智能设备等。
站控级集控室监控系统设备清单如下：
序号
名称
厂家
规格型号
单位
数量
备注
1
服务器
2
网络激光打印机
3
音箱
4
线缆杂项
3.3通讯层
系统的第二层是系统数据采集通讯和网络部分。
网络系统符合国际标准化组织OSI模型。
传输速率为100M，网络采用嵌入式以太网，将监控主机和间隔层设备互联，实现资源共享。
通信网络安全、可靠，传输速度满足计算机监控系统的要求。
能自动监测网络自身和各个环节的工作状态，自动选择、协调各个节点的工作。
系统主干网络是采用高速以太网，由网络集线器将通讯管理机、监控主机、终端服务器和网络打印机连接在一起。
3.4现场控制层
间隔层所有设备按照间隔配置。
单元测控装置严格按对象配置，按电气单元即线路、变压器、母联、母设等对象进行一对一配置，并满足电气单元测控容量的需要。
10kV保护测控装置、主变侧单元测控装置、380V智能测控装置、并网逆变器、智能汇流盒以及其它智能设备的数据通过网络传送给监控主网。
现场测量控制间隔层一部分位于主控室设备间内，主要包括布置在保护测控装置、线路保护测控装置、计量以及其他智能设备。
通过一次设备辅助接点，采集开关设备位置、工作状态等信息，对开关实施分合控制。
测控单元、继电保护装置通过RS485与串口设备联网服务器与光交换机、通信管理机交换数据。
现场测量控制间隔层一部分位于380V配电室内，在380V配电室的现场控制层包括每个配电室（共5个配电室，）内的一台光交换机。
光交换机下行通过通信管理机、串口服务器（2×32端口）与配电室智能断路器（3台）、智能测控单元（9台）、并网逆变器（8台）、汇流盒集中器（8台）以及其它智能设备等相联，接口型式采用RS485。
通过智能表采集交流电流、电压等信号；通过智能断路器，采集开关设备位置、工作状态等信息，对开关实施分合控制；通过逆变器通讯口，采集逆变器电流、电压、功率、运行状态；通过汇流盒集中器汇集各智能汇流盒采集的直流电压、直流电流等。
光交换机上行采用光纤与监控级的光交换机相连，进行数据交换。
现场测量控制间隔层最后一部分监测直流系统的智能防雷汇流盒，直流汇流盒按逆变器单元进行配置，每个并网逆变器直流输入配有一个汇流盒集中器，该采集器与该并网逆变器相连的所有智能汇流盒通过PLC进行数据交换。
采用电力线载波通信（PLC）方式不需要专门铺设通信电缆，具有成本低，施工方便等优点。
现场控制级集控室设备间监控系统设备及通信光缆清单如下：
序号
名称
厂家
规格型号
单位
数量
备注
1
通信管理机
2
串口服务器
3
光交换机
4
GPS时钟
5
UPS电源
6
环境量采集器
7
机柜
8
线缆杂项
现场控制级380V配电室监控系统设备清单如下：
序号
名称
厂家
规格型号
单位
数量
备注
1.
串口服务器
2.
光交换机
3.
UPS电源
4.
环境量采集器
5.
机柜
6.
光缆
7.
汇流智能模块
8.
集中器
9.
线缆杂项
3.5通信
站级控制层内的各设备通过网线组成以太网，实现数据共享，资源共用，真正做到站内网络化，10KV配电室和现场每个380V配电室通信方式采用光缆。
逆变器室内的汇流盒集中器与各智能汇流盒之间采用电力线载波通信方式进行通信。
3.6切换
站控层内的主机采用冗余配置，双机互为热备用，实现无缝切机。
软硬件的冗余结构将确保数据可靠，程序安全，且不影响系统工作的实时性。
4系统概述
宁夏光伏并网示范电站10MWp电站工程,本工程容量共10MWp，共分为5个2MW配电室，每个配电室5面开关柜。
共建设一个10kV配电室。
10kV母线采用单母线接线形式，共5回变压器进线，1回出线，1回无功补偿。
4.1微机监控系统的功能
意科SC2000变电站自动化系统可实现以下功能：
4.2数据采集与处理
4.2.1电站电气数据的采集
A、采集信号的类型
本工程采集的电器信号包括：
10kv配电及380V配电室各综合装置信号、智能设备信号、开关位置信号、操作电源信号及室内外温湿度、风速、光强、门磁、烟感、水浸等环境量信号。
B、信号输入方式
（1）开关位置信号及CT、PT信号接入综保装置及智能设备。
（2）综保装置及其它智能设备以串口通信的方式或网络通信方式通过规约传送至监控中心。
（3）环境量信号以0-20mA电流信号输入采集装置，由采集装置通过规约传送至监控中心。
（4）在站级终端服务器装置上有串行通讯接口，实现与电度量采集的数据通讯，获取本站全部电能量数据。
4.2.2并网逆变器采集的数据
（1）直流输入电流、电压和功率、三相交流输出电流和电压、交流输出功率、频率，运行状态、当前运行时间。
（2）参数信息、故障信息和运行信息
4.2.3智能汇流盒采集数据
（1）输入各路直流电流、电压、温度等模拟量
（2）报警信号和故障信息
4.3安全监控及报警
A、类型
（1）测量值越限报警，每一个模拟量测点可设置低低限、低限、高限、高高限四种规定运行限值，当实测值超出限值时，要发出报警信号，并设一越/复限死区，以避免实测值处于限值附近时频繁报警。
（2）报警接点的状态改变，也可发出报警信号。
（3）设备状态异常报警（事故及预告报警）。
（4）计算机监控系统软件及硬件、网络及传输通道出错报警。
B、报警处理
（1）正确记录报警发生的时间、设备名和报警状态。
（2）报警发生和消除均记录、保存。
（3）报警信息可显示、打印与远传。
（4）报警发生时，立即推出报警条文，伴以声、光提示；对事故信号和预告信号其报警的声音不同。
且音量可调。
报警确认和未确认用不同颜色表示。
对事故跳闸，主接线图上对应的断路器闪烁。
报警发生和消除其条文用颜色闪烁显示。
（5）报警确认可自动或手动进行。
（6）报警状态及限值可人工设置或屏蔽，以防误报；对退出或定义的报警点可查询。
（7）报警信息可分类、分组，组合成新的报警条文。
对双位置信号、BCD码，经逻辑判断后输出结果，报警性质能区分（事故报警、预告报警、正常操作变位）。
（8）有防抖措施。
（9）报警信息的成组显示可仿照常规光字牌方式，先指示报警的安装单位，再指示具体测点的报警条文。
（10）报警装置能手动试验。
（11）通过数据通信发送的报警条文，可按时间顺序存贮、调用。
（12）设备在检修调试时，闭锁对应检修单元到站控层或调度端的报警信号。
4.4事件顺序记录及事故追忆功能
当光伏发电站出现故障，引起保护及自动装置动作，开关跳闸，产生事故总信号时，系统将把事件过程中各测点的动作顺序，以毫秒级的分辨率正确记录下来，进行显示、打印和存贮，供事故分析、处理和查询。
每条信息有发生的时间、描述、动作状态。
系统可无限期保存事件顺序记录条文。
4.5控制功能
A、控制方式
（1）在间隔层I/O柜上设置切换开关，进行“就地/远方”、“闭锁/解锁”功能切换。
（2）远方控制是站控层主机工作站上的控制操作。
对任何操作方式，保证只有在本次操作步骤完成后，才能进行下一步的操作。
（3）一个任务要对多个设备进行操作时（如：
倒母线、旁路代线路、V-Q调节等），计算机监控系统可按规定的程序进行顺序控制操作。
有设置允许和禁止该项控制操作的处理功能。
B、控制操作对象（根据被控对象的功能而定）
（1）10kV断路器及380V断路器的合分。
（3）微机保护装置的投入、退出及保护复归，修改保护定值。
（4）重要设备的启动/停止。
（5）顺序操作成组设备。
C、控制闭锁
（1）对任何操作方式，每一次操作都必须在上一次操作完成后进行。
（2）对每一控制对象只允许以一种方式依次进行控制（同一时刻只能执行一条控制命令），当同时收到一条以上控制命令或与预操作命令不一致时应拒绝执行，并给出错信息。
（3）采用可靠手段进行站级监控与各调度方的控制权切换，同一时刻只允许一方具有控制权限。
在单元测控装置上均有一转换开关，当切换到就地手动控制时，站级控制层和调度对控制不产生任何作用，当切换到远方操作时，禁止单元测控装置上的操作。
（4）在任何控制方式下都必须采用分步操作（选择、校核和执行），确保操作的合法性、合理性、安全性和正确性。
并具有记录操作修改人，操作修改内容等信息的功能。
在远方控制方式下，遥控操作具有双重密码。
D、控制功能
（1）在键盘控制情况下，通过显示屏画面显示出被控对象的变位情况，显示屏上有单线图显示。
（2）间隔级控制层的单元测控装置能实时反映本间隔高压设备的分、合状态，有电气单元的实时模拟接线状态图。
4.6人机交互功能
在线生成、修改各种报表及画面，在线修改数据库参数，控制闭锁与解除。
A、画面显示
（1）全站电气主接线图。
（2）分区及单元接线图。
（3）光字牌图。
（4）实时曲线及趋势曲线。
（5）历史曲线。
（6）棒图（电压和负荷监视）。
（7）报警图（实时/历史）。
（8）表格显示（如设备运行参数表、各种报表等）。
（9）报告显示。
（10）系统配置及运行工况图。
（11）二次保护配置图，以及各套保护设备的投切情况、整定值等。
（12）直流系统图、所用电系统图。
（13）显示时间和安全运行天数。
B、输出方式
（1）图形反映实时运行工况，图形中包括电气量实时值，设备运行状态、潮流方向等。
（2）画面上显示的文字为中文。
（3）图形和曲线可储存及硬拷贝输出。
（4）可在线生成、制作、修改图形，可定义各种动态联接、标注文字（汉字）等。
在一个工作站上制作的图形在系统中自动更新。
（5）电压棒图及曲线的时标刻度、刷新周期可由用户选择。
4.7在线计算、统计、管理及制表功能
A、在线计算和统计功能
（1）交流采样后计算出电气量一次值I、U、P、Q、f、COSФ以及Wh、VARh，历史记录系统并由此算出日、月、年最大、最小值及出现的时间。
（2）主变、室温等的温度值。
（3）日、月、年电压合格率。
（4）功率总加，电能总加。
（5）光伏发电站送入、送出负荷及电量的平衡率。
（6）主变压器的负荷率及损耗。
变压器的停用时间及次数。
（7）断路器的正常及事故跳闸次数、停用时间、月及年运行率等。
（8）变压器的停用时间及次数。
（9）所用电率计算。
（10）安全运行天数累计。
（11）数字输入状态量逻辑运算。
B、管理和报表功能
（1）实时值表。
（2）正点值表。
（3）光伏发电站负荷运行日志表（值班表）。
（4）电度量表。
（5）向上级调度汇报表。
（6）交接班记录（包括操作员及时间、操作内容及结果）。
（7）事件顺序记录一览表。
（8）报警记录一览表。
（9）微机保护配置定值一览表。
（10）主要设备参数表。
（11）开关量、电度量、模拟量实时值汇报表。
（12）自诊断报告。
C、输出方式
（1）实时及定时显示。
（2）召唤打印。
（3）操作员可在工作站上定义、修改、制作报表。
（4）报表按时间顺序存储，存储数量及方式满足用户要求。
4.8与其他系统和设备接口
A、与继电保护设备的接口
（1）继电保护设备以通信接口输入方式与监控系统连接。
（2）通信接口输入方式：
以态网口或串口。
（3）保证相应的保护动作信息、保护定值可在人机工作站上调用，保护具有多套整定值存储和切换功能，可远方/就地实现整定值的切换，以适应运行方式的变化。
该功能操作时设置权限，有确认过程，可经软件设定禁止操作，产生操作报告：
包括操作人员、操作内容、操作时间等，并能打印输出。
（4）计算机监控系统能处理分别来自单元测控装置和保护装置的接点信息，协调和统一信号动作时间，提供分类、查询和显示打印。
B、与其他子系统的接口
系统配置有RS485/RS232接口与其它设备进行通信。
4.9系统自诊断和自恢复
A、系统自诊断
系统能在线诊断系统全部软件和硬件的运行工况，当发现异常及故障时能及时显示和打印报警信息，并在运行工况图上用不同颜色区分显示。
系统自诊断的内容包括：
（1）各工作站、测控单元的故障
（2）电源故障
（3）系统时钟同步故障
（4）网络通信及接口设备故障
（5）软件运行异常和故障
B、系统自恢复
系统自恢复的内容包括：
（1）当软件运行异常时，自动恢复正常运行
（2）当软件发生死锁时，自启动并恢复正常运行
（3）当系统发生软、硬件故障时，备用设备能自动切换
（4）系统具有便于试验和隔离故障的断开点。
5系统配置表
5.1集控室设备清单
序号
名称
厂家
规格型号
单位
数量
备注
1
服务器
2
网络激光打印机
3
音箱
4
线缆杂项
5.2集控室设备间清单
序号
名称
厂家
规格型号
单位
数量
备注
1
通信管理机
2
串口服务器
3
光交换机
4
GPS时钟
5
UPS电源
6
环境量采集器
7
机柜
8
线缆杂项
5.3380V配电室设备清单
序号
名称
厂家
规格型号
单位
数量
备注
10.
串口服务器
11.
光交换机
12.
UPS电源
13.
环境量采集器
14.
机柜
15.
光缆
16.
汇流智能模块
17.
集中器
18.
线缆杂项
升级会员 