光伏电站电力监控装置及系统解决方案

刘丹

江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴  

一、概述

太阳能光伏电站主要由光伏电池阵列、汇流箱、低压直流柜、逆变柜、交流低压柜、升压变压器等组成，最后产生的交流直接并入电网。针对每个环节电力参数检测的需要，安科瑞推出了AGF系列光伏汇流采集装置、ACR10R系列防逆流监控装置、APQM系列电能质量在线监测装置、汇流箱及并网柜等产品，分别应用于汇流箱、直流防雷柜及交流柜中，并通过Acrel-2000 V8.0光伏发电监测系统实现后台集中监控。

二、APV智能光伏汇流箱

在一个大型的光伏发电系统中，需要数量庞大的光伏电池组件进行串并组合达到需要的电压电流值，以使发电效率达到最高。APV系列智能光伏汇流箱主要作用就是对光伏电池阵列的输入进行汇流，用于减少光电池阵列接入到逆变器的连线，优化系统结构，提高可靠性和可维护性，APV系列智能光伏汇流箱在提供汇流防雷功能的同时，还可提供光电池电流 测量、监測光电池阵列中电池板运行状态、电池电压、汇流总功率、支路功率、汇流箱防雷器状态采集、直流断路器状态采集、继电器接点输出、带有风速、温度、辐照仪等传感器接口的功能供客户选择，本装置标配有RS485接口，可以把测量和采集到的电量数据和设备状态上传到监控系统。

产品特点

♦符合《CGC/GF 037： 2014》光伏方阵汇流箱技术规范；

♦防护等级为IP65,满足室内外安装要求；

♦采用霍尔传感器，隔离测量，最大16路输入；

♦采用光伏专用熔断器，耐压DC1kV,熔断电流可选择；

♦可选电压测量功能,最高测量电压DC 1kV；

♦可选外部传感器输入接口，可监测辐照、温度、风速等；

♦具有RS485通讯接口，使用ModBus-RTU通讯协议；

♦多种供电方式（DC24V、AC/DC220V、DC1000V. DC1500V）可选择，适用于家用屋顶太阳能或光伏电站应用;

♦可根据客户需求配用国内外厂家的光伏专用直流断路器，光伏专用直流熔断器、防雷保护器等元件。

三、AGF-MxxT系列直流汇流采集装置

 AGF-MxxT系列穿孔式光伏汇流采集装置是专门应用于智能光伏汇流箱，用于监测光电池阵列中电池板运行状态，组串电流测量，汇流箱中防雷器状态采集、直流断路器状态采集、装置带有RS485接口可以把测量和采集到的数据和设备状态上传。

 依据CNCA/CTS 0001-2011A光伏汇流设备技术规范设计，具有以下特点：

1、一次电流采用穿孔方式接入，最大20A，穿孔方式接入，安装方便，安全性高；

2、带3 路开关量状态监测，可以对汇流箱内的防雷器、断路器状态进行监控；

3、具有内部测温功能，可实时监测箱内温度，保证电气安全；

4、具有最大DC 1500V母线电压测量功能；

5、可就地显示/液晶显示头，方便调试维护；

6、具备RS485接口，Modbus-RTU协议，将监测数据上传至后台系统

四、AGF-AE或ACR10R系列防逆流监控装置

4.1前言

随着光伏行业的发展，部分地区村级变压器及工业用电变压器容量与光伏项目的装机容量处于饱和。电网公司要求对后建的光伏并网系统为不可逆流发电系统，指光伏并网系统所发生的电由本地负载消耗，多余的电不允许通过低压配电变压器向上级电网逆向送电。

光伏逆变器在将光伏组件产生的直流电变换成交流电时，会夹杂有直流分量和谐波，三相电流不平衡，输出功率不确定性等，目前基本没有采取的治理手段，因此，当有发电功率送往公用电网时，就会对电网产生谐波污染，易造成电网电压波动，闪变等，如果有许多这样的发电源向电网输电时，会导致电网电能质量严重下降。所以这类光伏发电系统必须配套加装防逆流设施，来防止逆功率的发生。

4.2防逆流监测装置原理

   防逆流监测装置原理：在并网点安装防逆流电表或者电流传感器，当检测到有电流流向电网时，通过485通讯给逆变器一个信号，逆变器降低输出功率，直至反向输出电流为零，从而实现防逆流功能。根据系统电压等级不同，光伏系统可分为单相防逆流系统和三相防逆流系统。

安科瑞AGF-AE/ACR10R系列仪表作为防逆流检测关键元件，采用高性能MCU及高精度计量芯片，实现电压、电流、功率及电能的实时检测，以上数据刷新时间最快为250ms，可以满足逆变器防逆流检测中的控制实时性要求，逆变器通过实时读取AGF-AE/ACR10R系列仪表的功率大小和方向进行实时的功率调整，到达防逆流检测功能。

4.3防逆流装置选型方案

应用系统	型号	认证	图片
单相系统	AGF-AE-S	ANSI C12
	ACR10R-D10TE	CE
两相系统	AGF-AE-D	ANSI C12 UL 1741
三相系统	ACR10R-D10TE4

五、APQM系列电能质量在线监测装置

5.1概述

电能质量用于表征电能品质的优劣程度，包括电压质量与频率质量两部分。其中，电压质量又分为幅值与波形质量两方 面，通常以电压偏差、电压波动与闪变、负序电压系数（三相电压不平衡度）等指标来衡量电压幅值，以电压正弦波畸变率来 衡量波形质量。频率质量则以频率偏差来衡量。电压质量问题又可分为稳态与暂态两类：稳态扰动包括电压偏差、三相不平 衡、闪变以及谐波问题；暂态扰动包括暂态过电压、电压骤降、电压骤升以及供电瞬时中断问题。从发生的频度以及对用电设 备的危害程度来看，现代电能质量问题主要是电压骤降、谐波、电压不平衡以及闪变。

APQM系列电能质量在线监测装置，是我公司在研究总结国内外电能质量监测装置特点和实践经验基础上，严格按照 颁布的相关技术标准，自主设计开发的新一代嵌入式电能质量在线监测产品。满足新颁布的电能质量标准对各项指标测量和处理的要求。

5.2技术特点：

■   嵌入式+DSP技术，保证高性能处理运算同时提高了系统可靠性，整机没有任何发热及振动器件，保证了设备长期稳定运行。

■   优良的采样电路及信号同步技术，所有通道*同步采样，各通道间独立运行、互不影响，采样速度快，精度高。

■   为确保数据存储的可靠性，采用大容量的存储空间。

■   具有100M工业以太网及RS485通讯功能，支持常用通讯协议；就地产生PQDIF数据格式文件并上送至FTP服务器，方便接入电能质量监测网。

■   可根据用户需求灵活添加、扩充通讯协议、数据类型、设置参数等功能。用户可以通过WEB浏览器方便的对电能质量情况进行远程监测及设置。大大提高了维护效率，降低了维护成本。

5.3功能描述：

六、Acrel-2000V8.0光伏发电监测系统

6.1 概述

Acrel-2000 V8.0光伏发电监测系统是安科瑞针对建筑光伏发电系统开发的软件平台，对装机容量在几十千瓦至兆瓦级建筑光伏电站里的逆变器及并网设备等进行实时监测和远程参数设置，通过各种样式的图表及数据快速掌握电站的运行情况，具有数据统计、发电效率评估以及气象条件监视、故障报警等功能，确保建筑光伏发电系统的可靠和稳定运行。

6.2 参照标准

 CGC/GF002-2010            《光伏汇流箱技术规范》

 GB/T 2887-2011             《计算机场地通用规范》

 GB 50797-2012              《光伏发电站设计规范》

 GB/T 31366-2015           《光伏发电站监控系统技术要求》

6.3组网示意图

6.4光伏发电监测系统软件功能
6.4.1系统运行主画面
   监控系统提供功能选择画面，并对光伏阵列现场环境进行实时监测与显示，如室外温度值、湿度百分比、光照度及阵列表面温度值等；

6.4.2汇流监测系统画面
   监控系统可分区域实时监测各光伏阵列的充电电压及电流、蓄电池电压及温度等信息，并对故障点进行异常显示与报警提示；

6.4.3逆变器监测画面
   监控系统可绘制显示逆变器电压—时间曲线、功率—时间曲线等，直流侧输入电流实时曲线、交流侧逆变输出电流曲线，并采集与显示日发电量等电参量；

6.4.4事件记录监测画面
   监控系统可针对光伏发电现场的各种事件进行记录，如：通讯采集异常、开关变位、操作记录等，时间记录支持按类型查询，并可对越限报警进行更改设置；

6.4.5曲线、棒图分析画面
   监控系统对光伏发电的发电量可形成月棒图及年度棒图显示，并折算成二氧化碳、二氧化硫减排量值；并可查看太阳辐射强度趋势曲线、风速变化趋势曲线显示；