安科瑞主从机防逆流及监控系统燕京光伏项目

安科瑞 宣依依

摘 要：随着各地电网对调峰管控力度不断加大，工商业光伏的主流运行模式已转向“自发自用、余电不上网"。但在实际运营中，不少工厂光伏电站频繁遇到逆流报警问题，带来了并网合规方面的隐患。在此背景下，光伏防逆流装置的应用及智能优化设计，成为行业关注的主要。本文通过AM5SE-PV系列主从机防逆流保护装置、Acrel-1000DP光伏监控系统分别对北京燕京啤酒厂二期项目实现刚性和柔性调节。

关键词：防逆流；主从机防逆流保护；Acrel-1000DP；刚性调节；柔性调节

1 项目概况

北京燕京啤酒厂一期、二期分布式光伏项目，位于北京市，装机总容量为16.099MW，采用自发自用、余电不上网模式。

北京燕京啤酒厂分布式光伏项目共分两期建设，采用两路110kV进线，经过两台110/10kV变压器降压至10kV开闭所，一期在纸箱厂、中发生物等5个配电室共设置9个0.4kV并网点；二期装机容量为10MW，在运输科配电室、瓶装1线配电室等9个配电室共设置25个0.4kV并网点。针对接入的光伏，该项目要求自发自用、余电不上网，二期逆流检测点设置在110kV两路进线处，根据上述基本条件结合原施工图设计制定以下通过调整（降低）光伏发电系统输出功率以达到限制上网功率的控制策略方案。

项目现场

2 项目需求

一期：

测量每个10kV配电房进线处功率，当功率过低时，（具体数值根据供电部门定值确定），通过光伏监控系统在无人值守状态下实时动态调整一期每个10kV配电房对应逆变器输出功率来实现光伏电站持续运行，同时也要确保输出功率光伏监控系统安全、可靠运行。在输出功率光伏监控系统动态调整失效时能够自动切断部分光伏发电回路保障10kV线路供电正常，并能自动恢复光伏监控系统正常运行、自动切断部分逆变器恢复运行。

二期：

测量110kV两路进线处功率，当功率过低时，（具体数值根据供电部门定值确定），通过Acrel-1000DP光伏监控系统在无人值守状态下实时动态调整二期逆变器输出功率来实现光伏电站持续运行，同时也要确保输出功率光伏监控系统安全、可靠运行。在输出功率光伏监控系统动态调整失效时，通过AM5SE-PV系列主从机防逆流保护装置能够自动切断部分光伏发电回路保障110kV线路供电正常，并能自动恢复光伏监控系统正常运行、自动切断部分逆变器恢复运行。

3 防逆流策略方案

一期：通过在每个10kV配电房进线处加装一只防逆流仪表，监测市电进线功率，当出现低功率时，通过平台分析，将需要下调的功率值，分别下发至逆变器，进行有功实际调节或者有功比例调节，实现发电功率的降低。

一期项目一次系统

图本项目一期一次系统图，防逆流检测点设置在每个10kV配电房进线处共有5个监测点，在每个监测点分别配置一只防逆流仪表ADW300/C采集进线功率，并配置网关用于采集仪表数据给Acrel-1000DP光伏监控系统，在9个并网点处分别配置一只ADW300W/KC仪表用于分合对应并网柜且需采集并网柜位置信号（分位或合位），每个配电室分别配置一只4G网关用于遥控仪表分合。

针对1#采样点：

当Ppcc1≤P1-1，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统柔性调节6#并网柜逆变器功率（P1-1为市电进线低功率时，系统调节逆变器功率定值）

当Ppcc1≤P1-2，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统通过4G网关下发指令遥控6#并网柜仪表ADW300W/KC逐步跳开并网柜；

针对2#采样点：

当Ppcc2≤P2-1，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统柔性调节7#并网柜逆变器功率（P2-1为市电进线低功率时，系统调节逆变器功率定值）

当Ppcc2≤P2-2，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统通过4G网关下发指令遥控7#并网柜仪表ADW300W/KC跳开并网柜；

针对3#采样点：

当Ppcc3≤P3-1，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统柔性调节8#、9#并网柜逆变器功率（P3-1为市电进线低功率时，系统调节逆变器功率定值）

当Ppcc3≤P3-2，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统通过4G网关下发指令遥控8#-9#并网柜仪表ADW300W/KC逐步跳开并网柜；

针对4#采样点：

当Ppcc4≤P4-1，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统柔性调节1#、3#、5#并网柜逆变器功率（P4-1为市电进线低功率时，系统调节逆变器功率定值）

当Ppcc4≤P4-2，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统通过4G网关下发指令遥控1#、3#、5#并网柜仪表ADW300W/KC逐步跳开并网柜；

针对5#采样点：

当Ppcc5≤P5-1，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统柔性调节2#、4#并网柜逆变器功率（P5-1为市电进线低功率时，系统调节逆变器功率定值）

当Ppcc5≤P5-2，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统通过4G网关下发指令遥控2#、4#并网柜仪表ADW300W/KC逐步跳开并网柜。

二期：

本项目根据用户需求采用AM5SE-PV系列主从机防逆流保护，通过光纤直跳方案实现防逆流刚性跳闸，通过Acrel-1000DP光伏监控系统柔性调节逆变器输出功率，详细方案如下。

二期项目一次系统

图为本项目二期一次系统图，在两路110kV进线111和112处，分别配置2台AM5SE-PVM防逆流主机采集市电进线电流、电压，计算功率Ppcc，同时通过网关把数据传给分布式光伏监控系统，在运输科配电室、瓶装1线配电室等9个配电室分别配置一台AM5SE-PVS2防逆流从机用于分合对应并网柜。防逆流主机和防逆流从机之间通过单模光纤连接。鉴于该项目110kV为单母线分段系统，且不同时期运行方式不同，145/245母联分合时所带负载不同，设置的定值也应该不同，所以需要通过其中111处1#AM5SE-PVM采集111进线合位、145母联开关合位，2#AM5SE-PVM采集245母联开关分位，112处3#AM5SE-PVM采集112进线合位，柔性在执行策略前需判断111、112、145、245状态切换执行策略以及定值区（下级分配电房母联位置不用考虑，已和客户确认按母联分位执行）。

当111=1,112=1,145=0，245=0（245因为取得是常闭点，所以需在装置里设置该开入取反，对判断比较一致）时，

Ppcc1控制策略如下：

(1)                      当Pcc1≤P1-1，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统柔性调节瓶装2线、瓶装1线、瓶装5线、瓶装4线、新污水、科技大厦配电室逆变器功率（P1-1为市电进线低功率时，系统调节逆变器功率定值）；

(2)                      当Ppcc1≤P1-2，且功率因数PF＞0时，由1#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装2线箱变防逆流从机2#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：2-1、2-2；

(3)                      当Ppcc1≤P1-3，且功率因数PF＞0时，由1#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装1线配电室防逆流从机3#AM5SE-PVS2，从机跳开1个并网柜：3-1；

(4)                      当Ppcc1≤P1-4，且功率因数PF＞0时，由1#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装5线配电室防逆流从机4#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：4-1、4-2；

(5)                      当Ppcc1≤P1-5，且功率因数PF＞0时，由1#AM5SE-PVM通过光纤发命令给新污水配电室防逆流从机5#AM5SE-PVS2，从机同时跳开4个并网柜：5-1、5-2、5-3、5-4；

(6)                      当Ppcc1≤P1-6，且功率因数PF＞0时，由2#AM5SE-PVM通过光纤发命令给科技大厦配电室防逆流从机6#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：6-1、6-2；

(7)                      当Ppcc1≤P1-7，且功率因数PF＞0时，由2#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装4线配电室防逆流从机7#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：7-1、7-2；

(8)                      若产生逆流，即当|Ppcc1|≥P1-8，且功率因数PF＜0时，由1#AM5SE-PVM、2#AM5SE-PVM通过光纤发命令给2#-7#AM5SE-PVS2，所有从机同时跳开所有并网柜（此处P1-9为市电侧产生逆流的定值）。

(9)                      合闸由现场人员手动完成，当现场人员手动合上断路器后，再由系统调节逆变器功率此值由用户确定且可设）。

Ppcc2控制策略如下：

(1)                      当Ppcc2≤P1-11，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统柔性调节运输科、瓶装3线、矿泉水配电室逆变器功率（P1-11为市电进线低功率时，系统调节逆变器功率定值）；

(2)                      当Ppcc2≤P1-12，且功率因数PF＞0时，由3#AM5SE-PVM通过光纤发命令给矿泉水配电室防逆流从机9#AM5SE-PVS2，从机同时跳开3个并网柜：9-1、9-2、9-3；

(3)                      当Ppcc2≤P1-13，且功率因数PF＞0时，由3#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装3线配电室防逆流从机8#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：8-1、8-2；

(4)                      当Ppcc2≤P1-14，且功率因数PF＞0时，由3#AM5SE-PVM通过光纤发命令给运输科配电室防逆流从机1#AM5SE-PVS2，从机同时跳开7个并网柜：1-1至1-7；

(5)                      若产生逆流，即当|Ppcc2|≥P1-15，且功率因数PF＜0时，由3#AM5SE-PVM通过光纤发命令给8#-9#、1#AM5SE-PVS2，所有从机同时跳开所有并网柜（此处P1-14为市电侧产生逆流的定值）。

(6)                      合闸由现场人员手动完成，当现场人员手动合上断路器后，再由系统调节逆变器功率（此值由用户确定且可设）。

当111=1,112=0,145=1,245=0或111=1,112=0，145=0,245=1时，Ppcc2功率恒为0，不参与判断。（由于本项目存在合环的情况，所以当111=112=145=1时，Ppcc1仍按下述策略执行）

Ppcc1控制策略如下：

(1)                      当Ppcc1≤P2-1，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统柔性调节9个配电室所有逆变器功率（P2-1为市电进线低功率时，系统调节逆变器功率定值）；

(2)                      当Ppcc1≤P2-2，且功率因数PF＞0时，由1#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装2线箱变防逆流从机2#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：2-1、2-2；

(3)                      当Ppcc1≤P2-3，且功率因数PF＞0时，由1#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装1线配电室防逆流从机3#AM5SE-PVS2，从机跳开1个并网柜：3-1；

(4)                      当Ppcc1≤P2-4，且功率因数PF＞0时，由1#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装5线配电室防逆流从机4#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：4-1、4-2；

(5)                      当Ppcc1≤P2-5，且功率因数PF＞0时，由1#AM5SE-PVM通过光纤发命令给新污水配电室防逆流从机5#AM5SE-PVS2，从机同时跳开4个并网柜：5-1、5-2、5-3、5-4；

(6)                      当Ppcc1≤P2-6，且功率因数PF＞0时，由2#AM5SE-PVM通过光纤发命令给科技大厦配电室防逆流从机6#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：6-1、6-2；

(7)                      当Ppcc1≤P2-7，且功率因数PF＞0时，由2#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装4线配电室防逆流从机7#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：7-1、7-2；

(8)                      当Ppcc1≤P2-8，且功率因数PF＞0时，由2#AM5SE-PVM通过光纤发命令给运输科配电室防逆流从机1#AM5SE-PVS2，从机同时跳开7个并网柜：1-1至1-7；

(9)                      当Ppcc1≤P2-9，且功率因数PF＞0时，由2#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装3线配电室防逆流从机8#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：8-1、8-2；

（10）当Ppcc1≤P2-10，且功率因数PF＞0时，由2#AM5SE-PVM通过光纤发命令给矿泉水配电室防逆流从机9#AM5SE-PVS2，从机同时跳开3个并网柜：9-1、9-2、9-3；

（11）若产生逆流，即当|Ppcc1|≥P2-11，且功率因数PF＜0时，由1#AM5SE-PVM、2#AM5SE-PVM通过光纤发命令给1#-9#AM5SE-PVS2，所有从机同时跳开所有并网柜（此处P2-11为市电侧产生逆流的定值）。

（12）合闸由现场人员手动完成，当现场人员手动合上断路器后，再由系统调节逆变器功率（此值由用户确定且可设）。

当111=0,112=1,145=1,245=0或111=0,112=1,145=0，245=1时，Ppcc1功率恒为0，不参与判断。（由于本项目存在合环的情况，所以当111=112=145=1时，Ppcc2仍按下述策略执行）

Ppcc2控制策略如下：

(1)                      当Ppcc2≤P3-1，且功率因数PF＞0时，由Acrel-1000DP光伏监控系统柔性调节9个配电室所有逆变器功率（P3-1为市电进线低功率时，系统调节逆变器功率定值）；

(2)                      当Ppcc2≤P3-2，且功率因数PF＞0时，由3#AM5SE-PVM通过光纤发命令给矿泉水配电室防逆流从机9#AM5SE-PVS2，从机同时跳开3个并网柜：9-1、9-2、19-3；

(3)                      当Ppcc2≤P3-3，且功率因数PF＞0时，由3#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装3线配电室防逆流从机8#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：8-1、8-2；

(4)                      当Ppcc2≤P3-4，且功率因数PF＞0时，由3#AM5SE-PVM通过光纤发命令给运输科配电室防逆流从机1#AM5SE-PVS2，从机同时跳开7个并网柜：1-1至1-7；

(5)                      当Ppcc2≤P3-5，且功率因数PF＞0时，由3#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装2线箱变防逆流从机2#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：2-1、2-2；

(6)                      当Ppcc2≤P3-6，且功率因数PF＞0时，由3#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装1线配电室防逆流从机3#AM5SE-PVS2，从机跳开1个并网柜：3-1；

(7)                      当Ppcc2≤P3-7，且功率因数PF＞0时，由4#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装5线配电室防逆流从机4#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：4-1、4-2；

(8)                      当Ppcc2≤P3-8，且功率因数PF＞0时，由4#AM5SE-PVM通过光纤发命令给新污水配电室防逆流从机5#AM5SE-PVS2，从机同时跳开4个并网柜：5-1、5-2、5-3、5-4；

(9)                      当Ppcc2≤P3-9，且功率因数PF＞0时，由4#AM5SE-PVM通过光纤发命令给科技大厦配电室防逆流从机6#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：6-1、6-2；

（10）当Ppcc2≤P3-10，且功率因数PF＞0时，由4#AM5SE-PVM通过光纤发命令给瓶装4线配电室防逆流从机7#AM5SE-PVS2，从机同时跳开2个并网柜：7-1、7-2；

（11）若产生逆流，即当|Ppcc2|≥P3-11，且功率因数PF＜0时，由3#AM5SE-PVM、4#AM5SE-PVM通过光纤发命令给1#-9#AM5SE-PVS2，所有从机同时跳开所有并网柜（此处P3-11为市电侧产生逆流的定值）。

（12）合闸由现场人员手动完成，当现场人员手动合上断路器后，再由系统调节逆变器功率（此值由用户确定且可设）。

4 项目拓扑方案

1） 方案拓扑图

项目拓扑

如图所示瓶装5#配电室、瓶装4#配电室、瓶装3#配电室、瓶装2#配电室、瓶装1#配电室、新污水配电室、科技大厦配电室、矿泉水配电室、运输科配电室通过485采集各并网柜下的逆变器。各配电室的光纤收发器，通过光纤链路将数据汇聚至110kV配电室的光纤收发器。光纤收发器在通过交换机由网线给到系统采集数据做柔性调节。

2）防逆流刚性保护

Ø                      产品图片

        AM5SE-PVM主机                  AM5SE-PVS2从机

AM5SE-PVM主机通过光纤与AM5SE-PVS2从机建立远程开入/开出通信。主机利用自身的远程开出功能，向从机的远程开入发送逆功率跳闸、低功率跳闸、逆功率恢复合闸及低功率恢复合闸等指令，从机接收后控制相应的并网柜进行分合闸操作。反之，从机也通过光纤将其远程开出信号发送至主机的远程开入，用于上传各并网柜的开关状态，使主机能够实现对多段线路的低功率跳闸功能。

3）防逆流柔性调节

Ø                      系统界面

策略配置

光伏首页

如图所示在策略配置界面可以查看逆流监测点相应的断路器状态、防逆流装置定值区。本项目需要根据监测点相应的断路器状态去切换防逆流装置的定值区，柔性调节策略开关开启时，策略运行，开关关闭时，策略停止。客户可以根据现场负载变化实时修改人机界面低功率调节和恢复阈值。当柔性调节动作时，可以实时在策略配置界面观测每台逆变器的出力情况。通过在光伏首页可实时监测所有逆变器总发电功率，以及当天总的发电量和光伏累计发电量。

3）项目清单

5 现场安装图片

本项目防逆流主机、监控系统在主站采用的是屏柜安装，从机在并网点处采用的是壁挂箱安装，现场安装图片如下所示

瓶装配电室光伏并网点

运输配电室光伏并网点

防逆流保护主机屏

监控主机屏

6 结语

本文通过燕京啤酒厂二期项目，介绍了在光伏高发时可以通过柔性调节，监控系统动态调节逆变器的发电功率，当进线功率低于阈值时，系统发送指令降低逆变器的发电功率，当进线功率恢复时系统恢复逆变器的发电功率。当现场出现大负荷突变或系统通讯失效时，此时可以通过刚性跳闸，通过防逆流主机采集电流、电压信号。当进线低功率时，通过光纤发送命令给从机，分阶段跳开光伏并网柜。从而避免逆流产生的。本项目采用柔性调控和刚性兜底的运行策略，在严格杜绝电量逆流的前提下，挖掘光伏发电潜力，实现电能利用。

参考文献

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