摘 要：在“雙碳"目標下，分布式光伏正憑借其靈活、就近消納的顯著優勢，迅速融入工業園區、商業樓宇及公共設施之中。10kV并網項目較于低壓并網，其并網點電壓等級更高、電網交互復雜，對監控系統的實時性與安全性提出了較為嚴苛的要求，為確保電站長期穩定、合規運行，需要引入一套專業監控系統。安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏監控系統作為新一代分布式光伏智能監控系統，深度融合了物聯網、大數據與云計算技術，為10kV并網電站提供了全生命周期的智慧管理。本文介紹了安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏監控系統在高新物流園有限公司5.88MW分布式光伏發電項目中的應用。

關鍵詞：分布式光伏；監控系統；10kV并網

項目概述

昆山高新物流園有限公司5.88兆瓦分布式光伏發電項目（以下簡稱“本項目"）定位為公用電廠，項目地點位于普洛斯西昆山高新業園區內部，平均海拔2.8m，利用建筑物B-1、B-2、B-3的屋面安裝光伏組件，裝機容量5.88兆瓦。所發電力在昆山電網消納，采用“全額上網"模式以1回10kV線路接入電網側10kV母線上，實現光伏并網發電。

本期光伏并網建設10kV升壓箱變3座，10kV預制艙（開關站）1座、艙內含光伏10kV開關柜8面；二次設備艙內含后臺監控系統柜、遠動通信柜、公用測控柜及安全自動裝置柜、交流柜、直流柜、電池柜、視頻監控柜、計量柜等。后臺系統采集光伏站內的電流、電壓、有功、無功、功率因數、有功電度、無功電度及斷路器狀態等信息，通過數據通信終端采用無線和有線傳輸通道接入蘇州地調。

分布式光伏設計

本項目共設1個10kV并網點，所用光伏組件為2382*1134*30mm，620Wp/塊單晶硅組件，共安裝組件9484塊，直流側容量5880kWp。每26、27、28塊組件串聯成一串，經2臺300kW、4臺320kW、16臺250kW組串式逆變器輸出0.8kV低壓交流電，再經3臺2000kVA干式箱式變壓器升壓至10kV；3臺升壓箱變分別接3回10kV光伏集電線路接至10kV預制艙（開關站）光伏進線柜內，后由光伏并網柜出線至園區外10kV14A團學線25#桿，加裝自動化開關電纜接入，實現光伏并網發電。

圖2.1 光伏接入系統示意圖

圖2.2 光伏組件布置圖

技術方案

本項目部署了一套國產操作系統下的Acrel-1000DP分布式光伏監控系統，對整個電站的數據進行采集監測。光伏電站中有3套箱變，每套箱變配置一臺箱變測控，設備之間通過光纖環網上傳數據至監控后臺；微機保護裝置、電能質量在線監測裝置、遠動系統等二次設備數據通過通信管理機及網絡交換機實時采集上傳，實現系統監控與自動化管理；同時配置對時裝置、遠動裝置滿足系統與上級調度的需求，配置一套一體化電源系統，為二次設備及監控主機等重要設備運行提供穩定可靠的電源，實現整個光伏系統的安全、穩定運行。

安全自動裝置

1）故障解列裝置

裝置能夠監測電網的實時狀態，一旦檢測到異常或故障信號，如短路、過載等，它會立即啟動，迅速切斷故障區域與非故障區域之間的電氣連接。既能防止故障設備對電網造成進一步損害，也確保其他單元的正常運行，保障用戶的電力需求。

2）防孤島裝置

在電網失電的情況下，分布式電源未能夠及時與電網斷開連接，會形成孤島狀態，這種狀態可能造成分布式電源不可控、電網恢復時電壓和頻率不匹配等問題，也可能導致電力工作人員在不知情的情況下進行危險操作。防孤島裝置通過實時監測電網狀態，一旦檢測到電網斷電，能夠在規定的時間內迅速切斷分布式電源與電網的連接，從而保障電網的安全運行和維修人員的人身安全。

3）電能質量在線監測裝置

電能質量在線監測裝置是一種用于實時監測和分析電力系統中電能質量的高科技設備。其主要功能包括對電壓、電流、頻率、諧波、閃變、波動等關鍵電能質量參數進行測量和記錄，裝置能夠及時識別出電能質量問題，如電壓波動、諧波污染及瞬態電壓等，從而為電力用戶提供有效的改進建議。

調度數據網設備

1）Ⅱ型網絡安全監測裝置

Ⅱ型網絡安全監測裝置搭配探針軟件能夠實時監測系統中的網絡流量和數據包，通過探針軟件的深度分析，識別和記錄潛在的網絡安全威脅和異常行為，及時發出警報并采取相應措施，從而有效防止網絡攻擊、數據泄露和系統故障，為系統的可靠運行提供堅強的網絡安全支撐。

2）入侵檢測系統

作為網絡安全的監控哨兵，入侵檢測系統實時掃描網絡流量或主機行為，通過特征匹配（已知攻擊指紋）或異常分析（偏離正常基線）識別潛在入侵行為（如端口掃描、SQL注入、DDoS攻擊）。其核心價值在于發現威脅并告警（如觸發SOC平臺彈窗、郵件通知），為后續應急響應提供關鍵線索。

3）分布式光伏電源采集控制裝置

分布式光伏電源采集控制裝置用于光伏等新能源電站，集成AGC/AVC控制器、縱向加密模塊、路由器等功能于一體，實現集約化運行。設備集成加密認證模塊，與主站加密裝置互聯互通保障數據傳輸安全；能接收本地/遠方指令或計劃曲線，動態計算有功/無功參數并下發至發電設備。該裝置集成后減少多設備調試復雜度，降低協同維護成本。

箱變測控裝置

箱變保護測控裝置是針對光伏及風能等升壓變不同需求而研發的集成化設備，兼具保護、測控與通訊功能，適用于高低壓兩側分支接線的應用場景。裝置具備差動保護、過流保護、過電壓保護等多項關鍵保護功能以及輕瓦斯、重瓦斯、高溫等非電量保護，圖形化界面和簡易的操作方式使得裝置的使用和管理較為便利，通過和后臺監控軟件相結合，裝置能夠充分發揮保護裝置的遙測遙信和遙控遙調功能。

3.4.光功率預測系統

光伏電站本地布置微型氣象站，采集光伏站的總輻照度、風速、風向、溫度、相對濕度、大氣壓力等信息，光功率預測系統通過采集到的實時氣象條件以及天氣預報、太陽能資源的動態變化，對太陽能光伏發電站的輸出功率進行短期和超短期的預測，從而幫助電力調度部門合理安排發電計劃，優化電網運行，減少因太陽能發電波動性帶來的電網不穩定風險，提高光伏發電的并網效率和經濟效益。

系統結構

本項目系統結構采用分層分布式架構，能夠穩定地運行，滿足現代工業自動化的需求，為企業提供強有力的技術支持，主要分為站控層、通信層和設備層三個核心部分：

站控層作為系統的管理與控制中心，承擔著對整個系統的集中監控和管理功能。操作員可以通過該層實時監測系統狀態，進行數據分析與處理。

通信層負責信息傳遞與數據交互，確保各個設備和系統組件之間能夠無縫連接與協同工作。此層不僅支持多種網絡拓撲結構，還能夠根據實際應用場景的不同規模和需求進行靈活調整，增強了系統的靈活性和可擴展性。

設備層包含各種硬件設備，是系統的基礎執行單元。這些設備不僅負責實時采集現場數據，還能根據上級指令執行控制操作，是實現自動化操作的核心組成部分。

圖4.1系統拓撲圖

項目配置設備清單如下表所示：

表4.1 方案設備列表

安裝位置

型號

數量

功能

監控室

監控主機屏

（1面）

Acrel-1000DP

分布式光伏監控主機

1

具有保護、控制、通信、測量等功能，可實現光伏發電系統、開關站的全功能綜合自動化管理

光伏預制艙二次艙

安全自動裝置屏

（1面）

AM5SE-FA

故障解列裝置

1

適用于負荷側或小電源側的故障解列

AM5SE-IS

防孤島保護裝置

1

當發生孤島現象時，可以快速切除并網點，使本地與電網側快速脫離，保證電站和操作人員安全

光伏預制艙二次艙

公用測控屏

（1面）

AM6-K

公用測控裝置

2

采集站內二次設備的異常信號

APView500PV

電能質量在線監測裝置

1

采集監測諧波、電壓暫升/暫降/中斷、閃變、電壓不平衡度，事件記錄、測量控制

光伏預制艙二次艙

光功率預測屏

（1面）

分布式光伏光功率預測系統

1

通過對歷史數據、天氣預報、電站參數等信息的綜合分析，預測未來一段時間內光伏電站的發電功率

光伏預制艙二次艙

遠動通訊屏

(1面)

正向隔離裝置

1

保障工業控制系統網絡安全，在不同數據區域之間建立一道安全防線，通過物理或邏輯手段限制數據的雙向流動，防止網絡的不明攻擊和惡意代碼侵入控制網絡

防火墻

1

保護網絡不受未經授權的訪問和攻擊，同時提供網絡地址轉換、VPN支持、入侵檢測以及日志記錄和審計等多種安全措施，確保網絡資源的安全性和可靠性

ANet-2E4SM+3*ANet-M485

規約轉換裝置

1

采集一體化電源、環境監測儀等第三方設備的數據

站控-工業光網交換機

1

站內通信組網

箱變用-光纖環網交換機

1

用于箱變保護測控裝置光纖環網

對時裝置

1

獲取時鐘數據，為站內設備、系統提供對時功能；具備TMU功能，可以把監測結果上傳到調度端

ANet-4E16S

遠動上傳網關

1

光伏電站內數據匯總及上傳

分布式光伏電源采集控制裝置

1

含AGC/AVC、網安、電能量透傳、無線、加密等功能

監控室

一體化電源

直流屏

1

為直流負載提供穩定、可靠的直流電源，同時具備電源分配、過載保護和短路保護等功能

交流屏

1

為系統內的交流負載提供穩定、安全的電能供應

監控室

計量屏

電表

4

供電局提供，測量和記錄電路中消耗電能

電能量采集終端

1

供電局提供，采集電能信息、數據管理、數據傳輸以及執行或轉發主站下發的控制命令

現場圖片

圖 5.1 預制艙 圖 5.2 二次屏柜（預制艙內）

圖 5.3 并網成功

系統功能

光伏電站實時監測

系統主接線圖為光伏電站內新建的10kV開閉所及箱變一次系統圖，人機界面可以實時顯示采集到的各類數據，包括開關柜的電壓、電流和功率等關鍵參數，以及開關柜內斷路器、手車的分合狀態等。

圖6.1 實時監測

逆變器監測

逆變器數據監測功能是光伏發電監控系統中的一個關鍵組成部分，它負責收集、分析和處理逆變器的運行數據，包括電壓、電流、功率和溫度等參數，以確保光伏發電系統的穩定運行，通過數據監測，用戶可以及時發現系統異常，進行故障診斷與維護，提高系統的整體效率與可靠性。

圖6.2 逆變器監測界面

電能質量在線監測

電能質量在線監測裝置采集光伏并網接入點的電能質量信息，可以對整個供電系統的電能質量包括穩態狀態和暫態狀態進行持續監測。系統界面實時顯示裝置通信狀態、各監測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百分比和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分比和正序/負序/零序電流值，幫助管理人員實時掌握供電系統電能質量情況，以便及時發現和消除供電不穩定因素。

圖6.3 電能質量在線監測界面

單元接線圖

單元接線圖（即間隔分圖）是描述單個電氣開關柜核心功能的圖紙，主要包括一次主回路（清晰展示斷路器、互感器、母線等高壓設備的電氣連接關系）、保護的遙信狀態（斷路器分合位、接地刀閘狀態、保護動作等信號）、柜內電參量（電壓、電流、功率等關鍵數據）。

圖6.4 單元接線圖界面

調度上傳

分布式光伏發電站需要接入電網做到統一調度管理。要將其發電數據、運行狀態和可調節能力等信息實時上傳至電網調度中心的過程，讓電網能夠像管理傳統電廠一樣，對分布式光伏進行可觀、可測、可控、可調的協調管理，本項目通過分布式光伏電源采集控制裝置，采用無線和有線通道接入蘇州地調系統。

• 安全防護

數據安全是保障屋頂光伏發電項目穩定、可靠運行的基石，一旦數據遭受篡改、泄露或惡意攻擊，將可能導致發電計劃紊亂、設備故障誤判等嚴重后果，進而影響整個電力系統的安全與穩定。鑒于此，本項目高度重視數據安全防護體系建設，專門配備了完備的防護裝置，包括防入侵系統和網絡安全檢測裝置，對系統進行定期掃描與深度檢測，及時發現并修復潛在的安全漏洞。

結語

在分布式光伏發電項目中，分布式光伏監控系統發揮著整合能源資源的關鍵作用，該系統能夠對分散布置的光伏發電設備展開實時監測，收集并深入分析各個發電單元在運行過程中產生的數據，在數據上傳調度過程中，為了保證數據的安全，有必要配備一系列防護裝置。裝置間相互協同、層層設防，能夠有效抵御各類潛在的網絡攻擊，確保數據的完整性、保密性和可用性，為數據安全提供多層次的堅實保障。