海南农垦集团其前身是与海南省农垦总局实行政企合一的海南省农垦总公司，属中央直属三大垦区之一。该集团在海南有多个养殖场，本次工程涉及到红华养猪场、红华肉牛繁育场、白沙县邦溪镇和牛产业扶贫养殖场等多个项目，通过在厂房屋顶铺设分布式光伏，实现光伏发电自发自用，余电上网。

红华养猪场、红华肉牛繁育场分布式光伏发电项目均处于海南省临高县，实际装机容量分别为5.5MW和1.39MW；白沙县邦溪镇和牛产业扶贫养殖场位于海南省白沙黎族自治县，总建设规模为1.45MW。养殖场内光伏组件安装在厂房屋顶，经逆变后接入箱变升压至10kV，再接入厂区内原有用户10kV母线；

本文主要针对红华养猪场和红华肉牛繁育场分布式光伏发电项目介绍光伏电站的电气二次配置方案，包括保护站内发电运行安全的安全自动装置屏、完成调度上传的远动通讯屏，以及就地部署的Acrel-1000DP分布式光伏系统。

1. 系统结构1：

• 数据采集模块：负责采集光伏发电系统中各种设备的运行数据，如光伏板、逆变器、电池储能单元等的电流、电压、功率、发电量等参数。

• 数据传输模块：通过无线网络（如 Wi-Fi、4G/5G 等）或有线网络将采集到的数据传输至数据处理中心。无线网络适用于分布式光伏电站布局分散的场景，方便灵活；有线网络则在数据传输稳定性和带宽方面具有优势。

• 数据处理模块：对采集到的数据进行处理和分析，包括数据清洗、异常检测、性能评估等。例如，通过分析数据判断光伏板的发电效率是否正常，逆变器是否存在故障等。

• 数据显示模块：提供可视化界面，方便用户实时了解设备运行状态，如通过电脑、手机 APP 等终端展示光伏电站的实时发电量、设备运行参数等信息。

2. 主要功能：

• 实时监控：能够实时采集和显示光伏发电系统中各种设备的运行状态和数据，使用户可以随时掌握电站的运行情况1。

• 数据分析：对历史数据进行存储和分析，为用户提供发电量统计、设备性能评估等信息，帮助用户优化电站的运行管理14。

• 异常预警：当监测到数据异常时，如电压过高或过低、电流异常等，系统会通过可视化页面、短信、邮件等方式提醒用户及时处理故障，保障电站的安全稳定运行1。

• 运维管理：包括生成运维工单、记录处理结果和处理时长等，为后续的运维工作提供参考1。

• 能源管理：对于一些带有储能设备的分布式光伏系统，可以实现对电能的合理调度和管理，提高能源的利用效率。

3. 应用场景：

• 户用光伏：居民屋顶的光伏发电系统，规模较小且比较分散，监控系统可以帮助用户远程监控电站的运行，方便用户了解发电量和收益情况。

• 工商业光伏：企业屋顶的光伏电站，通常装机容量较大，监控系统可以实现对电站的集中监控和统一管理，提高运维效率，保障电力系统的可靠性和安全性。

• 分布式光伏电站集群：多个分布式光伏电站组成的集群，监控系统可以对各个电站的数据进行汇总和分析，实现区域内的能源优化管理。

系统示意图

光伏接入系统示意图

1. 技术方案

以红华养猪场分布式光伏项目为例（以下简称“本项目”），本项目利用屋顶建设光伏发电系统，所发电量采用就地消纳，自发自用、余电上网的模式，光伏发电经逆变器、箱变升压至10kV，并网接入10kV电网原有线路。

为确保光伏发电系统实现高效、稳定、安全地运行，并顺利并入电网，我们配置了继电保护及安全自动装置、远动通讯屏和就地部署的Acrel-1000DP分布式光伏监控系统与AcrelCloud-1200光伏运维云平台。

1.1. 箱变内主要电气设备

本项目箱变均配备干式三相双绕组低损耗无励磁调压变压器，容量为2500kVA，电压等级为10±5%/0.4kV，接线组别为“D，yn11”，交流频率为50Hz，可以户外使用，能效等级满足国家规范要求。

高压侧包含进线柜、PT柜，计量柜，出线柜，高压配电室要求门加装电磁锁，当10kV侧带电时高压室内门不能打开；低压侧与逆变器连接。箱变内采用专用温湿度监控器，能测量箱变内部环境温度，输出环境温度测控接点，以满足变压器温度合理运行故障报警跳闸要求及箱变内部正常运行要求。

1.2. 继电保护及安全自动装置

1）并网线路继电保护及安全自动装置

当分布式光伏项目的并网线路发生短路故障时，线路保护应立即启动，判断故障并触发动作，瞬时断开与故障点相连的并网点断路器，故障对电网的影响范围，确保故障能够被快速且可靠地切除，从而保护其他非故障部分的正常运行。

10kV母线作为关键节点，应当配备先进的故障解列装置，装置可以实时监测母线频率和电压的功能，一旦检测到异常（如频率偏离正常范围、电压波动过大等），将立即执行紧急控制措施，自动跳开的断路器（通常是连接光伏系统与电网的专用开关），通过这样的方式，可以有效防止故障或异常状况的进一步扩大，保障电网和用户设备的安全。

2）防孤岛检测

在分布式光伏项目中，为防止孤岛现象对电网和人员安全造成威胁，需要配有完善的防孤岛方案，需要逆变器的孤岛检测机制、防孤岛保护装置、低压检测装置共同配合，一旦监测到孤岛状态，能够迅速并自动地与电网断开连接，此外，该方案还需严格遵守国家电网所制定的相关标准和规定，以确保其有效性和合规性。

1.3. 运动通讯设备

光伏电站内采用本地监控系统，应具备自动接收并执行调度部门发送的有功功率及无功功率变化的控制指令的能力。同时站内配置智能边缘计算网关，接入省级配网自动化主站，上传临高县调，采集上传的信息量应满足调度机构的运行需求，包括并网设备状态、并网点电压、电流、有功功率、无功功率和发电量等，调控应实时监视运行情况。

2. 系统结构

本项目致力于构建一个智能的光伏电站管理体系，集成了一套先进的分布式光伏监控系统Acrel-1000DP与光伏运维云平台AcrelCloud-1200，来实现对整个光伏发电站的掌控与优化，系统网络结构为分层、分布式，整体可分为三层：

第一层：站控层。在值班室设置操作员站，采用C/S架构分布式光伏监控系统，配置工控机和管理软件，工控机主要完成对光伏电站的数据集抄和界面显示功能；同时配置光伏运维云平台，采用B/S架构，支持多平台、多终端网络访问，形成了全站监控、管理，并具备与远方控制中心通信的接口。

第二层：通信层。通讯管理机以相对独立的方式分散在逆变器区域或箱变中，将整理分析采集到的数据，并通过网络或者4G上传至光伏服务器和系统，确保在站控层网络失效的情况下，仍能独立完成就地各电气设备的监测。

第三层：设备层。主要包括微机保护、防孤岛保护、电能质量在线监测装置、故障解列装置、多功能仪表、逆变器、箱变测控等设备。可以直接采集处理现场的原始数据，通过通信层传送给站控层，同时接收站控层发来的控制操作命令，经过有效性判断、闭锁检测、同步检测等，对设备进行操作控制。

1. 系统功能

1.1. 综合看板

在分布式光伏电站的管理与运营中，需要一个高效、直观的综合看板，该看板集成了发电功率监测、装机容量记录、发电量统计以及光伏收益计算等核心功能，同时特别突出了对环保贡献的量化评估，包括计算二氧化碳减排量和节约的吨标煤量。

1.2. 分布式光伏电站运维管理

分布式光伏运维平台的报警处理分事故报警和预告报警。前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号，后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量越限/复限、计算机站控系统的各个部件、就地单元的状态异常等，针对不同等级的报警，处理方式有所区别，预告报警会有选择地向远方发送。

平台提供设备管理模块，允许运维人员对设备进行远程配置、参数调整、软件升级等操作，这些功能可以大幅提高运维效率，降低现场操作成本。平台灵活的配置选项，允许用户根据自己的需求对平台进行定制和扩展。

图5.2 设备管理界面

1.3. 光伏发电效率监测

平台集成了多项关键功能，来保障和提升电站的运营效能与经济效益。基于其强大的数据分析与统计能力，可以计算电站的年利用小时数，能够客观评估电站的发电效率和使用效率，为运维团队提供改进方向。同时，电站收益统计功能则根据发电数据和电价政策等因素，自动计算出电站的年度、季度或月度收益情况，为投资者和管理层提供直观、准确的财务数据支持，助力决策制定与优化。

逆变器负责将光伏电池产生的直流电转换为交流电并送入电网，其工作状态直接影响到电站的发电效率和稳定性。所以平台提供逆变器状态查询功能，通过实时查询逆变器的工作状态、转换效率及故障信息，运维团队可以及时发现并解决逆变器的问题，确保电站的发电效率和稳定性得到保障。

图5.3 发电站监测界面