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1. 概述

湖北荆门晨旭智能屋顶光伏发电项目（以下简称“本项目”）是响应国家“优化能源结构，提供更加清洁、可靠的能源”的号召，投资建设的分布式光伏发电应用示范项目。

本项目位于湖北荆门，利用现有厂房屋顶建设分布式光伏发电项目，总建设规模约为8080kW。通过用户配电站接入公共电网，属于荆门市供电公司管理范围。

本文聚焦于光伏电站接入系统的方案论证，深入探讨与之相关的继电保护、安全自动装置、通信及调度自动化技术方案并且制定对电压波动风险的额技术措施。

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2. 现有电网情况

本项目涉及的公用变电站和线路为220kV变电站和用户自建专线，在既有的10kV用户变电站内，近期新增了7台10kV配电变压器，其额定容量依次为2000kVA、1600kVA、250kVA、2000kVA、630kVA、1250kVA和1000kVA。光伏发电单元所输出的直流电能，经逆变器转换为交流电后，通过上述新增变压器升压至10kV电压等级，并借助10kV电缆以T接方式并入220kV变电站的相应线路。截至目前，该变电站已接入及处于接入过程中的分布式电源总容量为127.1MW，而该变电站剩余的可接入容量为52.71MW，因此本期分布式电源的接入需求可得到充分满足。

现有供电示意图如下：

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3.技术方案

本项目通过2个并网点上网，2个并网点的装机容量分别为5.99MW、2.535MW（交流侧）由7个光伏发电单元构成。该项目运营模式为全额上网。利用厂房屋顶建设光伏发电系统，关键设备光伏组件、逆变器、变压器等采用国内知名产品。本项目光伏发电系统所输出的直流电经组串式逆变器转换成交流电后，就地升压至10KV，经开关柜通过1回出线接入至厂区10KV进线母线的用户侧，实现并网。变电站近三年负荷平均-0.15MW，考虑主变 N-1 情况下，另一主变负载不超过80%，则该变电站可接入的分布式光伏容量为179.81MW，目前该变电站已接入及在途分布式光伏容量共 127.1W，因此剩余可接入容量 52.71MW。满足本期接入需求。针对于光伏发电并网引起电压偏差电能质量问题的机理采用A类电能质量在线监测装置，对光伏发电可能引起谐波、直流分量、电压波动和闪变、三相不平衡度、注入电网直流分量进行在线监测。

3.1.升压变压器及高低压配电设备

本项目配备7台三相交流2000KVA的干式变压器。额定电压10.5±2×2.5%/0.38kV，接线组别为Dy11。交流频率为50Hz,可以户外使用，能效等级满足国家规范要求。

3.2.继电保护及安全自动装置

本光伏电站内主要电气设备采用微机保护，以满足信息上送。元件保护按照《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285－2006）配置。

1）线路保护

本项目为10kV并网，建议光伏开关站总出线开关建议光伏开关站总出线开关配置线路方向过流等保等护，包括三段可经复压和方向闭锁的过流保护，三段零序过流保护、过负荷并具备低周减载功能，以便线

路发生故障时快速切除，避免事故范围扩大。

2）频率电压异常紧急控制装置

本项目光伏并网点断路器要求具备失压跳闸功能，不设重合闸，可通过逆变器内低压保护与频率保护实现解列，不配置独立的安全自动装置。装置通过检测系统频率，根据系统频率的变化按用户设定的频率定值，当系统频率低于 定值时，自动切除负荷。为保证装置可靠动作，系统正常时对低频减载功能进行闭锁，当系统频率下降到一定程度时才解除闭锁。为防止系统发生负荷反馈引起装置误动，采用了低电压、欠电流和滑差闭锁。

低电压闭锁判据为:Ua低于低电压闭锁定值，同时零序电压3U0低于8V，或PT断线时，闭锁低频减载出口。滑差闭锁判据为:df/dt大于滑差闭锁定值时，闭锁低频减载出口。欠流闭锁判据为：三相电流Ia、Ib、Ic均低于欠流闭锁定值时，闭锁低频减载出口。装置通过检测系统频率，根据系统频率的变化按用户设定的频率定值，当系统频率高于定值时，自动切除负荷。

对于光伏电站，公共连接点的电压偏差、电压波动应满足GB/T 12325-2008和GB/T12326-2008的规定。当电压异常时，按照表1中要求的时间停止向电网线路送电，此处要求适用于三相系统中任何一项。其中UN为光伏电站并网点的电网标称电压，分闸是指异常状态发生到逆变器停止向电网送电的时间。当频率异常时，按照表2所表示的电网频率偏离下运行。

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4. 系统结构

本项目光伏电站配置一套综合自动化系统，采用安科瑞电气股份有限公司所提供的Acre-l000分布式光伏电力监控系统具有保护、控制、通信、测量等功能，可实现光伏发电系统、开关站的全功能综合自动化管理。本项目逆变器、高低压设备等状态信号都要接入本监控系统。

本项目光伏电站监控系统包括两部分：站控层和就地层，网络结构为开放式分层、分布式结构。

监控系统通过以太网与就地层相连,就地层按照不同的功能、系统划分，以相对独立的方式分散在逆变器区域或箱变中，在站控层及网络失效的情况下，就地层仍能独立完成就地各电气设备的监测。

站控层由计算机网络连接的服务器、操作员站、远动站等组成，提供站内运行的人机界面，实现管理控制就地层设备等功能，形成全站监控、管理中心，并具备与远方控制中心通信的接口。

就地层设备由智能测控单元、网络系统通讯单元、逆变器数据采集单元、多功能电能表等构成，主要电气设备包括微机保护、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。它直接采集处理现场的原始数据，通过网络传送给站控层监控主站，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，最后对设备进行操作控制。

每个光伏发电单元配带无线发射功能的数据采集装置，采集每组光伏组件数据，逆变器参数，测控装置、智能计量表计的数据，打包后通过无线网络传输给监控系统实现监视。

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5. 结语

分布式光伏发电作为一种新型的可再生能源发电技术，兼具环保效益与经济发展双重优势。该技术的推广应用不仅能推动社会经济的可持续发展，还能有效降低传统能源对生态环境的影响。随着技术进步和政策支持，分布式光伏发电有望成为未来电力系统的重要组成部分。为确保其与配电网的协调运行，需要深入研究其对供电电压质量的影响机制。基于研究成果，需科学规划光伏发电的并网方案，并建立完善的管理体系，从而保障配电网在接纳分布式光伏时的安全稳定运行。

参考文献

[1] 许正梅.分布式光伏电源接入配电网对电能质量的影响及对策[D]. 华北电力大学, 2012.

[2] 张异殊.分布式光伏并网对配电网电压影响研究[D]. 沈阳工程学院, 2019.

[3] 武立民.高渗透率分布式光伏系统同步稳定性分析与控制方法研究[D]. 沈阳工业大学, 2024.

[4] 胡善华.含高渗透率分布式光伏的有源配电网动态等值研究及应用[D]. 中国电力科学研究院, 2024.

作者介绍：

陈正，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司，销售工程师。

手机:18860995110（微信同号），邮箱:chenzheng@email.acrel.cn