自发自用余电不上网的分布式光伏项目电气二次系统技术要求

1. 设计依据与总体原则

1.1 设计依据
      本技术要求依据但不限于以下国家、行业标准及规范：《光伏电站接入电力系统的技术规定》(GB/T 19964)、《继电保护和安全自动装置技术规程》(GB/T 14285)、《电力工程电缆设计标准》(GB 50217)、《光伏发电站设计规范》(GB 50797)、《电能计量装置技术管理规程》(DL/T 448)等，以及招标人上级集团的电缆防火指导手册等相关规定。

1.2 设计原则
      本项目按照"无人值守、远方监控"的原则进行设计，采用以计算机监控系统为基础的自动化监控方式。光伏发电系统拟接入电厂现有10kV配电系统。

1.3 屏柜布置要求
      新增的二次屏柜（包括光伏监控系统屏、防孤岛及故障解列屏等）应布置在招标人指定的电子设备间备用屏位。所有屏柜尺寸统一为高2260mm、宽800mm、深600mm，颜色为浅灰色（RAL7035），防护等级不低于IP30。屏柜前门为右开单开门，后门为双开门，柜门型式为嵌入式。屏柜眉题及设备标识的KKS编码格式需与电厂现有系统完全一致。

1.4 防逆流功能要求
      因本项目备案为"完全自发自用"模式，系统必须具备可靠的"防逆流"功能，确保所发电量不上送至公共电网，相关装置需按技术要求配置。

1.5 国产化要求
      所有新增的监控、保护、测量、计量、通信等二次设备，其核心软硬件（包括CPU芯片、操作系统、数据库、应用程序等）必须采用完全国产化、自主可控的产品，并符合国家信息安全与可靠性（安可）相关要求，设备厂商应能提供相应的资质证明。

2. 计算机监控系统

2.1 系统架构
      监控系统采用开放式、分层分布式结构，由站控层、间隔层和网络层构成。
      • 站控层：为监控中心，布置于电厂集控室，配置光伏监控上位机（服务器）一台，以及主机、通讯管理机、光纤环网交换机等网络设备。服务器应采用国产化高性能工业级服务器，具体配置建议不低于：国产高性能多核处理器、32GB内存、2TB机械硬盘+500GB固态硬盘。
      • 间隔层：包括光伏区各智能设备，如箱变智能监控单元、逆变器、数据采集器等。
      • 网络层：采用工业以太网，网络传输协议为TCP/IP，传输速率不小于100Mbps。间隔层设备通过光纤组成环型网络与站控层通讯管理机连接，再经交换机接入站控层主机，构成可靠的双环或星型冗余网络。

2.2 系统功能
      • 控制功能：具备集中控制和就地分散控制功能。运行人员可在监控主机上对逆变器启停、箱变高低压侧断路器分合等设备进行远方操作，系统提供完整的操作票、软硬件防误闭锁（五防）及操作权限管理。各设备就地控制柜应设置"远方/就地"切换开关。
      • 数据采集与处理（SCADA）：
      • 遥测：实时采集并显示各电池组串的直流电流、电压；逆变器的交/直流侧电压、电流、有功/无功功率、发电量、功率因数、频率；箱变高/低压侧电气量、绕组温度、环境温湿度等。
      • 遥信：实时采集并显示逆变器、箱变内所有断路器、隔离开关的位置状态、储能状态；实时监视并告警电网电压/频率越限、直流过/欠压、逆变器过载/过热/故障、孤岛保护动作、通讯中断、箱变烟感报警、环境异常等信号，所有事件应带时标（SOE）顺序记录。
      • 通讯功能：系统应支持IEC 61850、IEC 60870-5-103/104、Modbus TCP/RTU等标准通信规约，以实现与间隔层智能设备、电厂原有DCS系统、调度系统（如需）及上级集控中心的可靠通信。投标方必须承诺免费开放所有智能设备的通信点表，并配合完成与招标方指定系统的数据对接工作。
      • 网络安全：监控系统服务器应进行主机安全加固，具备强身份鉴别、访问控制、安全审计和入侵防范措施，并安装经认证的国产防病毒软件。

3. 继电保护及安全自动装置

3.1 线路保护
      在光伏系统并网点（10kV开关柜）配置专用的微机线路保护测控装置。该装置应以光纤电流差动保护作为主保护，并配置完整的阶段式相间和接地故障后备保护。保护装置的功能配置、整定计算及现场调试由投标方负责，其定值需与电厂侧10kV母线出线保护的定值相配合，确保选择性，杜绝越级跳闸。装置选型在满足技术性能的前提下，其型号系列应与电厂现有10kV系统保护装置保持一致，以利后期运行维护。

3.2 变压器保护
      每台箱式变电站的干式变压器，应配置一套集成的微机变压器保护测控装置。该装置应集成以下功能：比率制动差动保护（主保护）、高压侧复合电压闭锁过流保护（后备保护）、低压侧过流保护、零序过流保护、过负荷告警、高温跳闸/告警（引自变压器温控器）及非电量保护。保护装置选型原则同线路保护，与电厂现有主流型号保持一致。

3.3 防孤岛保护及故障解列装置
      • 防孤岛保护装置：除逆变器自身必须具备快速主动/被动式孤岛检测功能外，需在10kV并网点独立配置防孤岛保护装置。该装置应具备低频、过频、低压、过压保护功能，并配置与电厂侧保护联跳的光纤或电气接点接口。当检测到孤岛现象时，应能迅速解列光伏并网开关。
      • 故障解列装置：在10kV并网点配置独立的故障解列装置，用于在电网发生严重频率、电压异常时快速解列光伏系统。装置应具备低频解列、低压解列、过频解列、过压解列、零序过压解列等功能。
      • 防逆流保护装置：为实现"完全自发自用"，需在电厂指定的3个关口计量点（如1#、2#高厂变、起备变）分别安装一套多机防逆流采集装置。该装置通过RS485通信接口采集上述计量点的功率/电量信息，每台装置应不少于3个RS485接口。装置通过内置逻辑或上传数据至监控系统，实时判断功率流向，一旦检测到向电网反送电的趋势，应立即发出指令，降低光伏出力或切除光伏系统。装置与监控系统及计量表计的通信连接应采用光缆。

3.4 其他装置
      • 对时系统：配置北斗/GPS双模卫星同步时钟，支持IRIG-B、SNTP等对时方式，精度应满足站内所有保护、测控、录波等设备的同步要求。
      • 通讯管理机：配置具备多规约转换能力的通讯管理机，用于采集逆变器、智能电表、环境监测等智能设备数据，并转发至监控系统。
      • 装置电源：所有新增保护、测控、通讯装置的直流工作电源，应引自电厂现有的220V直流系统馈线开关，本项目不单独设置直流屏。

4. 电能计量与监测

4.1 关口电能计量
      在每台箱变高压侧开关柜内，按III类计量点配置单套多功能关口电能表。电能表准确度等级要求为：有功0.2S级，无功2.0级。该表计需具备计量正向/反向有功电量、四象限无功电量、分时电量、最大需量、谐波电量（至少31次）及失压断流事件记录功能。表计应具备无线通信传输功能（如4G）和不少于两个独立设置的RS485通讯接口，通信规约需支持DL/T645-2007。配套的电流互感器（CT）准确级不低于0.2S，电压互感器（PT）准确级不低于0.5。

4.2 电能质量在线监测装置
      在10kV并网点配置电能质量在线监测装置，安装于防孤岛保护屏内。装置需实时监测并记录电网频率、电压、电流、功率、功率因数、谐波（2-50次）、间谐波、电压波动与闪变、电压暂升/暂降/短时中断等参数。装置应具备数据存储、统计、报表生成及故障录波（手动/自动）功能，并提供以太网及RS485通讯接口，支持IRIG-B码对时。

5. 箱式变电站智能监控单元（智能箱变测控装置）

5.1 基本配置
      每台箱变内配置一套三合一箱变测控装置，该装置是箱变本地的监控核心。

5.2 保护与测控功能
      除集成第3.2条所述的变压器保护功能外，该单元还应具备完整的"三遥"功能：直接采集箱变高、低压侧三相电流、电压、功率、电能等电气量；采集所有断路器、隔离开关、接地刀闸位置、储能状态等开关量；接收变压器温控器送来的4-20mA温度模拟量及超温跳闸/报警干接点；并可执行对箱变内断路器的遥控分合操作。

5.3 通信与接口功能
      • 上行通信：智能单元必须内置光纤以太网交换机，提供至少2个单模光口，通过光伏区通信光缆与其它箱变智能单元、逆变器数据采集器共同组成光纤自愈环网，最终接入站控层通信柜。
      • 下行通信：单元应预留不少于4路RS485接口和1路RJ45以太网接口，用于采集本箱变所带光伏子阵内所有组串式逆变器及直流汇流箱的运行数据（如电流、电压、功率、故障信号等）。
      • 通信规约：应支持IEC 61850、IEC 60870-5-104、Modbus TCP等主流规约。

5.4 环境智能管理
      箱变应配置智能环境管理系统，由主机、温湿度传感器、烟雾探测器、加热器、除湿器等构成。系统能实时监测变压器室、高/低压室的温湿度、烟雾及凝露情况，自动或远程启停加热、除湿设备，并通过RS485接口将所有环境数据和报警信息上传至光伏监控系统。

6. 不间断电源（UPS）

6.1 基本配置
      每台箱变内配置一套在线式不间断电源（UPS），为三合一箱变测控装置、保护装置、通讯设备、照明及控制回路提供可靠的后备交流电源。

6.2 UPS技术要求
      UPS容量为1kVA或2kVA，内置阀控式密封铅酸蓄电池，后备时间应满足满载情况下持续供电不小于2小时的要求。蓄电池需选用耐低温型，确保在-20℃环境下仍能正常工作。整套UPS（含主机与蓄电池）的工作温度范围应满足-40℃至+70℃。

6.3 电源切换要求
      UPS主路输入电源引自电厂就近的380V厂用电源，直流备用电源来自其内置蓄电池。当主路交流电中断时，应能无间断切换至蓄电池逆变供电；当整流/逆变单元故障时，应能自动（切换时间<5ms）切换至交流旁路。

6.4 输出配电要求
      UPS输出配电箱应配置微型断路器，为各用电设备（如保护装置、通讯设备、加热器、照明等）提供独立、可靠的供电回路，并预留不少于2路备用出线。

7. 视频监控系统（接入要求）

7.1 系统接入原则
      视频监控系统不单独设置，其图像信号需接入电厂原有的工业电视监控系统。投标方负责前端摄像机的设计、采购、安装、调试及与电厂现有系统的对接工作。

7.2 摄像机技术要求
      摄像机选用4K（800万像素）及以上、支持可见光与红外双光谱的一体化球机或枪机，防护等级不低于IP67。品牌应选用业界主流、可靠的安防设备制造商产品。

7.3 监控点位配置
      监控点位需覆盖光伏组件区、箱变及主要通道，按10个点位设计（其中枪机8台，球机2台）。摄像机就地控制箱应采用双层防护结构，防护等级不低于IP67。

8. 线缆、接线与安装工艺要求

8.1 二次接线要求
      • 控制、信号回路采用铜芯绝缘导线，最小截面不小于1.5mm²。电流回路最小截面不小于4mm²。
      • 端子排应阻燃，并留有20%的备用端子。电流回路必须使用可短接的试验型端子。强电与弱电端子应分开布置，并采用不同颜色区分。
      • 控制正、负电源端子间，以及经常带电的正电源与跳、合闸回路端子间，应以一个空端子隔开。

8.2 通信光缆要求
      • 用于连接箱变、逆变器与主控室之间的通信光缆应采用非金属铠装、层绞式松套结构的GYFTY等型号光缆。
      • 光缆需满足的机械与环境性能包括：允许短期张力不小于1500N，允许弯曲半径短期不小于12.5倍缆径；工作温度范围-40℃ ~ +60℃；防渗水、绝缘耐压等性能需满足国标要求。
      • 光缆敷设方式应与电力电缆同路径，敷设于电缆沟或穿保护管直埋。不同功能或不同断面的通信网络应使用独立的光缆。