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项目背景
据统计,现在80%以上的光伏电站着火是由直流电弧引起,特别是在发电过程经常会由于线路破损、树木遮挡、组件热斑或者组件接地等原因形成电弧或接地,进而诱发火灾。当火灾发生时,光伏电站的组件仍处于发电状态,其产生的高压极易对救援人员产生危害,导致救援缓慢火灾加重。
XX光伏电站现场情况复杂,下方为厂房仓库。为避免光伏电站意外起火特加组件物联和安全保护系统
项目目标
加装组件物联和安全保护系统,提升电站应对危机处理的能力,发生组件漏电和电弧等情况时进行组件快速关断,提高电站整体抗风险能力,同时对电站组件进行监测和数据分析。
改造对比
功能概述
1、组件级直流拉弧检测、主动保护、和故障定位
实时检测任意点的拉弧,故障出现时关断组件,避免火灾发生;并定位到拉弧位置,方便进行故障排除。这类事故定位是关键,如果不能定位就没有办法故障排除。
2、组件级关断
一旦发生火灾或者检修时,关断每块组件,使光伏方阵任意两点的电压都在安全电压之内,方便火灾救援和检修
3、接地漏电和并联放电故障的实时检测、主动保护和精准定位
过去这类事故频繁出现,不能及时精准定位,导致发电量损失;由于传统光伏有光就有电,导致这类事故没法消灭,容易蔓延,形成火灾,造成巨大灾难。
4、组件级精细化数据监测
通过监测每一块板子数据,得知组件的健康状况、组件积灰、阴影遮挡、以及逆变器的工作状态,针对性检修维护保养,提高发电量
系统方案组成
主要是由末端、头端、控制器组成。末端安装于光伏组件下侧。末端对光伏组件进行监测、故障实时检测和开关控制。头端安装于光伏组串进入逆变器之前,每个末端支持与多个组串它与末端进行通信,对每个末端进行访问和控制。控制器集成数据网关、本地显示、手动开关等功能,一个控制器可以支持多个头端
1、智能组件末端模块(主动保护和故障定位功能)
2、头端模块、主控模块、手机APP
类似工程及案例相关
1、国家电投集团大江东深国际物流园分布式光伏电站项目;
2、中国华能集团公司徐州市分布式电站项目;
3、浙江省嘉兴高盛新材料厂区光伏项目改造;
4、腾圣光伏储能项目组件关断项目
通信技术指标
1.末端模块与头端模块之间采用电力线载波双向通信。
2.上述的电力线载波双向通信,通信距离不低于500m,也就是光伏组串的环路长度达到500m时也可以稳定的通信。
3.每个末端有独立的编址,头端可以对每个末端进行独立的数据访问和控制。
4.通信实时性要求,头端对每个光伏组件的访问时间不大于1S。
功能和相应的指标要求(关断、监测、电弧、漏电)
1.关断功能技术指标(可以自动关断和手动关断)
a)自动关断功能:快速关断末端要在出现温度过高、串联电弧、并联电弧、对地电弧、漏电现象时自动关断,旁路掉问题组件并能追踪定位。指标如下:
i.过温自动关断,温度值可以设定,默认是105摄氏度,动作时间可以设定,默认是10秒;快速关断末端要在到达上述温度时,在设定的时间自动关断;
ii.串联电弧自动关断,动作灵敏度可以设定,但最大不能超过750J。快速关断末端要在达到设定的动作故障能量之前自动关断;
iii.并联电弧、对地电弧自动关断,动作灵敏度可以设定,但最大不能超过750J。快速关断末端要在达到设定的动作故障能量之前自动关断;
iv.组件间产生对地漏电自动关断,动作漏电电流可以设定,当组件间产生对地漏电时,漏电值达到设定值时,要在设定对时间之内关断。
b)手动关断功能:
i.当头端模块掉电后,所有的末端模块要在30秒之内全部关断;
ii.当通过控制器手动发送关断命令时,所有的末端模块要在关断命令发出后5秒内全部关断。
2.组件物联和精细化数据分析的技术指标。
a)组件数据快照,即得到的光伏组件数据是同一时刻的,要求是每个组件数据的时间误差小于10mS。因为光线、逆变器等外部条件在时刻改变,只有同一个时刻的组件数据,才能分析出准确的结果;
b)上述的组件快照的时间间隔可以设定,最低要求是5分钟一个快照;
c)组件快照的数据内容至少要包括组件的功率、电压、电流、发电量、工作点(组件功率与电压的斜率),它们的精度要达到1%之内;
d)数据分析功能要支持异常组件、逆变器MPPT效能、阴影遮挡、组件积灰;
e)异常组件分析功能,是指由于组件自身原因引起的发电异常,例如旁路二极管坏、裂片、热斑等问题。要可以指示出这些组件的数量、衰减率和位置;
f)逆变器MPPT效能,是指逆变器是不是在准确和实时的工作在光伏阵列的最大功率点。要给出逆变器MPPT效能时间曲线,评估出每个时段效能得分,精度要达到1%;
g)阴影遮挡功能,要给出阴影遮挡的组件位置,已经被遮挡引起的发电量损失;
h)组件积灰分析功能,要评估出组件的积灰程度,估计出积灰的发电量损失。
3.电弧检测、保护、定位的技术指标
a)每个快速关断末端模块要集成电弧检测、保护、和故障定位功能;
b)电弧故障检测要准确的检测出串联电弧、并联电弧和对地电弧,检测的时间要小于2S;
c)当出现电弧故障时,末端模块能自动进入关断模式,进行灭弧保护,动作时间和动作灵敏度可以设定;
4.漏电检测、保护、定位的技术指标
a)当组件间出现对地漏电时,要实时检测、保护、和故障定位;
b)检测的时间要小于30S;
c)当对地漏电出现时,末端模块能自动进入关断模式,进行漏电保护,动作时间和灵敏度可以设定。
2系统框图
3设备使用情况
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在快速关断装置启动后30S内,界限范围外电压降低到30V以下,界线范围内电压降低到80V以下,也就是要求实现“组件级关断”。
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