分布式光伏电站组件级物联安全改造方案

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