引言
1、简介
在可再生能源的框架内，光伏（PV）是最有前途的技术之一。其众多优点，如安装简单、可靠性高、零燃料成本、极低的维护成本，以及由于缺少运动部件而无噪音，导致了高增长率。事实上，如今光伏是继水电和风能之后的第三大可再生能源。自2010年以来，世界新增的太阳能光伏发电容量超过了过去四十年。市场研究人员预测，2016年太阳能发电量将再次增长，届时新装机容量预计将从2015年的59GW增至69GW。预计到2016年底，全球累计光伏装机容量将超过310GW。这一领域的改进机会不仅在于提高装机容量水平，还在于必须迎接技术进步的挑战，使生产者能够优化生产以降低发电成本，从而提高竞争力，同时也使他们能够调度此类电力生产，以便将其集成到智能电网的未来环境中。
一、研究的目的
随着新能源电站自动化程度的提高和自动化技术的推广，安全运行成为重要工作指标，而对于一次设备的重要部位，如隔离开关触点、母线接头的温度自动实时监测，至今还没有完全实现，依然要靠人工去测量。电气设备接点发热又是电站安全运行的较大隐患，以往采取的在接点处粘贴试温蜡片，不能实现数据的实时采集，有的高压室受设备的限制（如封闭柜）不能及时、准确监视设备接点的状况，尤其是隔离开关、母线连接点分布在不同的地方，而且都是高压部件，在长期运行中，断路器的触点和母线的连接处等部位接触电阻大而发热，发热部位无法检测，最终导致事故发生。
以往人工巡检的方式，无法实时消除发热事故隐患，成为高压设备安全稳定运行的监测盲区。采用在线测温技术是为了确保高压供电的持续性、稳定性，减少人员的维护维修工作，以及降低管理成本。电线电缆在电力系统用量很，尤其是发电厂、化工厂、钢铁厂、通讯枢纽、高层建筑及地下铁道等使用数量多，在电缆夹层、电缆隧道、电缆竖井和电缆排架等处都是集束敷设，有的还处在高温、粉尘、腐蚀、潮湿的环境中，再加上电缆竖井形成的自然抽风，即烟囱效应，一旦发生电力事故，将会造成重大损失。
故此，为保证变电设备状态的安全运行，提高设备的安全等级。珠海德茵电气有限公司帮助光伏电站建立温度安全监测管理系统，可以实时采集一次设备的温度数据，并对温度数据进行分析，提前发现可能存在的安全隐患，避免事故的发生。
二、系统描述
优化光伏系统的生产过程和可靠性要求电厂提高产量，以及所有元件的寿命和可用性，同时降低运行和维护成本（O＆M）。由于太阳能装机容量持续增长，小幅度的改善将意味着显著的净进展，总体而言，将降低这些设施的成本。如果操作不自动化，这样的系统就不能有效工作。为此，本文介绍了一种在并网公用事业规模光伏发电厂开发和安装的新系统。此处开发的系统可对所有部件的性能进行详细全面的实时监控，量化不同的损耗机制，并通过比较工厂中类似元件的生产情况来检测是否存在任何故障或偏差。
另一方面，此类设施必须克服与此类能源生产的随机性相关的缺点，因为这与不可控天气事件的存在有关。此类事件导致太阳能发电厂发电量的上升/下降，难以预测。这是这种可再生能源设施的主要缺点之一，尤其是在参与能源市场方面。如今，我们必须面对可调度光伏能源的挑战，始终改善发电和需求之间的最佳平衡，从而确保电网的稳定性。正如这里所计划的那样，通过使用存储系统可以克服这个问题，其中需要实时管理电气系统中涉及的功率流，以确保需求的覆盖。使用存储系统是确保电力需求覆盖率的最广为接受的解决方案之一，需要对电厂生产模式有详细了解，以优化此类系统中的经济资源投资，这是一个尚未得到妥善解决的问题，但这将是未来光伏电站不可避免的一部分。此外，所实施的系统不仅能够分布式记录包括装置的各种设备的运行参数，以及记录系统中不同点产生的能量信号，而且还能够监测大量环境量。
（一）高压柜
光伏电站现有高压柜6面，为实时监测高压柜的安全情况，每面高压柜安装一台在线测温系统，对断路器柜手车进出线触头、隔离柜手车进出线触头、电缆进出线接头、电压互感器PT等（详见测温安装点）进行安全温度实时监测；对电缆采用光纤分布式温度监测系统进行实时在线温度监测。同时进行后台组网，平台远程监测，形成一套完善的安全预警系统。全天候监测光伏电站的线路、设备安全情况，确保光伏电站的生产、运行，安全、稳定、可靠，降低人员工作强度、减少人力成本支出，为光伏电站的运维提供高效管理手段。
（二）整体设计要求
高压柜及进出线连接处进行在线温度监测，在每面高压柜安装在线测温装置一套，并在断路器的上触头、下触头的每相都安装温度监测点，
测温点及数量如下：
110KV GIS预制舱进线及出线6个；
主变高、低压侧连接处6个；
35KV预制舱开关间隔：
35千伏母线电压互感器3个：
1号SVG动静触头3个；
集电线351、352开关动静触头6个；
主变低压侧301开关动静触头3个；
1号站用变316开关动静触头3个；
1号SVG变压器高、低压侧6个。
12台箱变根据实际情况共安装36个
在高压柜内侧安装温度接收模块一个、箱变通过通讯柜传输信号至终端，组成一个现场温度数据实时采集系统，实现温度数据的实时监测、无线传输、就地显示、就地查询，在线测温主机经总线连接成一个网络，与后台PC机相连，实现后台系统软件对现场数据的采集、显示、存储、汇总、分析、告警等管理。
所有数据信息，在终端系统软件实现显示、存储、汇总、分析、告警等管理，并提供简洁直观的界面，方便运维人员进行日常操作。并预留扩展接口，方便系统扩容升级。
（三）工作原理
德茵在线温度安全监测系统对设备的运行状态进行长期连续的在线监测，及时掌握高压柜各监测点的异常运行情况，将各监测点的温度越限、温升过快和电池电压低等进行蜂鸣报警，报警时及时通知运行值班人员处理，避免恶性事故的发生。
每个测温点安装一个温度传感器或感温光纤，将所测得的温度数据上传至接收模块，温度接收模块经屏蔽线传输至主机，再通过通讯交换机上传至管理后台，进行数据、存储、分析、预警等功能，实时监测各个高压柜安全运行及桥架线缆。
（四）高压柜温度监测
测温模块现场安装，根据现场勘查，将测温模块绑扎于高压柜接点（动触头）测温处，接收模块安装于开关柜内侧面，在线测温主机可安装在集成柜或分体箱，并通过通讯交换机经光纤（网线）上传到云端或工作后台。
图1测温模块安装图
图2 测温接收模块
图3 在线测温主机安装示意图
三、系统构成
中电投陶力光伏电站智慧光伏发电站共有高压柜6面，将对这6面柜配置在线测温监测系统（DAY1000主机）6台，测温模块36个，安全预警系统管理平台1个。
DAY1000在线测温系统系列功能强大、可靠性高，可用于动、静态监测，施工过程监测，工程长期监测等广泛的测量场合。该系列产品可扩容性好，一台主机可从三路扩充到十二路（这次技术方案6点一个主机，以便以后扩容），甚至更多。可用于多种测温环境：如变配电、大型工业、矿山、冶金、化工、以及隧道火灾探测等行业。该系统将与在线测温主机、数据接收模块、测温模块、通讯主机、上位机安全监控软件进行组网后台监测。
光纤分布式温度监测系统DAY1020，由主机和测温光纤组成，对报警区域长度及报警点进行整体编程。根据不同的实际应用，不同的报警点既可以为定温报警，也可以为差温报警，或两种方式的综合。系统设定事故位置输出，也可以以通讯的方式直接发到火灾报警控制器。系统拓扑图如下图4所示。
图4 系统拓扑图
四、系统特点
1、本质安全：在线测温系统采用无线传输方式，测温模块不需任何布线，避免电气影响，严格的EMI设计要求，绝对不影响现场其他设备（如：开关柜内设备、工业型PLC、智能I/O模块、综合电力测控仪表、通信管理器等设备）。测温模块采用新型的绝缘阻燃材料封装，后端的分析系统远离监测现场，可确保整个系统安全可靠运行；
2、实时监测：可以实现不间断在线监测，实现电力系统真正的无人值守或少人值守；
3、快速精确： 测温模块的零偏值不漂移，保证了整个测温系统的精度和重复性，同时还具有快速响应速度；
4、稳定开放：在线测温系统可提供数据接口，方便接入第三方系统；
5、灵活先进：在线测温系统采用了先进的低功耗技术、无线传输方式，对于在开关柜中的使用具有很大的价格优势。（根据用户现场也可以采用无源在线测温DAY1100系统，工况特殊要求。）
1.5通讯方案
通讯主要采用RS-485、2.4GHz无线链路方式，按现有情况本系统通讯方案为：
测温模块（测温模块）与数据采集器（测温接收模块）间的通讯采用2.4GHz无线通讯方式。
五、结束语
结合以往大量运行经验验证，选择可靠的温度安全监测管理系统解决方案，系统使用接触式测温模块（该传感器内部核心部件均采用国外进口，其性能优于国内同类型传感器），以无线方式将数据上传至测温接收模块，传至测温主机，随时监视设备运行状态，设备温度异常时，自动报警和告警，以便及时消除事故隐患。系统实时在线监测，解决在设备出现问题的初期，即可及时发现设备异常避免事故的发生，为电气设备的“故障预知、故障预防、故障预先维护”提供了有效的解决方案。
参考文献：
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