要旨：分散型光起電力プロジェクトはクリーンエネルギー転換の核心実践として、革新的な空間利用と技術革新を通じて、エネルギー開発と土地資源制約の矛盾を解決した。高速道路沿線の遊休空き地に光発電所を建設し、その分散化配置、権利帰属の明確な特徴を十分に発揮し、伝統的な農業や都市建設との土地争いを回避するだけでなく、「土地の付加価値」と「グリーンエネルギー生産」の2つの目標を実現する。孤島保護は電力網の安全運行を保障する核心設備として、電力網停電時の太陽光発電システムが依然として電力網に電力を供給し続けることを防止することができ（すなわち「孤島効果」）、運行維持人員、電力網と設備の安全を保護し、電力網の安定運行を維持するなどの機能を有する。

キーワード：分散光起電力、高速道路離島保護

1.概要

世界的なエネルギー構造の低炭素化への転換を背景に、分散型光起電力発電はその柔軟性とクリーン性によって、再生可能エネルギーの規模化応用を推進する核心的な経路となっている。^[1]しかし、従来の太陽光発電プロジェクトは土地資源不足のボトルネックに直面しており、高速道路沿線の遊休地はこの難題に革新的な解決策を提供している。

分散型光起電力並列システムにおいて、離島保護装置は電力網の安全運行を保障する核心技術である。^[3]これは能動位相ロックリングと周波数オフセット注入技術を通じて、リアルタイムで電力網の状態を監視し、一旦電力網の停電を検出すると、0.2秒以内に光起電力出力を切断し、孤島効果による感電リスクと設備損傷を回避することができる。

大塘から浦北までの高速道路光発電プロジェクト（以下「本プロジェクト」と略称する）は、国の「エネルギー構造を最適化し、よりクリーンで信頼性の高いエネルギーを提供する」という呼びかけに応え、投資建設の分散型光発電応用モデルプロジェクトである。

本プロジェクトは欽州市大塘から浦北高速道路浦北県浦北相互接続路に位置し、高速道路沿線の斜面を利用して分布式光発電所を建設し、プロジェクトは「全額インターネット接続」モデルを採用し、高速道路沿線の斜面を利用して分布式光発電プロジェクトを建設し、総建設規模は約3.31 MWpである。既存の10 KV六橋線を通じて電力網に接続するアクセスシステムは、欽州市電力会社の管理範囲に属している。

今期のプロジェクトは光起電力モジュールを採用し、総容量は3.31 WMで、本プロジェクトの電力量決算の原則は：全額インターネットを利用することである。プロジェクトは2025年4月末に完成し、生産を開始する予定である。本プロジェクトの二次設計はアンコリーAcrel-1000 DP分散型光起電力監視システム解決方案を選択し、光起電力監視プラットフォームは関連するオペレーティングシステムの下で運行し、ローカル保護、監視方案をより安定で信頼性があるようにする。今回の分布式光起電力の投入と実施を通じて、ユーザーに清潔で再生可能な電力エネルギーを提供し、伝統的なエネルギーへの依存を減らし、炭素排出を低減するのに役立つ。

本文は光発電所アクセスシステム方案の論証を紹介し、システムリレー保護及び安全自動装置、システム通信、システムスケジューリング自動化方案の研究など

図1 プロジェクト現場図

2.ソリューション

本プロジェクトは屋根分散型太陽光発電プロジェクトであり、この期間のプロジェクトの容量は3.31MW，プロジェクトは全額インターネットの消去方式を採用している。光起電力出線キャビネット、計量キャビネット、PTキャビネット、光起電力入線キャビネットを新設し、ネットワークポイントに設置する。新たに追加された光起電力システム配置自動化システムは、リアルタイムでネットワーク情報を収集し、情報を現地のコントロールセンターDMSシステムにアップロードする。光発電インバータの電源電圧は800 Vで、箱変昇圧変昇圧を経て10 kVに昇圧した後、高圧ケーブルを通じて新たに追加された10 kV光伏入線キャビネットに接続し、網キャビネットを通じて元の10 KV六橋線に組み込む。プロジェクトはAcrel-1000 DP光起電力監視プラットフォームを採用している。監視プラットフォームは全局データのリアルタイム観測、事故警報提示などの機能を有する。

図2 プロジェクト発電所番号図

3.技術方案

本プロジェクトの規模は約3.31 MWpで、高速道路沿線の空き地を利用して光発電システムを建設し、重要設備の光発電モジュール、インバータ、変圧器などは国内製品を採用する。分散型光起電力システムによる発電量は全額インターネットを利用している。本プロジェクトの光起電力発電システムが出力した直流電力はグループ直列インバータを介して交流電力に変換された後、その場で10 KVに昇圧し、スイッチキャビネットを介して1回の出力線を介して1次倉庫10 KV並列キャビネット母線に接続し、そしてキャビネットが光起電力発電を転送して柱上スイッチに並列する。本工事の計画建設予定機の容量は3.972 MWp、交流側の容量は3.31 MWで、太陽光発電所の使用寿命25年に基づいて計算して得られ、本プロジェクトの平均年間発電容量は464.23 KWh、25年の合計発電量は11605.73 KWhで、計画生産開始時間は2025年で、「全額インターネット接続」モデルを採用する予定である。

3.1昇圧トランス及び高低圧配電設備

本プロジェクトは1台の三相交流1000 KVAの乾式変圧器、2台の三相交流800 KVAの乾式変圧器、1台の三相交流500 KVAの乾式変圧器、1台の三相交流630 KVAの乾式変圧器を備える。定格電圧は10.5±2×2.5%/0.8 kV、配線グループはDy 11である。交流周波数は50 Hzで、屋外で使用でき、エネルギー効率レベルは国家規範の要求を満たす。

図3新規光起電力一次図

3.2リレー保護及び安全自動装置

本太陽光発電所内の主要電気設備はマイクロコンピュータ保護を採用し、情報の送達を満たす。素子保護は『リレー保護と安全自動装置技術規程』（GB 14285-2006）に従って配置される。

1）離島検出防止

本プロジェクトに配置されたAM 5 SE-IS離島防止装置は主に35 KV、10 KV及び低圧380 V光発電、ガス発電などの新エネルギーのネットワーク給電システムに用いられる。三段式過電流保護、反時間制限保護、二段式零序IO過電流/IO反時間制限過電流保護などの保護機能を有する。孤島防止装置は以下の役割を持っている：人員の安全を保護する：電力網或いは光起電側で電気を失った時、孤島防止装置は迅速に動作し、ネットワークを切断し、修理員が知らないうちに帯電部分に接触しないようにして、それによってその生命の安全を保障する。2：電力網の衝撃と設備の損傷を防止する：急速に接続を切断することによって、孤島防止装置は孤島効果による電圧と周波数異常を防止し、それによってこれらの異常が電力網と太陽光発電設備に与える衝撃と損傷を回避する。3：システムの信頼性を高める：リアルタイム監視と高速応答を通じて、孤島防止装置は光起電力合併システムの安定性を維持するのに役立ち、それによって大電力網との電力バランスを高め、システムの全体的な信頼性を強化する。

分散型光起電力プロジェクトインバータは、孤島を迅速に検出し、孤島を監視した後、直ちに電力網との接続を切断する能力を備えなければならず、その孤島防止方案はリレー保護配置、安全自動装置、低電圧検出装置などと協力し、時間的に整合しなければならない。国家電力網の相応の規定に合致する。

2）並列回線リレー保護及び安全自動組立

分散型光起電力プロジェクトの回線に短絡故障が発生した場合、回線保護は迅速に動作し、瞬時に対応するネットワークポイント遮断器を切り離し、全線故障の迅速かつ信頼性の高い切除故障の要求を満たすべきである。光発電プロジェクトを設置するユーザー変電所の10 kV母線は故障解列装置を配置し、周波数電圧異常緊急制御機能を実現し、対応する遮断器（専用スイッチ）をオフにすべきである。

3）電気エネルギー品質監視装置

分散型光起電力プロジェクトは、接続国ネットワークの電力品質に対応する要求を持っている。国家基準に基づき、光発電プロジェクトの電気エネルギー品質は『GB/T 15543-2008光発電システムの電力網への接続技術規定』などの関連基準に適合しなければならない。これらの基準は、太陽光発電システムと電力網の安定運転と電力品質の信頼性を確保するために、電圧、電流、周波数、高調波含有量などを含む太陽光発電システムが電力網に接続する電気エネルギー品質パラメータを規定している。

4）AGC/AVC装置

南網スケジューリング部門の設計要求に基づいて分散型光起電力プロジェクトは南網へのアクセスに対して『光起電力発電システムアクセス配電網技術規定（GB/T 29319-2024）』を満たす必要がある。AGC/AVC装置を配置することで、インバータの有効電力と無効電力を調整することができ、設計に必要な「4可（可観、可測、可制御、可調）」を満たすことができる。

図4 AGC/AVC収集構成図

5）態勢感知装置

『南方電力網分散型新エネルギー並列ネットワーク安全防拍方案』（弁総調（2022）7号別紙1）分散型新エネルギー場に配網安全防護装置を配置し、ネットワーク安全脅威のリアルタイム監視と監査を実現し、送電電力監視システムネットワーク安全態勢感知システムをアップロードする。態勢感知装置を配置することで、潜在的なリスクをタイムリーに監視でき、リスク攻撃に遭遇した場合に速やかに警告を出すことができる。

4.システム構成

本プロジェクトの光発電所は総合自動化システムを配置し、安科瑞電気株式会社が提供するAcrel-1000 DP分布式光発電電力監視システムを採用して保護、制御、通信、測定などの機能を持ち、光発電システム、スイッチステーションの全機能総合自動化管理を実現することができる。本プロジェクトのインバータ、高低圧設備などの状態信号はすべて本監視システムに接続する。

本プロジェクトの光発電所監視システムは2つの部分を含む：ステーション制御層と地層について、ネットワーク構造は開放的な階層、分散構造である。

監視システムはイーサネットを通じて地層に接続され、地層について異なる機能、システムによって区分され、比較的独立した方法でインバータ領域または箱変に分散され、ステーション制御層およびネットワークが故障した場合、地層については独立して現地の各電気設備の監視測定を完了することができる。コンピュータ監視システムは、遠隔ワークステーションGPRS公衆網を通じて六安市電力会社とデータ通信を実現する。

ステーション制御層はコンピュータネットワークに接続されたサーバ、オペレータステーション、遠隔ステーションなどから構成され、ステーション内で運行されるヒューマンインタフェースを提供し、管理制御の地層設備などの機能を実現し、ステーション全体の監視、管理センターを形成し、遠方制御センターと通信するインタフェースを備えている。

地層設備については、知能測量制御ユニット、ネットワークシステム通信ユニット、インバータデータ収集ユニット、多機能電力計などで構成され、主な電気設備はインバータ、箱変、並列ネットワークスイッチを含む。それは直接に処理現場の生データを収集し、ネットワークを通じて局制御層監視マスタ局に転送し、同時に局制御層からの制御操作命令を受信し、有効性判断、ロック検出、同期検出などを経て、最後に設備に対して操作制御を行う。

局制御層と地層間の通信ネットワークはGPRS無線通信ネットワークを採用している。

各光発電ユニットには無線送信機能付きのデータ収集装置が配置され、各グループの光発電コンポーネントデータ、インバータパラメータ、測定制御装置、インテリジェントメーター計のデータを収集し、梱包後、無線ネットワークを通じて監視システムに伝送し、監視を実現する。

図5監視システムネットワーク接続構図システム機能

リアルタイムモニタリング

Acrel-1000 DP分布式光起電監視システムは人間と機械の界面が友好的で、配電回路の運転状態を配電一次図の形式で直観的に表示することができ、各回路の電圧、電流、電力、力率などの電気パラメータ情報をリアルタイムに監視し、各配電回路遮断器、隔離スイッチ、地刀などの結合、遮断状態及び故障、警報などに関する信号を動的に監視することができる。同時に全体的なインタフェースを設計することができ、ユーザーが対応する配電室の対応する光起電力コンポーネントまたは高圧部分を選択して見ることができる。

図6リアルタイムモニタリング一次幹線機能図

光カードモニタ

光ワードカード監視図では、各保護装置のリモート状態情報を直接見ることができる。これらの情報に基づいて現場の電力運転に事故が発生したかどうかを監視することができ、同時に遮断器の状態を見ることができ、ユーザーが全局のスイッチ状態を監視するのに便利である。

図7光カード監視機能図

リアルタイムカーブモニタリング

リアルタイム曲線モニタリングインタフェースでは、ユーザーはニーズに応じて直接見たいデータを選択することができ、選択後はインタフェースでリアルタイムにデータの変化を表示することができ、ユーザーがデータの変化状況を分析するのに便利で、現在リアルタイム曲線は最大4本の曲線の同時変化表示をサポートしている。

図8リアルタイム曲線モニタリング機能図

リアルタイムレポート監視

リアルタイムレポート監視インタフェースでは、ユーザーはニーズに応じて直接データを見たいデバイスを選択することができ、各回路またはデバイスのリアルタイムの運転パラメータを調べることができ、レポートに表示される電気パラメータ情報は、各相電流、三相電圧、総力率、総有効電力、総無効電力、電力量、リモート信号量などを含むべきである。遠隔測定には、リアルタイム値（異なる状態にある場合は異なる色区分を与えるべき）、測点状態（越限、投入、通信異常など）及びその発生時間、日平均値などが含まれる。リモートトラフィックには、リアルタイム値（異なる状態にある場合は異なる色で区別する必要がある）、測点状態（配置、通信異常など）、日変位回数などが含まれ、レポートはエクスポートして印刷することができます。

図9リアルタイムレポート監視機能図

4.結語

「二重炭素」を背景に、分散型新エネルギーの広範な建設に伴い、高速道路の陸域経済は国の関連政策の支持を得て、陸域経済光発電プロジェクト全体の運行モデルに対する革新的な研究を展開し、高速道路の陸域経済発展の潜在力を深く掘り起こした。^[3]本プロジェクトは国の呼びかけに積極的に応え、高速道路の陸域光起電力建設を大いに発展させ、発展すると同時に、現地の電力供給局の電力安全に対する要求に合致する必要がある。そのため、分布式光起電力並列ネットワークの過程で安全で信頼性の高い分布式光起電力監視システムソリューションを使用する必要があり、当社の電力監視システム方案はユーザー、電力ネットワークのために分布式光起電力の高い割合で秩序正しく並列することができ、分布式光起電力の統一的な管理制御を強化し、分布式光起電力と大電力ネットワークの協調運行を推進し、データが透明で、調整が便利で、エネルギー相互作用の新しい分布式新エネルギースケジューリング管理を構築することができるシステムを有する。