요약: 분산 태양광 프로젝트는 청정 에너지 전환의 핵심 실천으로서 혁신적인 공간 이용과 기술 혁신을 통해 에너지 개발과 토지 자원 제약의 모순을 해결했다.고속도로 연선의 유휴 공터에 태양광 발전소를 건설하고, 그 분산화 배치, 소유권이 명확한 특징을 충분히 발휘하여 전통 농업 및 도시 건설과 토지 분쟁을 피할 뿐만 아니라,"토지 증식"과"녹색 에너지 생산"의 이중 목표를 실현한다.고도방지보호는 전력망의 안전운행을 보장하는 핵심설비로서 전력망의 단전시간볼트시스템이 여전히 전력망에 지속적으로 전력을 공급하는것을 방지할수 있다 (즉"고도효과"). 운수인원, 전력망과 설비의 안전을 보호하고 전력망의 안정적인 운행을 유지하는 등 기능을 갖고있다.

키워드: 분산 태양광;고속도로;고립된 섬 보호

1. 개요

전 세계 에너지 구조가 저탄소화로 전환되는 배경하에서 분산형 태양광 발전은 그 유연성과 청정성을 바탕으로 재생에너지 규모화 응용을 추진하는 핵심 경로가 되었다.^[1]그러나 전통적인 태양광 프로젝트는 토지 자원 부족의 병목 현상에 직면해 있으며, 고속도로 연선의 유휴 공터는 이 난제에 혁신적인 해결 방안을 제공하고 있다.

분산형 태양광 네트워크 연결 시스템에서 외딴 섬 방지 보호 장치는 전력망의 안전 운행을 보장하는 핵심 기술이다.^[3]능동 자물쇠 링과 주파수 오프셋 주입 기술을 통해 실시간으로 전력망 상태를 모니터링하고, 일단 전력망 단전이 감지되면 0.2초 이내에 태양광 출력을 차단하여 외딴 섬 효과로 인한 감전 위험과 설비 손상을 피할 수 있다.

대당-포북고속도로 태양광발전프로젝트 (이하"본 프로젝트"로 략칭함.) 는 국가의"에너지구조를 최적화하고 더욱 깨끗하고 믿음직한 에너지를 제공한다."는 호소에 호응하여 건설에 투자하는 분포식태양광발전응용시범프로젝트이다.

본 프로젝트는 흠주시 대당-포북고속도로 포북현 포북상호통행구간에 위치하며 고속도로 연선의 변두리를 리용하여 분포식태양광발전소를 건설한다. 프로젝트는"전액 인터넷"모식을 채용하고 고속도로 연선의 비탈길을 리용하여 분포식태양광발전프로젝트를 건설하는데 총건설규모는 약 3.31MWp이다.기존의 10KV 육교선을 통해 전력망에 접속하는 접속시스템은 흠주시전력공급회사의 관리범위에 속한다.

이번 프로젝트는 태양광 부품을 사용하며, 총 용량은 3.31WM이며, 본 프로젝트의 전력 결산 원칙은 전액 인터넷 접속이다.프로젝트는 2025년 4월 말에 완공되어 생산에 들어갈 계획이다.이 프로젝트의 2차 설계는 Ancore Acrel-1000DP 분산 태양광 모니터링 시스템 솔루션을 선택하여 태양광 모니터링 플랫폼이 부대 운영 체제에서 실행되어 로컬 보호, 모니터링 방안을 더욱 안정적이고 신뢰할 수 있도록 한다.이번 분산형 태양광의 건설과 실시를 통해 사용자에게 깨끗하고 재생 가능한 전력 에너지를 제공하여 전통적인 에너지에 대한 의존도를 줄이고 탄소 배출을 줄이는 데 도움이 된다.

본고는 태양광 발전소 접속 시스템 방안의 논증, 시스템 계전 보호 및 안전 자동 장치, 시스템 통신, 시스템 스케줄링 자동화 방안 연구 등을 소개한다.

그림1 프로젝트 현장도

2. 솔루션

이 프로젝트는 지붕 분산 태양광 프로젝트로, 이 프로젝트의 용량은3.31MW，프로젝트는 전액 인터넷 접속의 수납 방식을 채택한다.태양광 아웃라인 캐비닛, 계량 캐비닛, PT 캐비닛, 태양광 인라인 캐비닛을 새로 추가하고 점포에 설치합니다.새로 증가된 태양광시스템은 자동화시스템을 배치하여 실시간으로 인터넷접속정보를 수집하고 정보를 당지 조절통제센터 DMS시스템에 업로드한다.태양광 발전 인버터의 전원 전압은 800V이며, 상자의 승압을 거쳐 10kV로 승압된 후, 고압 케이블을 통해 새로 추가된 10kV 태양광 라인 캐비닛에 접속하고, 네트워크 캐비닛을 통해 기존 10KV 육교선에 병합한다.프로젝트는 Acrel-1000DP 태양광 모니터링 플랫폼을 사용합니다.모니터링 플랫폼은 전역 데이터에 대한 실시간 관측, 사고 경고 알림 등 기능을 갖추고 있다.

그림2 프로젝트 발전소 번호도

3. 기술 방안

본 프로젝트의 규모는 약 3.31MWp이며, 고속도로 연선 공터를 이용하여 태양광 발전 시스템을 건설하고, 핵심 설비인 태양광 부품, 인버터, 변압기 등은 국내 제품을 채용한다.분산 태양광 시스템의 발전량은 전액 인터넷을 사용한다.본 프로젝트의 태양광 발전 시스템에서 출력하는 직류 전기는 그룹 직렬 인버터를 통해 교류 전기로 변환된 후, 현지에서 10KV로 승압하고, 스위치 캐비닛을 통해 1회 출선을 통해 1회 창고 10KV 병렬 캐비닛 모선에 접속하며, 병렬 캐비닛은 태양광 발전을 기둥 스위치로 전송하여 병렬한다.본 공정은 설비용량은 3.972MWp, 교류측용량은 3.31MW로 계획되었으며, 태양광발전소의 사용수명 25년에 따라 계산한 결과, 본 프로젝트의 평균 연간 발전용량은 464.23KWh, 25년 총 발전량은 11605.73KWh이며, 계획가동시간은 2025년이며,"전액 인터넷"모델을 채택할 예정이다.

3.1 승압 변압기 및 고저압 배전 설비

이 프로젝트는 3상 교류 1000KVA의 건식 변압기 1대, 3상 교류 800KVA의 건식 변압기 2대, 3상 교류 500KVA의 건식 변압기 1대, 3상 교류 630KVA의 건식 변압기 1대를 갖추고 있다.정격 전압 10.5±2×2.5%/0.8kV, 배선 구성은 Dy11입니다.교류 주파수는 50Hz로 야외에서 사용할 수 있으며 에너지 효율 등급은 국가 규범의 요구를 만족시킨다.

그림 3 새 태양광 1차 그림

3.2 릴레이 보호 및 안전 자동 장치

본 태양광 발전소 내의 주요 전기 설비는 마이크로컴퓨터 보호를 채택하여 정보 전송을 만족시킨다.부품 보호는 계전 보호 및 안전 자동 장치 기술 규정(GB14285-2006)에 따라 구성됩니다.

1) 고립 탐지 방지

본 프로젝트에 배치된 AM5SE-IS 외딴 섬 방지 장치는 주로 35KV, 10KV 및 저압 380V 태양광 발전, 가스 발전 등 신에너지 전력망 연결 공급 시스템에 사용된다.3단식 과류 보호, 반시한 보호, 2단식 영차례 IO 과류/IO 반시한 과류 보호 등 보호 기능을 갖추고 있다.외딴 섬 방지 장치는 다음과 같은 역할을 한다1: 인원의 안전을 보호한다: 전력망이나 태양광 측면에서 전기가 나갔을 때, 외딴 섬 방지 장치는 신속하게 동작할 수 있고, 차단하고 점포를 연결할 수 있으며, 수리 인원이 모르는 상황에서 전기가 있는 부분에 접촉하지 않도록 함으로써 그 생명 안전을 보장한다.2: 전력망 충격 및 장비 손상 방지: 신속한 연결 차단을 통해 고립 방지 장치는 고립 효과로 인해 발생할 수 있는 전압과 주파수 이상을 방지하여 이러한 이상이 전력망과 태양광 장비에 미치는 충격과 손상을 방지합니다.3: 시스템 신뢰성 향상: 실시간 모니터링과 빠른 응답을 통해 고립 방지 장치는 태양광 병렬 시스템의 안정성을 유지하는 데 도움이 되며, 따라서 대형 전력망과의 전력 균형을 높이고 시스템의 전반적인 신뢰성을 강화한다.

분산형 태양광 프로젝트 인버터는 외딴 섬을 신속하게 감지하고 외딴 섬을 감지한 후 즉시 전력망과의 연결을 끊는 능력을 갖추어야 하며, 그 외딴 섬 방지 방안은 계전 보호 배치, 안전 자동 장치, 저전압 검측 장치 등과 배합하여 시간적으로 일치해야 한다.국가 전력망의 상응하는 규정에 부합하다.

2) 병렬 회로 계전 보호 및 안전 자동 설치

분산형 태양광 프로젝트 선로에 단락 고장이 발생할 경우, 선로 보호는 빠른 동작으로 즉시 상응하는 네트워크 차단기를 점프하여 전 전선의 고장이 빠르고 신뢰할 수 있는 고장 제거 요구를 만족시켜야 한다.태양광 발전 프로젝트를 설치하는 사용자 변전소 10kV 모선은 고장 해열 장치를 배치하여 주파수 전압 이상 긴급 제어 기능을 실현하고 해당 차단기 (전용 스위치) 를 점프해야 한다.

3) 전기에너지 품질 모니터링 장치

분산형 태양광 프로젝트는 국망에 접속하는 전력 품질에 상응하는 요구를 가지고 있다.국가표준에 따르면 태양광발전항목의 전기에네르기품질은"GB/T 15543-2008 태양광발전시스템접속전력망기술규정"등 관련 표준에 부합되여야 한다.이러한 표준은 태양광 발전 시스템과 전력망의 안정적인 운행과 전력 품질의 신뢰성을 보장하기 위해 전압, 전류, 주파수, 고조파 함량 등을 포함한 태양광 발전 시스템이 전력망에 접속하는 전력 품질 매개변수를 규정한다.

4) AGC/AVC 기기

남망배치부문의 설계요구에 따라 분포식태양광프로젝트는 남망에 접속함에 있어서"태양광발전시스템접속배전망 기술규정 (GB/T 29319-2024)"을 만족시켜야 한다.AGC/AVC 기기를 구성하면 인버터의 유공 전력과 무공 전력을 조절할 수 있어 설계에 요구되는"4가지(가관, 측정 가능, 제어 가능, 조정 가능)"를 만족시킬 수 있다.

그림4 AGC/AVC 수집 구성도

5) 태세감지장치

"남방전력망 분포식 신에너지 전력망 연결 네트워크 안전 촬영 방지 방안"(판공실 총조사 (2022) 7호 부속서 1) 에 근거하여 분포식 신에너지 경기장은 배망 안전 방호 장치를 배치하고 네트워크 안전 위협의 실시간 모니터링과 회계감사를 실현하며 전력 모니터링 시스템 네트워크 안전 태세 감지 시스템을 상송한다.태세 감지 장치를 배치하면 잠재적 위험을 적시에 감지할 수 있고, 위험 공격을 당했을 때 적시에 경보를 보낼 수 있다.

4. 시스템 구조

본 프로젝트의 태양광 발전소는 종합 자동화 시스템을 배치하고, 앙코르 전기 주식유한공사가 제공하는 Acrel-1000DP 분산 태양광 전력 모니터링 시스템을 채용하여 보호, 제어, 통신, 측정 등 기능을 갖추고 있으며, 태양광 발전 시스템, 스위치 스테이션의 전체 기능 종합 자동화 관리를 실현할 수 있다.본 프로젝트 인버터, 고저압 설비 등 상태 신호는 모두 본 모니터링 시스템에 접속한다.

본 프로젝트의 태양광 발전소 모니터링 시스템은 두 부분을 포함한다: 역 제어 층과 현지 층, 네트워크 구조는 개방식 계층, 분포식 구조이다.

모니터링 시스템은 이더넷을 통해 지층과 연결되고, 지층에 대해 서로 다른 기능, 시스템에 따라 구분하며, 상대적으로 독립적인 방식으로 인버터 구역 또는 상자 변화에 분산되어 있으며, 역 제어층 및 네트워크가 효력을 상실한 상황에서 지층에 대해 여전히 독립적으로 현지 각 전기 설비의 모니터링을 완료할 수 있다.컴퓨터 모니터링 시스템은 원동 워크스테이션 GPRS 공망을 통해 루안시 전력회사와 데이터 통신을 실현한다.

스테이션 제어층은 컴퓨터 네트워크로 연결된 서버, 운영자 스테이션, 원동역 등으로 구성되어 있으며, 스테이션 내에서 운행하는 휴먼 컴퓨터 인터페이스를 제공하고, 관리 제어 대지층 설비 등 기능을 실현하며, 전체 스테이션 모니터링, 관리 센터를 형성하고, 원격 제어 센터와 통신하는 인터페이스를 갖추고 있다.

지층 설비는 스마트 측정 제어 단위, 네트워크 시스템 통신 단위, 인버터 데이터 수집 단위, 다기능 전기 에너지 계량기 등으로 구성되며, 주요 전기 설비는 인버터, 상자 변화, 네트워크 연결 스위치를 포함한다.그것은 현장의 원시 데이터를 직접 수집하여 처리하고, 네트워크를 통해 역 제어층 모니터링 메인 스테이션에 전송하며, 동시에 역 제어층에서 보내온 제어 조작 명령을 수신하고, 유효성 판단, 폐쇄 검측, 동기 검측 등을 거쳐 최종적으로 설비에 대해 조작 제어를 진행한다.

사이트 제어층과 지층 사이의 통신 네트워크는 GPRS 무선 통신 네트워크를 사용한다.

각 태양광 발전 단위에는 무선 발사 기능을 갖춘 데이터 수집 장치가 장착되어 있으며, 각 태양광 부품 데이터, 인버터 파라미터, 측정 제어 장치, 스마트 계량 계량기의 데이터를 수집하여 포장한 후 무선 네트워크를 통해 모니터링 시스템에 전송하여 감시를 실현한다.

그림5 모니터링 시스템 네트워크 매듭구도 시스템 기능

실시간 모니터링

Acrel-1000DP 분산 태양광 모니터링 시스템은 인간과 컴퓨터의 인터페이스가 우호적이며, 배전 1회도 형식으로 배전선로의 운행 상태를 직관적으로 표시할 수 있으며, 각 회로 전압, 전류, 출력, 출력 인수 등 전기 매개변수 정보를 실시간으로 모니터링하고, 각 배전 회로 차단기, 격리 스위치, 땅칼 등 합, 브레이크 상태 및 관련 고장, 경고 등 신호를 동적으로 감시할 수 있다.또한 전체 인터페이스를 설계하여 사용자가 해당 배전실의 해당 태양광 부품이나 고압 부분을 선택하여 볼 수 있도록 할 수 있다.

그림 6 실시간 모니터링 1차 간선 기능도

광자판 모니터링

광자판 모니터링 그림에서는 각 보호 장치의 원격 신호 상태 정보를 직접 볼 수 있다.이러한 정보에 근거하여 현장의 전력 운행에 사고가 발생했는지 및 경보 정보를 모니터링할 수 있으며, 동시에 차단기의 상태를 확인할 수 있어 사용자가 전역의 스위치 상태를 쉽게 모니터링할 수 있다.

그림 7 광자패 모니터링 기능도

실시간 곡선 모니터링

실시간 곡선 모니터링 인터페이스에서 사용자는 수요에 따라 직접 보고 싶은 데이터를 선택할 수 있으며, 선택 후 인터페이스에 실시간으로 데이터의 변화를 표시할 수 있어 사용자가 데이터의 변화 상황을 쉽게 분석할 수 있다. 현재 실시간 곡선은 최대 4개의 곡선이 동시에 변화하여 표시할 수 있다.

그림 8 실시간 곡선 모니터링 기능도

실시간 보고서 모니터링

실시간 보고서 모니터링 인터페이스에서 사용자는 수요에 따라 데이터를 보고 싶은 설비를 직접 선택할 수 있으며, 각 회로 또는 설비의 실시간 운행 매개변수를 조회할 수 있으며, 보고서에 표시된 전참량 정보는 각 상전류, 삼상전압, 총공률인수, 총유공률, 총무공률, 전기에너지, 원격정보량 등을 포함해야 한다.원격 측정에는 실시간 값 (다른 상태에 있을 때 다른 색상으로 구분해야 함), 측정점 상태 (한계 초과, 삽입, 통신 이상 등) 및 그 발생 시간, 일 평균값 등이 포함된다.원격 정보량에는 실시간 값 (상태가 다를 때 다른 색으로 구분해야 함), 측정점 상태 (입력, 통신 이상 등), 일 변위 횟수 등이 포함되며 보고서는 내보내고 인쇄할 수 있다.

그림 9 실시간 보고서 모니터링 기능도

4. 결어

"이중탄소" 배경하에서 분산식신에너지의 광범한 건설에 따라 고속도로의 륙역경제는 국가의 관련 정책의 지지를 받고 륙역경제태양광발전프로젝트의 전반 운행모식에 대한 혁신연구를 전개하여 고속도로 륙역경제발전의 잠재력을 깊이있게 발굴했다.^[3]본 프로젝트는 국가의 호소에 적극 호응하여 고속도로 육지 태양광 건설을 대대적으로 발전시켰으며, 발전과 동시에 현지 전력공급국의 전력 안전에 대한 요구에 부합해야 한다.따라서 분산형 태양광 네트워크 연결 과정에서 안전하고 신뢰할 수 있는 분산형 태양광 모니터링 시스템 솔루션을 사용해야 한다. 우리 회사의 전력 모니터링 시스템 방안은 사용자, 전력망에 분산형 태양광의 높은 비율의 질서 있는 네트워크 연결을 도울 수 있고, 분산형 태양광의 통일된 관리 통제를 강화할 수 있으며, 분산형 태양광과 대형 전력망의 조화로운 운행을 추진할 수 있으며, 데이터가 투명하고 조절이 편리하며 에너지 상호작용의 새로운 분산형 에너지 관리 체계를 구축할 수 있다.