路灯箱式变电站：内置光伏功率监测的预警方案

### 路灯箱式变电站内置光伏功率监测的预警方案

#### 一、方案背景与目标
路灯箱式变电站作为城市照明和分布式光伏发电的关键节点，其运行稳定性直接影响供电可靠性和光伏发电效率。内置光伏功率监测的预警方案旨在通过实时监测光伏发电功率、变电站运行参数及环境数据，实现故障早发现、早处理，提升系统安全性和发电效率。目标包括：
1. **实时监测**：精准采集光伏功率、电压、电流等核心参数。
2. **故障预警**：通过数据分析识别潜在故障，提前触发报警。
3. **远程管理**：支持远程监控和运维，降低人工巡检成本。
4. **数据驱动优化**：基于历史数据优化运行策略，提升发电效率。

#### 二、系统架构设计
方案采用“终端监测-数据传输-平台分析”三级架构，覆盖光伏发电、变电站运行及环境全场景：
1. **终端监测层**：
- **光伏功率监测**：在光伏阵列输出端安装高精度功率传感器，实时采集发电功率、电压、电流数据。
- **变电站运行监测**：集成电压传感器（监测AC 85-265V）、电流传感器（0.02-63A）、剩余电流传感器（1-300mA）及线缆温度传感器（0-140℃），覆盖输入/输出回路。
- **环境监测**：部署光照强度传感器、温湿度传感器及风速传感器，关联环境因素与发电效率。
- **设备选型**：采用多参数集成仪表（如ARCM310），支持单灯能耗统计和远程控制，适配新建智慧路灯项目。

2. **数据传输层**：
- **通信方式**：支持4G/NB-IoT无线通信，无需布线，降低部署成本。
- **数据稳定性**：配置智能网关（如AWT200），实现断点续传，避免网络中断导致数据丢失。
- **协议兼容性**：兼容Modbus-RTU/TCP协议，轻松对接城市智慧市政平台或第三方动环系统。

3. **平台应用层**：
- **实时监控**：通过Web端和手机APP地图化展示变电站位置与状态（正常/报警/离线），支持按区域筛选设备。
- **异常预警**：设置阈值（如剩余电流>30mA、温度>70℃、电压<180V），触发APP推送、短信、语音电话报警，响应时间<10秒。
- **能耗管理**：分路段、分时段统计用电量，计算线路损耗，识别偷电行为，生成月度能耗报表。
- **运维管理**：自动生成巡检工单，记录故障处理过程，支持远程控制设备通断。
- **数据追溯**：存储1年以上历史数据，支持曲线查询和故障分析。

#### 三、核心功能实现
1. **光伏功率异常预警**：
- **算法模型**：基于机器学习构建功率预测模型，分析光照强度、温度与发电功率的关系，预测正常发电范围。
- **预警逻辑**：当实际功率偏离预测值超阈值（如10%）时，触发黄色预警；功率持续低于阈值超30分钟，升级为红色预警。
- **案例**：某光伏路灯项目通过模型预测发现，中午时段发电功率应达5kW，但实际仅3.5kW，系统预警后检查发现光伏板遮挡，清理后发电效率恢复。

2. **变电站运行安全预警**：
- **电压/电流异常**：监测输入/输出回路电压、电流波动，超限（如电压>265V或<180V）时触发报警。
- **剩余电流监测**：检测漏电情况，剩余电流>30mA时立即报警，防止电气火灾。
- **温度预警**：线缆温度>70℃时触发报警，避免过热引发故障。

3. **环境关联分析**：
- **光照-功率关联**：分析光照强度与发电功率的关系，识别光伏板老化或污染问题。
- **温度补偿**：根据环境温度调整功率预测模型，提升预警准确性。

#### 四、方案优势
1. **全参数覆盖**：从光伏功率、变电站运行参数到环境数据，无监测盲区。
2. **无线化部署**：支持4G/NB-IoT通信，无需开挖路面或架设网线，老变电站改造周期缩短至单台15分钟。
3. **低门槛运维**：平台界面简洁，支持权限分级，运维人员可通过APP完成故障确认与工单处理。
4. **合规性保障**：满足GB 14287.2-2014《电气火灾监控系统》要求，数据可作为事故追溯依据。

#### 五、典型应用场景
1. **城市主干道**：
- **需求**：1200盏路灯需监测漏电、线缆过热，统计各路段能耗。
- **方案**：采用ARCM300T-Z-4G仪表，每台监测4盏路灯，4G传输数据。
- **效果**：2023年累计预警漏电隐患12起，均在1小时内修复；优化亮灯策略后，年均节电18万度，节省电费14.4万元。

2. **偏远郊区路段**：
- **需求**：郊区公路路灯分布分散，需实现故障自动预警。
- **方案**：采用ARCM310单灯监测仪表，支持NB-IoT低功耗通讯。
- **效果**：2024年2月预警某路段5盏路灯电压不足，排查发现线路接头松动；运维成本降低60%。