资源简介

2021 年全国职业院校技能大赛
“分布式光伏系统的装调与运维”赛项
（中职组）
公开赛题部分--（任务书 07）
第一部分 竞赛须知
一、竞赛纪律要求
（一）正确使用设备与工具，严格遵守操作安全规范。
（二）竞赛过程中遇到任何问题，必须向现场裁判举手示意，不得扰乱赛场秩序。
（三）遵守赛场纪律，尊重监考或裁判人员，服从安排。 二、职业素养与安全意识
（一）完成竞赛任务，根据操作规范完成所有竞赛任务，注意用电安全。
（二）保持竞赛工位、工作台表面整洁，工具摆放、零碎导线等处理符合职业岗位规 范要求。
（三）遵守赛场纪律，尊重赛场工作人员，爱护赛场设备及器材。 三、扣分项
（一）在竞赛过程中，因参赛选手个人操作不当导致设备破坏性损坏或造成事故，扣 5
分，损坏两次及以上者将被取消竞赛资格。
（二）禁止带电操作（用表笔检测和操作开关按钮盘除外），违反一次扣 5 分。
（三）污染赛场环境、扰乱赛场秩序、干扰裁判工作等违反职业规范的行为，扣 5 分， 情节严重者将被取消竞赛资格。
（四）比赛过程中，选手需全程佩戴安全帽。若在生产过程中不佩戴安全帽，扣 5 分。
（五）设备第一次上电，举手示意裁判请求通电，现场完成上电检测，确认检测无误 后，裁判许可后方可通电；通电后若有器件损坏，扣 5 分。
（六）竞赛结束时，务必保存设备配置，不得拆除硬件的连接，严禁对设备设置密码； 须断开实训设备上的所有空气开关，违反者扣 5 分。
四、选手须知
（一）任务书如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向现场裁判举手示意，申请更换； 比赛结束后，现场下发的所有纸质材料不得带离赛场，否则视为作弊。
（二）设备的安装配置请严格按照现场下发的任务书的要求及工艺规范进行操作。
（三）参赛团队应在规定时间内完成任务书要求的竞赛任务，任务实现过程中形成的 文件资料必须存储到任务书要求的指定位置，未存储到指定位置造成裁判组无法检查
结果及评判的相应竞赛任务以 0 分计入总成绩。
（四）比赛过程中，选手判定设备或器件有故障（赛题里预先设置的故障除外）可举 手向裁判示意提出更换；如果设备或器件经检测有故障，则当场更换设备，此过程中
（从选手举手示意开始到更换完成）造成的时间损失，经裁判长与现场裁判讨论在比 赛时间结束后，对该小组进行相应的时间延迟补偿。如设备或器件经检测完好，属选 手误判时，设备或器件的认定时间计入比赛时间。
（五）在裁判长宣布竞赛结束后，选手根据裁判长的命令立即停止任何与比赛相关的 操作，否则视为作弊，总成绩以 0 分计算。
（六）相关答题内容，须按要求填入答题纸指定位置的请根据要求完成，若选手未按 照要求完成，该部分成绩以 0 分计入总成绩。
五、注意事项
（一）在比赛开始 30 分钟内，完成竞赛平台硬件、软件及竞赛材料的检查确认是否正
常，并填写现场下发的竞赛设备确认表；比赛开始 30 分钟后收取竞赛设备确认表。
（二）竞赛任务中所使用的各类软件工具都已安装至工作站，各类说明文件等都已拷 贝至工作站的“桌面\竞赛资料”路径目录，请各参赛队根据竞赛任务合理调配使用。
（三）设备第一次上电，参赛队须举手示意裁判请求通电，裁判与技术服务人员共同 在工位前监督；学生现场完成上电检测，确认设备检测无误后，经裁判和技术服务人 员许可，参赛队填写上电检测确认单并签字确认后方可上电；参赛队对上电结果负责。
（四）竞赛过程中，选手应及时保存竞赛成果；竞赛结束前，务必按要求完成离场确 认单的填写。
（五）竞赛结束时，不得拆除硬件的连接，严禁对设备设置密码；须断开实训设备上 的所有空开。
（六）竞赛结束时，工作站严禁关机，退出组态软件；务必保存设备配置，严禁对设 备设置密码。
第二部分 工程项目背景与任务概述
一、工程项目背景 拟某总包公司承接了一个分布式光伏电站建设的项目，要求本电站具备如下功能： 1.能够实现离网发电、并网发电方式的运行；
2.需要有配套的保护装置；
3.需要有配套的数据采集、电能计量、通讯等装置；
4.需要有配套的本地控制系统；
5.需要有配套的远程监控系统；
6.需要有配套的智能运维管理系统。
二、分布式光伏工程实训系统设备组成
分布式光伏工程实训系统由硬件平台和软件平台两部分组成。硬件平台包括负载 模块、数据采集模块、集中控制模块、供能模块、智能离网微逆变模块、通讯模块、 环境感知模块及分布式光伏并网隔离系统组成。软件平台包括分布式光伏智能运维系 统和分布式光伏仿真规划软件。
1.分布式光伏工程实训系统硬件外观如图2.2.1所示：
图 2.2.1 分布式光伏工程实训系统硬件外观图
2.光伏单轴供电平台安装部署如图2.2.2所示：
图 2.2.2 光伏单轴供电平台安装部署图
3.分布式光伏仿真规划软件如图2.2.3所示：
图 2.2.3 分布式光伏仿真规划软件界面
三、任务概述及作品呈现要求
分布式光伏系统的装调与运维任务概述及作品呈现要求表 2.2.1 所述。
表 2.2.1 任务概述及作品呈现要求
序号 任务概述 作品呈现要求
1 分布式光伏工程 规划 分布式光伏系统的器件选型、布局规划、 光伏能源的有效利用。 仿真规划软件中保存建立的 方案信息。
2 分布式光伏系统 的安装与部署 在竞赛设备上实现各功能模块装置的安 装、配置、线路连接。 满足分布式光伏电站及控制 系统的功能及工艺要求。
对完成安装部署的光伏电站进行电站施 工检测验收，并提交阶段性验收报告。 系统安装部署验收报告。
3 分布式光伏系统 的运行与维护 基于可编程控制器控制系统的程序开 发、调试及运行。 满足本地控制功能的结果呈 现。
基于组态软件的分布式光伏远程监控系 统的开发、调试、运行及监测。 满足分布式光伏远程监控系 统的功能要求。
完成调试，编写光伏电站运行测试报告。 光伏电站运行测试报告。
对光伏电站的故障进行故障排查、修复 及修复后的检测。 故障分析报告。
第三部分 竞赛任务
任务一、分布式光伏工程规划（15 分）
拟某区域为了减少传统能源的消耗与二氧化碳的排放量，计划在该区域建设光伏 电站，当光伏电站产能不足时，自动由外部电力（即传统能源）补充，以保证本区域 的用电。
该区域的光伏电站建设总体要求如下：
1. 充分利用光伏能源，使光伏能源占比越高越好；
2. 尽量减少外部电力的供给；
3. 在满足减少外部电力供给的要求下，减少光伏电站建设成本投入。 要求参赛队在仿真规划软件的“工程项目一”模型上建立方案，对该区域进行光
伏电站的仿真规划设计。方案名称为工位号，例如 01 号工位，方案名称为“01”。 区域用能情况可在分布式仿真规划软件“方案设计”->“汇总”中查询，该模型
气候参数为山东省-威海市，起始时间为 2013/1/1~2013/12/31。
（一）光伏电站建设参数及任务要求
已知光伏电站由多组光伏方阵组成，光伏电站的整机转换效率可在指定模型的光 伏发电参数中查询；各类支架光伏电站的发电效率参数如表3.1.1所示：
表3.1.1 支架类型与发电量系数
支架类型 最佳倾角固定 斜单轴跟踪 双轴跟踪
发电量系数 1 1.17 1.4
请完成光伏电站的如下设置及建立：
1. 结合成本及组件串并联后电压电流指标的考量，选择适合的逆变器、光伏组件 品牌及型号，并设置 MPPT 组件串并联数量；
2. 根据指定的区域气候参数，查询并设置固定支架安装时最佳倾角；
3. 根据所选的逆变器容量及光伏组件长度，结合系统查询或计算得出的相关参 数，设置光伏方阵的行数、列数、逆变器数量及光伏方阵间距；
4. 结合光伏各类支架发电量系数及成本考量，选择本电站的支架安装方式；
5. 光伏电站属性设置后，在地图上建立光伏电站。
（二）光伏电站的优化
运行设计方案，结合成本及产耗能情况，对所设计的光伏电站进行优化，以达到 光伏电站建设的总体要求。
任务二、分布式光伏系统的安装与部署（21 分）
（一）分布式光伏系统的线路连接（16 分）
分布式光伏系统的设计图纸（见“桌面\竞赛资料\施工图纸”文件夹）已由需求方 提供，本阶段选手作为施工人员，根据需求方提供的设计资料及工程要求，完成分布 式光伏电站的安装部署工作。
1. 分布式光伏系统的设备安装 分布式光伏工程实训平台已安装部分设备，根据任务要求完成通讯模块、环境感
知模块以及汇流箱的安装：
完成光照度传感器、温湿度传感器及 LoRa 通讯模块 1 的安装，要求使系统能够采 集光伏组件的环境参数，模块安装牢固，布局美观且符合工程规范要求；汇流箱整体 安装牢固，且内部器件位置安装正确，器件安装牢固。
2. 分布式光伏系统的线路连接 分布式光伏工程实训系统部分接线已完成，结合“桌面\竞赛资料”文件夹里《分布
式光伏系统原理图》、赛题中确定的功能要求、线路要求及工艺要求完成分布式光伏 系统的接线，要求如下：
（1）光伏组件、蓄电池经由集中控制模块至光伏控制器的线路连接；
（2）可调直流稳压电源经由集中控制模块至并网逆变器输入端口的线路连接；
（3）汇流箱线路连接：光伏组件阵列由四块光伏组件组成并采用原理图中串并联的方 式予以连接，汇流后给光伏控制器提供输入能源，光伏组件定义如图 3.2.1（给光伏控 制器提供输入时，光伏组件最大输出电压不超过 50V）。
图 3.2.1 光伏组件定义图
（4）可调直流稳压电源线路连接：仅给并网逆变器提供输入的线路连接（给并网逆变 器提供输入时，可调直流稳压电源最大输出功率不得超过 700W）；
（5）数据采集模块线路连接：直流电压电流组合表 1、直流电压电流组合表 2、交流 电压电流组合表 1、交流电压电流组合表 2、智能离网微逆变系统、单相电能表及双向 电能表的线路连接；
（6）通讯线路连接：
①温湿度传感器、光照度传感器、智能离网微逆变系统、直流电压电流组合表 1、 直流电压电流组合表 2、交流电压电流组合表 1、交流电压电流组合表 2、单相电能表、 双向电能表及组件倾角仪的通讯线路连接；
②交换机、PLC 的通讯线路的连接；
（7）负载线路连接：
①直流负载：直流负载 1（红灯）、直流负载 2（绿灯）、直流负载 3（黄灯）及 直流负载 4（蜂鸣器）控制线路的连接；
②交流负载：交流负载 1（交流灯 1）、交流负载 2（交流灯 2）、交流负载 3（交 流风扇）控制线路的连接（上方为交流负载 1，下方为交流负载 2）；
（8）集中控制模块线路连接：
①PLC 至开关按钮盘线路的连接；
②PLC 至继电器以及接触器线路的连接等；
（9）电源线路连接：
①PLC 的电源线路连接；
②温湿度传感器、光照度传感器、组件倾角仪电源线路连接；
③4 块电压电流组合表电源线路连接（4 块电压电流组合表采用 24V 供电，不是以
220V 供电，表上标示的 L/N 对应的 / ）；
④智能离网微逆变系统的功率电源线路连接；
（10）柔性工位左侧端子排的光伏单轴航空线缆 20 芯的连接：
表 3.2.1 光伏单轴 20 芯航空线缆定义
线缆编号 编号定义
01 PLC-24
02 PLC-0
03 摆杆向东限位
04 摆杆向西限位
05 摆杆垂直限位
06 组件向东限位
07 组件向西限位
08 光敏传感器东限位
09 光敏传感器西限位
10 未使用
11 模拟光源 1
12 模拟光源 2
13 组件向东运行
14 组件向西运行
15 摆杆向东运行
16 摆杆向西运行
17 光伏汇流箱输入（PV+）
18 光伏汇流箱输入（PV-）
19 未使用
20 未使用
（11）空气开关到各控制对象线路连接，继电器从左至右的编号依次为 KA1~KA11；
接触器从左至右的编号依次为 KM1~KM5；下排空气开关从左至右依次为 QF4~QF11； 数据采集模块从左至右依次为交流表 1（P1）,交流表 2（P2），直流表 1（P3），直流 表 2（P4）；内侧靠近灯杆为灯 2，外侧灯为灯 1。
（12）汇流箱线路的连接，根据对应图纸完成汇流箱内部器件的连接线。
3. 设备安装接线工艺要求：
（1）设备安装须符合工程安装工艺标准，设备安装牢固、美观；
（2）设备接线须符合工程接线工艺标准，设备接线牢固、走线合理；
（3）设备接线须按照设备上的接口标识进行正确的连接；
（4）冷压端子的使用：每根导线的两端都必须使用冷压端子；使用冷压端子时不得出 现露铜；
（5）U 型冷压端子压痕要求：U 型冷压端子裸端头压痕在正面端头管部的焊接缝上， 保证压接牢固且装配时正面朝外，如图 3.2.2 所示：
图 3.2.2 U 型冷压端子压线钳压痕示意图（以现场提供的 U 型冷压端子为准）
（6）号码管的使用：号码管标识号按照提供的标识数码有序连接，号码管标识读序合 理且正面朝外易于查看。号码管标识示意图如图 3.2.3 所示；要求号码管能遮住 U 型冷 压端子的压线钳压痕或遮住管型冷压端子的塑料套管；如图 3.2.4 所示：
图 3.2.3 号码管标识示意图（以现场提供的号码管标识为准）
图 3.2.4 号码管套用示意图（以现场提供的号码管为准）
（7）接线须使用正确颜色的导线：火线及直流正极使用红色导线、零线及直流负极使 用黑色导线；PLC 的输入输出信号线使用白色导线；其他类型，导线的颜色由选手自 定义；
（8）并线要求：某个接线端子需要接入 2 根及以上导线时，不允许使用 U 型冷压端子；
（9）布线原则上都应在线槽内，特殊线路需在线槽外布线的导线（端子排）必须使用 缠绕管缠绕；接线完成后应盖紧线槽盖；
（10）接线须确认标识的输入、输出，正负极，零火等标识，正确连接，以免损害设 备，严禁带电接线操作；
（11）接线耗材的使用要求：在竞赛现场提供的耗材范围内对耗材进行合理分配及使 用，竞赛时不额外提供耗材。
（12）在光伏组件引出线缆至汇流箱进线口之间规范的使用 MC4 接口连接，制作 MC4
接头符合表 3.2.2 要求：
表 3.2.2 MC4 制作工艺要求
要求 1 要求 2
剥线钳剥去光伏电缆绝缘皮，保留线芯压线长度 8-10mm。 金属端子公头和母头压线钳压紧后插入连接器， 线芯和 MC4 连接器适当力度试拔不分离。 线芯拨开的绝缘层长度适中，锁紧螺母锁紧后不 外露，适当力度无法旋开。
（二）分布式光伏系统的检测（5 分）
遵照用电操作规范对已完成接线的设备进行检测及调试。
（1）上电前检测 在分布式光伏系统第一次上电前，使用钳形表对已完成接线的线路进行检测，确
保上电安全；并按要求把检测结果填入竞赛现场下发的《上电前检测表》。
（2）工程项目阶段性验收 在完成接线及上电前检测且确认无误后，根据工程验收项目要求，对分布式光伏
系统进行项目阶段性验收，并完成《分布式光伏系统的阶段性验收报告》。
任务三、分布式光伏系统的运行与维护（54 分）
本阶段选手作为分布式光伏系统建设项目组的系统调试人员，需根据需求方提供 的设计图纸及功能要求，完成对系统电气控制、监控功能的开发调试。实现分布式光 伏发电系统电力的生产和分配功能；实现对分布式光伏发电系统的监测和管控；并完 成电站运行检测、完工后的资料整合交接等工作内容。
（一）分布式光伏系统的本地控制（16 分）
要求在“桌面\竞赛资料”文件夹中的“分布式光伏系统.gx3”PLC 程序基础上， 通过开关按钮盘上的手动按钮及 PLC 编程实现本地控制功能，并进行本地控制整体功 能的调试与运行，执行过程中本地控制的优先级高于远程监控。开关按钮盘上的手动 按钮布局示意图如图 3.3.1 所示。
图 3.3.1 手动按钮布局示意图
手动按钮及 PLC 编程要求如表 3.3.1 所示：
表 3.3.1 本地控制功能要求
按键 功能说明
急停按钮 在任何情况按下急停按钮：PLC 立即关闭所有输出，但不改变复位旋钮 的模式，并且在组态任何界面显示“急停生效”弹窗，且急停提示弹窗 无法从组态界面关闭； 急停按钮复位后：不会恢复急停前的功能，“急停生效”提示弹窗消失。
复位旋钮 复位按钮改变发电模式的先决条件为按钮 K1 自锁；
复位旋钮旋转在左侧（初始默认为模式一）：自动关闭发电模式 2 的所
有功能，仅可运行发电模式 1 的功能；
复位旋钮旋转在右侧：
①在任何状态下旋钮旋转到右侧时，组态界面显示 PLC“并网解锁验证
码 口 口 口 口”弹窗，口代表该验证码为四位随机数字；得到验证码
后，在开关按钮盘输入，若输入正确直流绿灯闪烁两下后激活旋钮右侧
功能，验证码弹窗消失；若输入错误红灯闪烁两下后可重新输入，不限
次数；
②输入验证码正确后自动关闭发电模式 1 的所有功能，仅可运行发电模
式 2 的功能。
(开关按钮按 K1 代表数字 1，K2 代表数字 2，K10 代表数字 0，依次类推，
单次自锁算按下一次。)
K1 K1 作为辅助按钮。
发电模式 1（光伏离网发电系统）功能如下：
K2 K2 第一次自锁：以周期为 2 秒占空比为 30%的频率点亮直流负载红灯；
K2 第二次自锁：以周期为 2 秒占空比为 50%的频率点亮直流负载绿灯；
K2 第三次自锁：以周期为 2 秒占空比为 80%的频率点亮直流负载黄灯；
（后续按钮自锁，按照上述顺序实现循环。）
K3 K3 第一次按下：打开蓄电池输出开关；
K3 第二次按下：关闭蓄电池输出开关。
（后续按钮操作，按照上述顺序实现相关功能。）
K4 K4 第一次自锁：组件进行偏转，最终角度运行至自东向西 65 度；
K4 第二次自锁：组件进行偏转，最终角度运行至自东向西 115 度；
K4 第三次自锁：组件进行偏转，最终角度运行至自东向西 90 度；
（后续按钮自锁，按照上述顺序实现循环。）
注：以光伏单轴供电平台所在的水平面为水平基准，光敏传感器柱状沿
升为测量平面，定义方向正东为 0 度，定义方向正西为 180 度。
K5 K5 自锁：
开启光伏离网发电系统，使离网发电系统保持正常发电状态，根据
下列要求执行相应调整；
单次按下 K1（一秒内按下一次为单击），开启交流灯 1，输出电压
每十秒降低 20V，当达到 160V 后每十秒升高 20V，直至恢复我国电网民
用额定电压；
快速按两次 K1（一秒内按下两次为双击），开启交流风扇，十五秒
钟后输出频率调至 60Hz，当频率达到 60Hz 再十五秒后频率恢复至我国
电网额定频率；
K5 解锁：关闭 K5 自锁时功能以及清空 K5 解锁前的按键动作；
（后续按钮自锁，按照上述顺序实现相关功能。）
智能离网微逆变系统开启顺序，开启时必须先开启信号源输入（KA2），
再开启功率源输入（KM1）；智能离网微逆变系统关闭时，必须先关闭
功率源输入（KM1），再关闭信号源输入（KA2）。未按照此顺序关闭
智能离网微逆变系统的，造成设备损坏，按照竞赛规则扣分处理。
K6 K6 第一次按下：开启模拟光源 1；
K6 第二次按下：保持模拟光源 1 亮，开启模拟光源 2，光伏组件保持逐
日追踪；
K6 第三次按下：同时关闭模拟光源 1、2，停止逐日追踪；
（后续按钮操作，按照上述顺序实现循环。）
发电模式 2（光伏并网发电系统）功能如下：
K7 K7 第一次自锁：延时 1 秒打开交流灯 1 开关；再延时 1 秒后打开市电接
入开关；
K7 第二次自锁：同时关闭交流灯 1、市电接入开关；
（后续按钮自锁，按照上述顺序实现相关功能。）
K8 二次回路检测：
自行设计电路接线并保持该系统状态，配合 K8 按钮功能，用于自行检测
监控电站内控制设备的运行情况及状态；
K8 自锁：自左到右依次更替吸合继电器自动检查继电器是否工作正常，
吸合动作是否与测试程序存在差异。检查完毕后检查结论在组态界面进
行显示。检查报告内容：“本次共检查 X 个控制节点，其中 X 个
存在风险或损坏，该节点为 XXX ，请前往检查维修！”
例：“本次共检查 15 个控制节点，其中 1 个存在风险或损坏，该
节点为 KA3 ，请前往检查维修！”
K8 解锁：关闭 K8 自锁时功能；
（后续按钮自锁，按照上述顺序实现相关功能。）
注：每次检测均有一处或以上节点故障进行判断。
K9 拟光伏电站运维公司为了使该光伏电站经济效益的最大化，运维公司提
出以下整改方案：
K9 自锁：光伏系统以并网模式运行发电；
当开启光伏并网发电系统后，光伏并网发电系统采用自动运行方式如下：
当输出功率小于等于 600W 时，直流红灯常亮，进入全额并网模式，交流
负载均不可运行；
当输出功率大于 600W 时，直流绿灯常亮，进入自发自用余电上网模式，
不限制交流负载运行。
K9 解锁：关闭光伏并网发电系统及所有交流负载。
（后续按钮操作，按照上述顺序实现相关功能。）
K10 光伏单轴运行测试模式：
K10 自锁：光伏组件向西运行；到达限位以后向东运行，向东运行过程
中模拟光源 1 以 0.5Hz 的频率闪烁；组件到达东限位后第二次向西运行，
向西运行过程中模拟光源 2 以 0.5Hz 的频率闪烁；当到达西限位后，组
件停止向西，模拟光源灭，直流绿灯亮；
K10 解锁：关闭自锁时所有动作；
（后续按钮操作，按照上述顺序实现相关功能。）
注：1.上表中“打开**开关”仅要求接通相应的继电器及接触器；“**负载点亮/常亮/闪烁/运行” 则要求负载能够处于工作状态；
2. 默认开关按钮盘上按钮初始状态均为弹起状态（解锁），复位旋钮旋至左侧。
（二）分布式光伏系统的远程监控（21分）
根据需求方提供的功能要求，在现有的分布式光伏远程监控系统的基础上进行定 制化需求更改、调试，最终实现对分布式光伏系统的监测和管控运行，并完成电站运 行检测。
现有的分布式光伏远程监控系统见“桌面\竞赛资料\“分布式光伏系统远程监控程 序.PCZ”文件。需要完成的优化项目如下：
1.分布式光伏电站的配置 根据功能要求及现场下发的相关配置对分布式光伏电站的相关器件进行配置，实
现与远程监控系统的通讯。
2.分布式光伏电站的系统组态
（1）登录界面： 创建两个用户账户，用户等级分别为“操作工级”与“系统管理员级”。 建立 3*3 手势控制盘：
操作工级：解锁账号为如图 3.3.2 所示，仅可对操作界面进行查看及操作；
系统管理员级：解锁账号为如图 3.3.3 所示，可对所有界面进行查看及操作； 手势控制盘的操作要求如下： 鼠标左击任一手势操作盘按钮从该按钮开始记录操作轨迹，到达最终按钮后再次
点击鼠标左键结束记录，有轨迹记录经过的按钮颜色从深蓝色变为浅绿色。 系统自动检测手势密码的正确性；
当手势密码输入正确时，延时 2 秒后自动进入相应权限的界面（操作工进入操作 界面“光伏离网发电系统”页面，系统管理员进入监控仪表数据界面）；
当账号或密码输入错误时，则无法进入登录界面以外的任何界面，鼠标掠过的按 钮颜色变回深蓝色；再次输入正确的账号密码后，仍可以延时 2 秒自动进入相应权限 的界面。
图 3.3.2 操作工用户 图 3.3.3 系统管理员用户
（2）操作界面
制作两个页面，分别命名为“光伏离网发电系统”、“光伏并网发电系统”。
①“光伏离网发电系统”页面：
口 使用图 3.3.4 的自制控件制作可控制《分布式光伏系统原理图》中光伏离网发电系 统的继电器、接触器。
组合式开关按键盘包括：当前选定字符显示块、字母“K”按钮、字母“A”按钮、字 母“M”按钮、数字键 0-9、吸合功能按钮、断开功能按钮、吸合保持功能按钮、重置 功能按钮。
点击“字母按钮”及“数字键”：组合成需要开启设备上对应的继电器或接触器 的名称；
点击“吸合”按键：点动吸合设备上对应的继电器或接触器； 点击“断开”按键：断开设备上对应已吸合的继电器或接触器，未吸合的点击此
按钮不发生动作； 点击“吸合保持”按键：吸合并保持设备上对应的继电器或接触器，已吸合的点
击此按钮不发生动作； 点击“重置”按键：重置当前已选定的继电器或接触器的名称以及任何选定字符； KM3 与 KM5、KA6 与 KA8 互锁功能与设备上的功能保持一致； 当前选定字符显示盘显示内容为当前选定的字符或继电器接触器名称；
口 使用图 3.3.5 所用的控件绘制光伏离网发电系统的系统框图，实现光伏离网发电系
统的动画显示，系统框图案例如图 3.3.6。 要求系统框图必须包含单轴供电单元、蓄电池、光伏控制器、离网微逆变器系统、
开关电源、所有负载、继电器、接触器及指示灯； 要求系统框图中器件的连接方式、器件的名称及功能与“任务一”中的接线要求
一致，并能与设备同步运行； 要求系统框图中的继电器与接触器与设备同步接通、断开； 注：智能离网微逆变系统开启顺序，开启时必须先开启信号源输入（KA2），再开启功率源输
入（KM1）；智能离网微逆变系统关闭时，必须先关闭功率源输入（KM1），再关闭信号源输入
（KA2）。未按照此顺序关闭智能离网微逆变系统的，造成设备损坏，按照竞赛规则扣分处理。 要求系统框图中的离网系统输出指示灯亮时为绿色，灭时为灰色； 要求系统框图中的交流灯/直流灯工作时的颜色与设备一致，灭时为灰色；蜂鸣器
工作时的颜色为红色并闪烁，灭时为灰色，交流风扇与设备同步转动或停止； 要求系统框图中能源流向/导通与设备一致，能源导通的线路在框图中显示均为绿
色，未导通的线路显示为红/黑色。
②“光伏并网发电系统”页面：
使用图 3.3.4 的自制控件制作可控制《分布式光伏系统原理图》中光伏并网发电系 统的继电器、接触器。 组合式开关按键盘包括：当前选定字符显示盘、字母“K”按钮、字母“A”按钮、字 母“M”按钮、数字键 0-9、吸合功能按钮、断开功能按钮、保持功能按钮、重置功能 按钮。
点击“字母按钮”及“数字键”：组合成需要开启设备上对应的继电器或接触器 的名称；
点击“吸合”按键：点动吸合设备上对应的继电器或接触器； 点击“断开”按键：断开设备上对应已吸合的继电器或接触器，未吸合的点击此
按钮不发生动作； 点击“吸合保持”按键：吸合并保持设备上对应的继电器或接触器，已吸合的点
击此按钮不发生动作； 点击“重置”按键：重置当前已选定的继电器或接触器的名称以及任何选定字符；
当前选定字符显示盘显示内容为当前选定的字符或继电器接触器名称；
使用图 3.3.5 所用的控件绘制光伏并网发电系统的系统框图，实现光伏并网发电系 统的动画显示，系统框图案例如图 3.3.6。
要求系统框图必须包含可调直流稳压电源、并网逆变器、单相电能表、双向电能 表、市电、所有交流负载、继电器、接触器及指示灯；
要求系统框图中器件的连接方式、器件的名称及功能与“任务一”中的接线要求 一致，并能与设备同步运行；
要求系统框图中的继电器与接触器与设备同步接通及断开； 要求系统框图中的并网（市电接入）指示灯亮时为绿色，灭时为灰色； 要求系统框图中的交流灯工作时的颜色与设备一致，灭时为灰色；交流风扇与设
备同步转动或停止； 要求系统框图中能源流向/导通与设备一致，能源导通的线路在框图中显示为绿色，
未导通的线路显示为红/黑色。
图 3.3.4 组合式开关按键
直流负载 交流负载 离网/并网指示灯 交流风扇
导线 器件 继电器/接触器开关 电网 图 3.3.5 系统框图控件
图 3.3.6 系统框图案例
（3）监控仪表数据界面：
①实时显示直流电压电流组合表 1 和直流电压电流组合表 2 的电压及电流数据；
实时显示交流电压电流组合表 1 和交流电压电流组合表 2 的电压及电流数据；
②实时显示单相电能表的当前总有功电能数据并且数据大于 0.01kWh；
③实时显示组件倾角。
注：以光伏单轴供电平台所在的水平面为水平基准，光敏传感器柱状沿升为测量平面，定义正 东为 0 度，定义正西为 180 度。
要求： 所有数据须包含所显示数据的中文名称并标注相关单位；
在相关器件处于工作状态且通讯正常时，监控界面实时显示交流电压电流组合表、 直流电压电流组合表以及组件倾角仪的实时数据；
当交流电压电流组合表、直流电压电流组合表以及组件倾角仪处于工作状态且通 讯正常时，监控界面显示实时数据；当处于非工作状态或通讯断开时，监控界面显示 文字“离线”；
当单相电能表于工作状态且通讯正常时，监控界面显示实时数据；当处于非工作 状态或通讯断开时，监控界面显示正常工作及通讯状态下采集的最后数值。
（4）监控环境数据界面： 环境数据可视化图表显示要求：
该图表窗口为弹出式窗口，宽度 500，高度 400，可移动； 显示图块从低到高显示，显示高位图块时，相应的较低位的图块也应显示，单个
数据整体呈现柱状图形式； 制作环境数据可视化图表，其内容有：
①制作可视化温度柱状图并显示数值，温度区间为 11—20，21—30，31-40，41-50， 51-60 单位为℃的五个区间，颜色与布局如图 3.3.7 所示，。
②制作可视化湿度柱状图并显示数值，湿度区间为 1—20，21—40，41-60，61-80， 81-100 单位为%的五个区间，颜色与布局如图 3.3.7 所示。
③制作可视化光照度柱状图并显示数值，光照度自行设计单位为 lux 的五个区间，
④以上数据在除登录界面外的任何界面均有显示且无法关闭。 单列图块颜色要求参考图 3.3.7 光照度列。
⑤使用 模式切换控件旋钮制作：“半自动监控”键，建立半自动监控模式，执行 按钮如图 3.3.8 所示控键向右旋转，开启本功能，右侧指示灯由红色变为绿色；关闭指 示灯由绿色变为红色；
在半自动监控模式下，实时监控温度报警，当温度超过 40℃，组态弹窗报警，内 容为：“请注意，环境温度过高。”且有断开系统、忽略两种选项；按下断开系统时 断开系统中的任何继电器、接触器，使系统处于闲时状态，不在恢复继电器/接触器状 态并关闭弹窗；按下忽略则关闭弹窗系统不做动作；
图 3.3.7 监控环境数据界面
图 3.3.8 模式切换控件
（5）顶部窗口：
①要求在顶部窗口使用图 3.3.9 控件制作界面切换控件，实现相应账号权限下的任 意界面的切换功能；
②要求实现能在任何界面（除登录界面外）实现一键退出组态软件；
③要求能够顶部窗口实时显示当天日期及时间，日期格式为 XXXX 年 XX 月 XX
日，时间格式为 XX:XX:XX ；
④要求顶部窗口的所有内容可以在操作界面离网页面、操作界面并网页面、监控 仪表数据界面、运维界面中显示。
图 3.3.9 界面切换控件
注：图 3.3.2、图 3.3.3、图 3.3.4、图 3.3.5、图 3.3.6、图 3.3.7、图 3.3.8、图 3.3.9 彩图效果可 查看“桌面/竞赛资料”文件夹中《2021 年“分布式光伏系统的装调与运维”任务书图示》。
（6）运维界面
①保持分布式光伏并网系统的运行并以一分钟一次的频率进行数据采集；使用专 家报表制作历史数据。采集数据并制作表头，采集的数据有：时间、电站上网发电量、 逆变输入实时功率、逆变输出实时电流、逆变输出实时电压以上电站数据持续至比赛 结束（若并网系统运行过程有中断，则以最长的发电时段计算评分）；
②制作一键导出控件，比赛结束前对电站历史数据进行导出保存。导出的内容包 括采集数据的时间、电站上网发电量、逆变输入实时功率、逆变输出实时电流、逆变 输出实时电压，文件保存在“桌面\提交资料” 文件夹，保存的文件命名为《电站运 行历史数据+工位号》，例如《电站运行历史数据 001》。
（三）分布式光伏系统运行测试验收（5 分）
在完成电站的本地控制系统及远程监控系统的功能调试后，对分布式光伏系统进 行试运行，并对根据完工验收项目进行检测及验收，并把检测验收结果进行记录，完 成《分布式光伏系统的运行测试报告》。
（四）分布式光伏系统的运维（12 分）
本阶段选手作为光伏运维系统的调试工程师，对分布式光伏系统进行故障排除及 维护，实现光伏系统的正常运行。
1.分布式光伏系统的排故与运维 要求参赛选手对竞赛任务分布式光伏系统的安装与部署、分布式光伏系统的本地
控制、分布式光伏系统的远程监控中预先设置的故障进行排除，故障类型包含：已连 接线路、器件及程序等，任务要求如下：
（1）分析、寻找并排除相应故障，确保分布式光伏系统正常工作；
（2）将具体的故障现象、故障原因进行记录。 故障说明如下：
（1）本次竞赛任务共预设故障 6 处，其中线路故障 4 处，PLC 程序故障 2 处；
（2）其中线路故障的设置并未影响到系统的正常安全上电，同时线路故障未设置在柔 性工位顶部和底部等涉及强电的未开放区域，以及光伏单轴涉及强电的区域；
（3）PLC 程序故障涉及本地控制部分功能，在程序注释中标识了设置故障程序的区域， 已写好的程序并未影响参赛选手对于其它 PLC 本地控制功能的正常开发和运行。 注：多排或漏排故障均不得分，错排故障要被扣分。
职业规范与安全生产（10 分）
参赛选手在职业规范、安全规范、工作计划及团队合作等方面的职业素养表现。
1. 选手在作业过程中必须佩戴安全帽。
2. 工作完成后保持竞赛工位、工作台表面整洁，工具摆放、零碎导线等处理符合职业 岗位规范要求。
3. 团队分工明确，协调作业。
4. 选手在作业过程中，爱护及正确使用设备、工具、仪表仪器需符合职业岗位规范要 求。
5. 选手在竞赛过程中安全用电规范。
6. 选手在竞赛过程中遵守纪律及规则，对裁判及工作人员的尊重。
神秘赛题部分
任务一：分布式光伏系统的储能配置设计与经济计算（18分）
分布式光伏系统的储能设计要求已由需求方提供，本阶段选手作为设计人员，根据需求方提供的设计资料及工程要求，完成分布式光伏电站个别系统的设计工作与经济计算工作。
要求：
在远程监控界面建立系统说明界面，界面设计详情见图1.1.1；
设计分布式光伏系统储能配置中的蓄电池容量方案；
计算得出最大日耗电量；
计算得出最大月耗电量；
计算得出年耗电量；
计算得出平均放电率；
计算得出投资回报率；
显示数据需带有相应单位；
建设项目详情：
此分布式光伏系统项目建设所在地为湖南长沙（28 °11′49〃N,112 °58′42〃E）该地区平均海拔860M，项目所在地过去10年年平均最大连续阴雨天为45天，年平均最大连续晴天为23天，年平均气温为16.8～17.2℃；该项目发电端采用离并网一体的设计年发电量为150000kwh，建设成本为470000元，其中已扣除地方补贴22%的建设费用；该项目用能端为一个微型弱电机房，建筑面积23m ，该机房内弱电与照明系统24小时全天候工作，空调系统一天合计工作12小时，机房内已知机房内配置有服务器1台，交换机3台，照明系统1套，门禁系统1套，空调系统1套，各用电器铭牌见竞赛资料文件夹内《2021年全国职业院校技能大赛“分布式光伏系统的装调与运维”参数资料》图1.1.2至图1.1.6；另外此项目甲方指定使用84%放电深度的深循环型蓄电池（DOD）；选用蓄电池材料为碱性镍镉，储能配置安全设计系数要求为最高标准（1.4）。
图1.1.1系统说明界面设计详情
任务二：找出公开赛题的光伏组件表面存在的故障并排除故障（4分）
要求：描述故障、故障可能带来的后果以及故障解决措施，并且排除故障。
文字描述部分要求提交纸质书面答题卡，操作部分要求在实物上完成。
任务三：完善分布式光伏系统运维方案（8分）
请填空完善下列分布式光伏系统运维方案。要求提交纸质书面答题卡。
一、编制目的
由于分布式光伏电站不同的运行环境，为了能够使光伏发电系统更安全、更稳定的运行，提高发电效率，增加用户收益，特编制本运维手册，以便于有一定专业知识人员在条件允许的情况下对光伏电站进行适当维护。专业运维人员应具备以下知识与技能:
1.掌握光伏电站运维管理系统的组成，数学运维管理体系；
2.掌握户用光伏电站运维与管理要求；
3.掌握户用光伏电站运维作业类型及巡检内容；
4.掌握光伏发电系统常见故障；
5.掌握光伏发电系统常用工具、仪表的使用方法；
6.熟悉光伏电站日常维护工作内容；
7.熟悉光伏电站的并网方式，根据光伏系统是否允许通过供电区的变压器向高压电网送电,分为【1】 和【2】 的并网方式。
二、编制标准
1.GB/T 36568-2018 光伏方阵检修规程；
2.GB/T 36567-2018 光伏组件检修规程；
3.GB/T 35694-2017 光伏发电站安全规程；
【3】 、高温、 【4】 级以上大风等恶劣天气不宜进行户外巡视和作业。
4.GB/T 32512-2016 光伏发电站防雷技术要求；
【5】 器用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件，它至少含有一个【6】 性元件。
5.GB/T 31999-2015 光伏系统接入配电网特性评价技术规范；
6.GB/T 29319-2012 光伏系统接入配电网技术规定；
7.GB/T 30152-2013 光伏系统接入配电网检测规程；
8.GB50865-2013 光伏发电接入配电网设计规范；
9.GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求；
光伏系统并网时应与电网同步运行。电网额定频率为【7】 Hz,光伏
系统并网后的频率允许偏差应符合GB/T15945的规定,即偏差值允许±【8】
Hz。
10.Q/GDW617-2011 光伏电站接入电网技术规定；
11.IEC 61427-1-2013 太阳光伏能系统用蓄电池和蓄电池组一般要求和试验方法.第 1 部分：光伏离网应用；
12.NB/T 32010-2013 光伏发电站逆变器防孤岛效应检测技术规程；
13.GB/T 32900-2016 光伏发电站继电保护技术规范；
14.GB/T 34932-2017 分布式光伏系统远程监控技术规范；
分布式光伏系统远程监控系统主要包括【9】 、【10】 和通信网络。
15.GB 50796-2012 光伏电站建设与运维验收规范。
三、光伏电站运维过程中的常见故障
1.光伏组件钢化玻璃自爆
钢化处理是为了增加玻璃的强度，抵御风沙冰雹的冲击及较大的昼夜温差变化，起到长期保护太阳能电池的作用。
2.光伏组件的热斑效应及自燃现象
解决热斑效应的方法是在接线盒中各个电池串之间【11】 二极管。
3.电缆的虚接和老化
（1）光伏组件接线盒问题，光伏组件接线盒背板胶粘度较低，产生轻脱现象或接线盒内导电金属片接触面较小使得接触电阻变大。
（2）光伏组件之间的连接线断开或接触不好，导致组件间的导电性能下降。
（3）由于光伏防雷汇流箱长期运行，箱内发生内部短路故障，导致拉弧，致使汇流箱烧毁。
4.电气设备进水或者异物
（1）由于汇流箱是安装在室外，如果汇流箱门隙过大，风沙、雨水等容易进入到汇流箱中，另外，汇流箱线的进、出口没有添加防火堵泥也容易导致安全事故的发生。
（2）光伏组件接线盒内由于进水导致汇流条和旁路二极管氧化。
四、常用工具仪器方面
1. 数字万用表
电工日常工作中常用的仪表之一，常用挡位为直流电压挡、交流电压挡和电阻挡。数字万用表不仅可以用来测量被测量物体的电阻、交直流电压，还可以测量晶体管的主要参数以及电容器的电容量等。
2.绝缘电阻表
又称兆欧表、摇表，是用于测量最大电阻值、绝缘电阻的专用仪表。
绝缘电阻表表笔端接触光伏电站设备外壳，另端接触光伏电站电源线，用500V挡位加压，查看显示的电阻值，其阻值应大于 【12】 或停留在【13】 位置。
3.钳形电流表
又称钳形万用表，其原理是建立在 【14】 的基础上的，当放松扳手、铁芯闭合后，在其二次绕组上产生感应电流，测量得到二次绕组上的电流并通过一定的数值转换就可得到 【15】 并显示在钳形电流表的液晶显示屏上。
4.红外线热像仪
任何有温度的物体都会发出红外线，红外线热像仪可以利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形并将其反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。热像图上面的不同颜色代表 【16】 ，可用于检测光伏组件热斑、接线端子过热及线路检测等。
五、注意事项方面
1.常用安全用具使用
光伏电站安全工器具是指为防止触电、灼伤、坠落、摔跌等事故，保障工作人员人身安全的各种专用工具和器具，常用的有安全帽、安全带、梯子、脚扣、绝缘手套、绝缘靴、安全围栏、安全标示牌等。 安全工器具使用前应进行外观检查。对安全工器具的机械、绝缘性能发生疑问时，应进行试验，合格后方可使用。绝缘安全工器具使用前应擦拭干净。
2.光伏电站日常维护
光伏组件与支架
（1）光伏组件表面应保持清洁，应使用干燥或潮湿的柔软洁净的布料擦拭光伏组件，严禁使用腐蚀性溶剂或用硬物擦拭光伏组件；应在辐照度低于 【17】 的情况下清洁光伏组件，不宜使用与组件温差较大的液体清洗组件；
（2）光伏组件应定期检查，若发现下列问题应立即调整或更换光伏组件；
a.光伏组件存在玻璃破碎、背板灼烧、明显颜色变化等；
b.光伏组件中存在接线盒变形、扭曲、开裂或烧毁，接线端子无法连接等；
（3）光伏组件上的带电警告标识不得丢失；
（4）使用金属边框的光伏组件，边框和支架应结合良好，两者之间接触电阻应不大于4 Ω，边框必须牢固接地；
（5）在无阴影遮挡条件下工作时，在太阳辐照为500W/m2以上，风速不大于2m/s的条件下，同一光伏组件外表面（电池正上方区域）温度差异应 【18】 ℃。装机容量大于50kWp的光伏电站，应配备 【19】 仪，检测光伏组件外表面温度差异；
（6）使用直流钳型电流表在太阳辐射强度基本一致的条件下测量接入同一个直流汇流箱的各光伏组件串的输入电流，其偏差应不超过【20】 %；
（7）支架的维护
a.所有螺栓、支架连接应牢固可靠；
b.支架表面的防腐涂层，不应出现开裂和脱落现象，否则应及时补刷；
c.支架要保持接地良好，每年雷雨季节到来之前应对接地系统进行检查。主要检查连接处是否坚固、接触是否良好；
d.用于固定光伏支架的植筋或膨胀螺栓不应松动。采取预制基座安装的光伏支架，预制基座应放置平稳、整齐，位置不得移动。
3.光伏组件的清洗
（1）电站的发电量至关重要，而组件上的灰尘是影响发电量的重要因素之一。清洗之后的电站发电量提高5%-30%，清洗频率一年十次或每月一次不等。
（2）清洗方式
a. 人工清洗（这是目前使用最广泛的方式）；
b. 高压水枪清洗；
c. 专业设备清洗。

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