光伏電站中的逆功率保護功能

1、光伏電站中的逆功率保護功能時間：2011-03-11 16:44 編輯：胡明忠南京友成電力工程有限公司 黃海摘要:概述了可再生能源光伏發(fā)電技術的現狀,重點介紹了光伏發(fā)電用戶側并網系統(tǒng)中的防逆流裝置的應用。逆功率保護裝置是不可逆并網系統(tǒng)中的重要組成部分,大多數小型光伏電站接入電壓等級為0. 4 kV的低壓電網,基本為用戶側自備式電源系統(tǒng),自發(fā)自用,不向中壓電網或高壓電網饋電。這樣,逆功率保護功能成為有效防止光伏系統(tǒng)向電網饋電,保證電網品質的重要手段。關鍵詞:光伏;逆功率保護;低壓電網;防逆流中圖分類號: TM71文獻標志碼: B文章編號: 167125276 (2010) 05201592030

2、引言隨著國家對新能源尤其是光伏發(fā)電的支持力度逐漸增大,國內光伏并網工程逐漸增多。2009年3月26日,財政部出臺了太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法,結束了長期以來我國太陽能企業(yè)未享受國家補貼的歷史。同年7月,財政部、科技部、國家能源局聯(lián)合下發(fā)了金太陽示范工程財政補助資金管理暫行辦法。一系列的政策導向使國內光伏工程如雨后春筍般涌現出來,財政部、科技部、國家能源局已確定納入金太陽示范工程的項目共計600多MW。中國正從一個全球最大的光伏電池生產國向光伏市場應用轉變。1光伏接入標準的技術要求現階段,國家針對光伏發(fā)電系統(tǒng)平衡部件的標準還不完善,如光伏并網逆變器等國家標準還沒有出臺。對整個光伏

3、系統(tǒng)的檢測及電網接入的標準就更加欠缺了。2009年7月,國家電網公司印發(fā)了國家電網公司光伏電站接入電網技術規(guī)定(試行) 的通知,規(guī)定了光伏電站接入電網的一般技術要求。規(guī)定要求:當光伏電站設計為不可逆并網方式時,應配置逆功率保護設備。當檢測到逆向電流超過額定輸出的5%時,光伏電站應在0. 52 s內停止向電網線路送電。所以,防逆流保護裝置是光伏電站不可或缺的一部分。下面通過一個工程實例說明逆功率保護裝置的應用。2防逆流裝置的應用2. 1工程概況光伏并網供電系統(tǒng),與其公眾電網配電系統(tǒng)(由兩臺10 kV /0. 4 kV配電變壓器供電)一起并網供電,如圖1所示。鑒于此次項目對于負荷變化控制有特殊要求

4、,一方面需要供電部門保證用戶的供電品質和可靠性,同時使光伏電源能正常工作,充分發(fā)揮清潔能源經濟效益和試驗示范作用。另一方面,光伏電源的運行不應影響配電系統(tǒng)的安全,不允許光伏電源通過配電變壓器向電力系統(tǒng)倒送電,同時最科學合理使用光伏電源供電,減少用戶用電成本。因此,需要對光伏電源進行安全控制。本期工程的任務是對配電變壓器的低壓側進行實時監(jiān)測;對光伏電源進行必要的控制。采用專門為其設計的微機裝置和控制電路,這樣可以保證保護動作快速性和控制的準確性。2. 2配電系統(tǒng)運行方式及光伏并網電源供電技術控制要求本次項目由兩臺公眾電網的配電變壓器和光伏供電系統(tǒng)同時向負荷端供電,光伏供電系統(tǒng)提供1個并網點。采用

5、逆功率監(jiān)控綜合裝置(以下簡稱防逆流裝置)對三相交流電網進行實時監(jiān)測,根據供電回路的功率流向,對光伏并網發(fā)電進行必要的控制。如圖2所示。a) 檢測交流電網(AC 380 V, 50 Hz)供電回路三相電壓、電流(測量點) ,判斷功率流向和功率大小。如果電網供電回路出現逆功率現象,防逆流裝置立即把光伏并網系統(tǒng)中接入點斷開(控制點) 。b) 逆功率恢復的控制:當防逆流裝置檢測到逆功率,切斷光伏供電回路后,若測量點逆功率消失,并且檢測到負荷功率(測量點的正向功率)大于某一合理門檻值(可設定二次值,單位W)時,防逆流裝置把光伏并網系統(tǒng)中接入點合上(控制點) 。 光伏電站中的逆功率保護功能(2)時間：20

6、11-03-11 16:44 編輯：胡明忠c) 如裝置首次通電,重新對負載送電過程中,防逆流開關(控制點)處于斷開狀態(tài),防逆流裝置如果檢測到測量點的電壓為正常供電電壓,防逆流裝置把光伏并網系統(tǒng)中接入點合上(控制點) ,光伏并網系統(tǒng)處于待機并網狀態(tài)。d) 若測量點出現電壓過高、或者電壓過低、電流過高(通過設置參數整定) ,則逆功率監(jiān)控裝置在液晶顯示上發(fā)報警信息,可通過通訊把報警信息上傳。注:測量點同樣安裝防逆流裝置,監(jiān)控過程同上,只是測量點為不同。 2. 3解決方案基于以上分析,提出以下解決方案(圖3) 。兩臺配電變壓器的低壓側各安裝一臺逆功率監(jiān)控綜合裝置(戶內安裝) 。實時監(jiān)測配電變壓器的低壓

7、側電流電壓和功率方向、幅值,發(fā)生不正常運行工況時(過負荷、過電壓、欠電壓) ,裝置報警;發(fā)生逆功率或者逆功率恢復時,通過防逆流裝置對光伏電源的控制點開關(一般為交流接觸器)進行控制。本裝置還提供通訊接口,通過CAN總線網絡把相關信息和控制命令與后臺監(jiān)控系統(tǒng)連接。逆功率監(jiān)控綜合裝置的外圍設備(如電流互感器、熔斷器、避雷器、交流接觸器) ,根據圖樣設自行安裝在現場的低壓配電柜內(裝置戶內安裝) 。3防逆流裝置原理防逆流裝置需要有測量電流和電壓輸入,裝置投入運行后,實時監(jiān)測配電變壓器低壓側的三相電流、電壓,判斷功率大小和方向,然后根據2. 2節(jié)所述的主要運行方式及控制要求進行控制。4防逆流裝置的安裝

8、因為防逆流裝置需要檢測配電變壓器低壓側的電流信號和電壓信號(圖4) ,所以根據實際情況可分為2種安裝方式。a) 裝置可安裝在高壓開關柜中,這樣便于防逆流裝置就近采集配電變壓器低壓側的電流、電壓信號。防逆流裝置輸出的干節(jié)點開關信號輸送給光伏電站交流配電柜中的交流接觸器,控制交流接觸器的通斷。b) 如果高壓開關柜不具備安裝條件,防逆流裝置也可安裝在光伏電站交流配電柜中,但是需要把配電變壓器低壓側的電流信號和電壓信號采集到交流配電柜中。2種安裝方式區(qū)別在于安裝位置不同以及信號線的路由不同。5結論上述防逆流裝置在光伏發(fā)電工程中成功應用,現運行一年左右,運行穩(wěn)定。排除了光伏系統(tǒng)對電網的逆向電流輸入,降低了光伏系統(tǒng)對電網的影響。但是,防逆流裝置啟動