1、光伏電站中的逆功率保護(hù)功能時(shí)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(shù)的現(xiàn)狀,重點(diǎn)介紹了光伏發(fā)電用戶側(cè)并網(wǎng)系統(tǒng)中的防逆流裝置的應(yīng)用。逆功率保護(hù)裝置是不可逆并網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分,大多數(shù)小型光伏電站接入電壓等級(jí)為0. 4 kV的低壓電網(wǎng),基本為用戶側(cè)自備式電源系統(tǒng),自發(fā)自用,不向中壓電網(wǎng)或高壓電網(wǎng)饋電。這樣,逆功率保護(hù)功能成為有效防止光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)饋電,保證電網(wǎng)品質(zhì)的重要手段。關(guān)鍵詞:光伏;逆功率保護(hù);低壓電網(wǎng);防逆流中圖分類號(hào): TM71文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B文章編號(hào): 167125276 (2010) 05201592030

2、引言隨著國(guó)家對(duì)新能源尤其是光伏發(fā)電的支持力度逐漸增大,國(guó)內(nèi)光伏并網(wǎng)工程逐漸增多。2009年3月26日,財(cái)政部出臺(tái)了太陽(yáng)能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法,結(jié)束了長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)太陽(yáng)能企業(yè)未享受國(guó)家補(bǔ)貼的歷史。同年7月,財(cái)政部、科技部、國(guó)家能源局聯(lián)合下發(fā)了金太陽(yáng)示范工程財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法。一系列的政策導(dǎo)向使國(guó)內(nèi)光伏工程如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái),財(cái)政部、科技部、國(guó)家能源局已確定納入金太陽(yáng)示范工程的項(xiàng)目共計(jì)600多MW。中國(guó)正從一個(gè)全球最大的光伏電池生產(chǎn)國(guó)向光伏市場(chǎng)應(yīng)用轉(zhuǎn)變。1光伏接入標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求現(xiàn)階段,國(guó)家針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)平衡部件的標(biāo)準(zhǔn)還不完善,如光伏并網(wǎng)逆變器等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有出臺(tái)。對(duì)整個(gè)光伏

3、系統(tǒng)的檢測(cè)及電網(wǎng)接入的標(biāo)準(zhǔn)就更加欠缺了。2009年7月,國(guó)家電網(wǎng)公司印發(fā)了國(guó)家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定(試行) 的通知,規(guī)定了光伏電站接入電網(wǎng)的一般技術(shù)要求。規(guī)定要求:當(dāng)光伏電站設(shè)計(jì)為不可逆并網(wǎng)方式時(shí),應(yīng)配置逆功率保護(hù)設(shè)備。當(dāng)檢測(cè)到逆向電流超過(guò)額定輸出的5%時(shí),光伏電站應(yīng)在0. 52 s內(nèi)停止向電網(wǎng)線路送電。所以,防逆流保護(hù)裝置是光伏電站不可或缺的一部分。下面通過(guò)一個(gè)工程實(shí)例說(shuō)明逆功率保護(hù)裝置的應(yīng)用。2防逆流裝置的應(yīng)用2. 1工程概況光伏并網(wǎng)供電系統(tǒng),與其公眾電網(wǎng)配電系統(tǒng)(由兩臺(tái)10 kV /0. 4 kV配電變壓器供電)一起并網(wǎng)供電,如圖1所示。鑒于此次項(xiàng)目對(duì)于負(fù)荷變化控制有特殊要求

4、,一方面需要供電部門(mén)保證用戶的供電品質(zhì)和可靠性,同時(shí)使光伏電源能正常工作,充分發(fā)揮清潔能源經(jīng)濟(jì)效益和試驗(yàn)示范作用。另一方面,光伏電源的運(yùn)行不應(yīng)影響配電系統(tǒng)的安全,不允許光伏電源通過(guò)配電變壓器向電力系統(tǒng)倒送電,同時(shí)最科學(xué)合理使用光伏電源供電,減少用戶用電成本。因此,需要對(duì)光伏電源進(jìn)行安全控制。本期工程的任務(wù)是對(duì)配電變壓器的低壓側(cè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);對(duì)光伏電源進(jìn)行必要的控制。采用專門(mén)為其設(shè)計(jì)的微機(jī)裝置和控制電路,這樣可以保證保護(hù)動(dòng)作快速性和控制的準(zhǔn)確性。2. 2配電系統(tǒng)運(yùn)行方式及光伏并網(wǎng)電源供電技術(shù)控制要求本次項(xiàng)目由兩臺(tái)公眾電網(wǎng)的配電變壓器和光伏供電系統(tǒng)同時(shí)向負(fù)荷端供電,光伏供電系統(tǒng)提供1個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)。采用

5、逆功率監(jiān)控綜合裝置(以下簡(jiǎn)稱防逆流裝置)對(duì)三相交流電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),根據(jù)供電回路的功率流向,對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電進(jìn)行必要的控制。如圖2所示。a) 檢測(cè)交流電網(wǎng)(AC 380 V, 50 Hz)供電回路三相電壓、電流(測(cè)量點(diǎn)) ,判斷功率流向和功率大小。如果電網(wǎng)供電回路出現(xiàn)逆功率現(xiàn)象,防逆流裝置立即把光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中接入點(diǎn)斷開(kāi)(控制點(diǎn)) 。b) 逆功率恢復(fù)的控制:當(dāng)防逆流裝置檢測(cè)到逆功率,切斷光伏供電回路后,若測(cè)量點(diǎn)逆功率消失,并且檢測(cè)到負(fù)荷功率(測(cè)量點(diǎn)的正向功率)大于某一合理門(mén)檻值(可設(shè)定二次值,單位W)時(shí),防逆流裝置把光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中接入點(diǎn)合上(控制點(diǎn)) 。 光伏電站中的逆功率保護(hù)功能(2)時(shí)間：20

6、11-03-11 16:44 編輯：胡明忠c) 如裝置首次通電,重新對(duì)負(fù)載送電過(guò)程中,防逆流開(kāi)關(guān)(控制點(diǎn))處于斷開(kāi)狀態(tài),防逆流裝置如果檢測(cè)到測(cè)量點(diǎn)的電壓為正常供電電壓,防逆流裝置把光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中接入點(diǎn)合上(控制點(diǎn)) ,光伏并網(wǎng)系統(tǒng)處于待機(jī)并網(wǎng)狀態(tài)。d) 若測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)電壓過(guò)高、或者電壓過(guò)低、電流過(guò)高(通過(guò)設(shè)置參數(shù)整定) ,則逆功率監(jiān)控裝置在液晶顯示上發(fā)報(bào)警信息,可通過(guò)通訊把報(bào)警信息上傳。注:測(cè)量點(diǎn)同樣安裝防逆流裝置,監(jiān)控過(guò)程同上,只是測(cè)量點(diǎn)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(tái)配電變壓器的低壓側(cè)各安裝一臺(tái)逆功率監(jiān)控綜合裝置(戶內(nèi)安裝) 。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電變壓器的低壓

7、側(cè)電流電壓和功率方向、幅值,發(fā)生不正常運(yùn)行工況時(shí)(過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、欠電壓) ,裝置報(bào)警;發(fā)生逆功率或者逆功率恢復(fù)時(shí),通過(guò)防逆流裝置對(duì)光伏電源的控制點(diǎn)開(kāi)關(guān)(一般為交流接觸器)進(jìn)行控制。本裝置還提供通訊接口,通過(guò)CAN總線網(wǎng)絡(luò)把相關(guān)信息和控制命令與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)連接。逆功率監(jiān)控綜合裝置的外圍設(shè)備(如電流互感器、熔斷器、避雷器、交流接觸器) ,根據(jù)圖樣設(shè)自行安裝在現(xiàn)場(chǎng)的低壓配電柜內(nèi)(裝置戶內(nèi)安裝) 。3防逆流裝置原理防逆流裝置需要有測(cè)量電流和電壓輸入,裝置投入運(yùn)行后,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電變壓器低壓側(cè)的三相電流、電壓,判斷功率大小和方向,然后根據(jù)2. 2節(jié)所述的主要運(yùn)行方式及控制要求進(jìn)行控制。4防逆流裝置的安裝

8、因?yàn)榉滥媪餮b置需要檢測(cè)配電變壓器低壓側(cè)的電流信號(hào)和電壓信號(hào)(圖4) ,所以根據(jù)實(shí)際情況可分為2種安裝方式。a) 裝置可安裝在高壓開(kāi)關(guān)柜中,這樣便于防逆流裝置就近采集配電變壓器低壓側(cè)的電流、電壓信號(hào)。防逆流裝置輸出的干節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)信號(hào)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(kāi)關(guān)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(cè)的電流信號(hào)和電壓信號(hào)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(hào)線的路由不同。5結(jié)論上述防逆流裝置在光伏發(fā)電工程中成功應(yīng)用,現(xiàn)運(yùn)行一年左右,運(yùn)行穩(wěn)定。排除了光伏系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的逆向電流輸入,降低了光伏系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響。但是,防逆流裝置啟動(dòng)