光伏电站中的逆功率保护功能.doc

电 气 技 术 与 自 动 化 黄 海 光 伏 电 站 中 的 逆 功 率 保 护 功 能M achine B uild ing A utom ation, O c t 2010, 39 5 159 161 159 光 伏 电 站 中 的 逆 功 率 保 护 功 能黄 海 南 京 友 成 电 力 工 程 有 限 公 司 , 江 苏 南 京 21 001 7 摘 要 概 述 了 可 再 生 能 源 光 伏 发 电 技 术 的 现 状 , 重 点 介 绍 了 光 伏 发 电 用 户 侧 并 网 系 统 中 的 防 逆 流 装 置 的 应 用 。 逆 功 率 保 护 装 置 是 不 可 逆 并 网 系 统 中 的 重 要 组 成 部 分 , 大 多 数 小 型 光 伏 电 站 接 入 电 压 等 级 为 0. 4 kV 的 低 压 电 网 , 基 本 为 用 户 侧 自 备 式 电 源 系 统 , 自 发 自 用 , 不 向 中 压 电 网 或 高 压 电 网 馈 电 。 这 样 , 逆 功 率 保 护 功 能 成 为 有 效 防 止 光 伏 系 统 向 电 网 馈 电 , 保 证 电 网 品 质 的 重 要 手 段 。关 键 词 光 伏 ; 逆 功 率 保 护 ; 低 压 电 网 ; 防 逆 流中 图 分 类 号 TM 71 文 献 标 志 码 B 文 章 编 号 16 71 527 6 2 010 0 5 01 59 0 3R everse Pow er Pro tect ion Function of PV Pow er Sta tionH UANG H a i N an jng Youcheng P ow er E ng ineer ing C o. , Ltd. , N an jing 21 00 17, C hinaA bs trac Th is a rt ic le ou t line s the p re se n t s itua tion o f reg ene ra tive ene rgy so la r p ho to vo lta ic te ch no logy, fo cuses its a tten tion o n the ap p lica t io ns o f an t i re flux de v ice in P V g rid con nec ted system on the use r s id e. Reve rse powe r p ro te ct io n de v ice is an i p o rtan t com po nen t o f irre ve rs ib le PV g rid conne cted system, m os t sm a ll sca le p ho to vo lta ic p ow e r p lan ts sw itch in 0. 4 kV low vo ltage g rid and a rese lf con ta in ed powe r supp ly sys tem o f the use r side, the powe r wh ich they ge ne ra te is fo r the ir ow n us ing, no t to b e fed in to m ed iumvo ltag e pow e r g rid o r h ig h vo ltage p owe r g rid. In th is wa y, re ve rse powe r p ro tec tion func tion can p reve n t the PV system fe ed ing the powe r to e lec trif ied w ire n e tting to e nsu re pow e r q ua lity a va ilab ly.K ey w o rd s P V p ho tovo lta ic; reve rse powe r p ro tec tion; low vo lta ge ne two rk; an ti re flux0 引 言随 着 国 家 对 新 能 源 尤 其 是 光 伏 发 电 的 支 持 力 度 逐 渐 增 大 , 国 内 光 伏 并 网 工 程 逐 渐 增 多 。 2 00 9 年 3 月 2 6 日 , 财 政 部 出 台 了 太 阳 能 光 电 建 筑 应 用 财 政 补 助 资 金 管 理 暂 行 办 法 ∀ , 结 束 了 长 期 以 来 我 国 太 阳 能 企 业 未 享 受 国 家 补 贴 的 历 史 。 同 年 7 月 , 财 政 部 、 科 技 部 、 国 家 能 源 局 联 合 下 发 了 金 太 阳 示 范 工 程 财 政 补 助 资 金 管 理 暂 行 办 法 ∀ 。 一 系 列 的 政 策 导 向 使 国 内 光 伏 工 程 如 雨 后 春 笋 般 涌 现 出 来 , 财 政 部 、 科 技 部 、 国 家 能 源 局 已 确 定 纳 入 金 太 阳 示 范 工 程 的 项 目 共 计 6 00 多 MW。 中 国 正 从 一 个 全 球 最 大 的 光 伏 电 池 生 产 国 向 光 伏 市 场 应 用 转 变 。1 光 伏 接 入 标 准 的 技 术 要 求现 阶 段 , 国 家 针 对 光 伏 发 电 系 统 平 衡 部 件 的 标 准 还 不 完 善 , 如 光 伏 并 网 逆 变 器 等 国 家 标 准 还 没 有 出 台 。 对 整 个 光 伏 系 统 的 检 测 及 电 网 接 入 的 标 准 就 更 加 欠 缺 了 。 2009年 7 月 , 国 家 电 网 公 司 印 发 了 国 家 电 网 公 司 光 伏 电 站 接 入 电 网 技 术 规 定 试 行 ∀ 的 通 知 , 规 定 了 光 伏 电 站 接 入 电 网 的 一 般 技 术 要 求 。 规 定 要 求 当 光 伏 电 站 设 计 为 不 可 逆 并 网 方 式 时 , 应 配 置 逆 功 率 保 护 设 备 。 当 检 测 到 逆 向 电 流 超 过 额 定 输 出 的5 时 , 光 伏 电 站 应 在 0. 5 2 s内 停 止 向 电 网 线 路 送 电 。 所以 , 防 逆 流 保 护 装 置 是 光 伏 电 站 不 可 或 缺 的 一 部 分 。 下 面 通过 一 个 工 程 实 例 说 明 逆 功 率 保 护 装 置 的 应 用 。2 防 逆 流 装 置 的 应 用2. 1 工 程 概 况光 伏 并 网 供 电 系 统 , 与 其 公 众 电 网 配 电 系 统 由 两 台 1 0 kV / 0. 4 kV 配 电 变 压 器 供 电 一 起 并 网 供 电 , 如 图1 所 示 。 鉴 于 此 次 项 目 对 于 负 荷 变 化 控 制 有 特 殊 要 求 ,图 1 系 统 配 置 图作 者 简 介 黄 海 1962 , 男 , 江 苏 扬 州 人 , 工 程 师 , 大 专 , 研 究 方 向 为 智 能 控 制 。电 气 技 术 与 自 动 化 黄 海 光 伏 电 站 中 的 逆 功 率 保 护 功 能一 方 面 需 要 供 电 部 门 保 证 用 户 的 供 电 品 质 和 可 靠 性 , 同 时 使 光 伏 电 源 能 正 常 工 作 , 充 分 发 挥 清 洁 能 源 经 济 效 益 和 试 验 示 范 作 用 。 另 一 方 面 , 光 伏 电 源 的 运 行 不 应 影 响 配 电 系 统 的 安 全 , 不 允 许 光 伏 电 源 通 过 配 电 变 压 器 向 电 力 系 统 倒 送 电 , 同 时 最 科 学 合 理 使 用 光 伏 电 源 供 电 , 减 少 用 户 用 电 成 本 。 因 此 , 需 要 对 光 伏 电 源 进 行 安 全 控 制 。本 期 工 程 的 任 务 是 对 配 电 变 压 器 的 低 压 侧 进 行 实 时 监 测 ; 对 光 伏 电 源 进 行 必 要 的 控 制 。 采 用 专 门 为 其 设 计 的 微 机 装 置 和 控 制 电 路 , 这 样 可 以 保 证 保 护 动 作 快 速 性 和 控 制 的 准 确 性 。2. 2 配 电 系 统 运 行 方 式 及 光 伏 并 网 电 源 供 电 技 术 控 制 要 求本 次 项 目 由 两 台 公 众 电 网 的 配 电 变 压 器 和 光 伏 供 电 系 统 同 时 向 负 荷 端 供 电 , 光 伏 供 电 系 统 提 供 1 个 并 网 点 。 采 用 逆 功 率 监 控 综 合 装 置 以 下 简 称 防 逆 流 装 置 对 三 相 交 流 电 网 进 行 实 时 监 测 , 根 据 供 电 回 路 的 功 率 流 向 , 对 光 伏 并 网 发 电 进 行 必 要 的 控 制 。 如 图 2 所 示 。a 检 测 交 流 电 网 AC 3 80 V, 50 H z 供 电 回 路 三 相 电压 、 电 流 测 量 点 ∃ , 判 断 功 率 流 向 和 功 率 大 小 。 如 果 电 网 供 电 回 路 出 现 逆 功 率 现 象 , 防 逆 流 装 置 立 即 把 光 伏 并 网 系 统 中 接 入 点 断 开 控 制 点 。b 逆 功 率 恢 复 的 控 制 当 防 逆 流 装 置 检 测 到 逆 功 率 ,切 断 光 伏 供 电 回 路 后 , 若 测 量 点 ∃ 逆 功 率 消 失 , 并 且 检 测到 负 荷 功 率 测 量 点 ∃ 的 正 向 功 率 大 于 某 一 合 理 门 槛 值 可 设 定 二 次 值 , 单 位 W 时 , 防 逆 流 装 置 把 光 伏 并 网 系 统 中 接 入 点 合 上 控 制 点 。图 2 防 逆 流 系 统 原 理 框 图c 如 装 置 首 次 通 电 , 重 新 对 负 载 送 电 过 程 中 , 防 逆 流 开 关 控 制 点 处 于 断 开 状 态 , 防 逆 流 装 置 如 果 检 测 到 测 量 点 ∃ 的 电 压 为 正 常 供 电 电 压 , 防 逆 流 装 置 把 光 伏 并 网 系 统 中 接 入 点 合 上 控 制 点 , 光 伏 并 网 系 统 处 于 待 机 并 网 状 态 。d 若 测 量 点 ∃ 出 现 电 压 过 高 、 或 者 电 压 过 低 、 电 流 过高 通 过 设 置 参 数 整 定 , 则 逆 功 率 监 控 装 置 在 液 晶 显 示 上 发 报 警 信 息 , 可 通 过 通 讯 把 报 警 信 息 上 传 。注 测 量 点 发 生 逆 功 率 或 者 逆 功 率 恢 复 时 , 通 过 防 逆 流 装 置 对 光 伏 电 源 的 控 制 点 开 关 一 般 为 交 流 接 触 器 进 行 控 制 。本 装 置 还 提 供 通 讯 接 口 , 通 过 CAN 总 线 网 络 把 相 关 信 息 和 控 制 命 令 与 后 台 监 控 系 统 连 接 。逆 功 率 监 控 综 合 装 置 的 外 围 设 备 如 电 流 互 感 器 、 熔 断 器 、 避 雷 器 、 交 流 接 触 器 , 根 据 图 样 设 自 行 安 装 在 现 场的 低 压 配 电 柜 内 装 置 户 内 安 装 。3 防 逆 流 装 置 原 理防 逆 流 装 置 需 要 有 测 量 电 流 和 电 压 输 入 , 装 置 投 入 运行 后 , 实 时 监 测 配 电 变 压 器 低 压 侧 的 三 相 电 流 、 电 压 , 判 断 功 率 大 小 和 方 向 , 然 后 根 据 2. 2 节 所 述 的 主 要 运 行 方 式 及 控 制 要 求 进 行 控 制 。4 防 逆 流 装 置 的 安 装因 为 防 逆 流 装 置 需 要 检 测 配 电 变 压 器 低 压 侧 的 电 流 信 号 和 电 压 信 号 图 4 , 所 以 根 据 实 际 情 况 可 分 为 2 种 安 装 方 式 。a 装 置 可 安 装 在 高 压 开 关 柜 中 , 这 样 便 于 防 逆 流 装 置 就 近 采 集 配 电 变 压 器 低 压 侧 的 电 流 、 电 压 信 号 。 防 逆 流 装 置 输 出 的 干 节 点 开 关 信 号 输 送 给 光 伏 电 站 交 流 配 电 柜 中 的 交 流 接 触 器 , 控 制 交 流 接 触 器 的 通 断 。图 4 低 压 侧 连 接 指 示 图b 如 果 高 压 开 关 柜 不 具 备 安 装 条 件 , 防 逆 流 装 置 也可 安 装 在 光 伏 电 站 交 流 配 电 柜 中 , 但 是 需 要 把 配 电 变 压 器低 压 侧 的 电 流 信 号 和 电 压 信 号 采 集 到 交 流 配 电 柜 中 。 2 种 安 装 方 式 区 别 在 于 安 装 位 置 不 同 以 及 信 号 线 的 路 由 不 同 。5 结 论上 述 防 逆 流 装 置 在 光 伏 发 电 工 程 中 成 功 应 用 , 现 运 行 一 年 左 右 , 运 行 稳 定 。 排 除 了 光 伏 系 统 对 电 网 的 逆 向 电 流 输 入 , 降 低 了 光 伏 系 统 对 电 网 的 影 响 。 但 是 , 防 逆 流 装 置 启 动 使 光 伏 系 统 处 于 停 止 工 作 状 态 , 造 成 巨 大 的 能 源 浪 费 。 为 了 更 高 效 的 使 用 太 阳 能 新 能 源 发 出 的 绿 色 电 力 , 光 伏 电 站 尽 量 设 计 成 可 中 压 或 高 压 并 网 的 方 式 , 或 者 配 电 变压 器 低 压 侧 有 足 够 大 的 负 荷 把 光 伏 电 量 消 耗 掉 , 减 少 防 逆流 装 置 的 启 用 。 现 阶 段 , 防 逆 流 装 置 还 是 光 伏 发 电 的 重 要组 成 部 分 。参 考 文 献 [ 1] 崔 荣 强 , 赵 春 江 , 吴 达 成 . 并 网 太 阳 能 光 伏 发 电 系 统 [ M ] . 北 京 北 京 化 学 工 业 出 版 社 , 2007.[ 2] 王 长 贵 , 王 斯 成 . 太 阳 能 光 伏 发 电 实 用 技 术 [ M ] . 北 京 北 京化 学 工 业 出 版 社 , 2005.收 稿 日 期 2010 03 12