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    成功案例

    光伏并網(wǎng)柜保護(hù)監(jiān)測(cè)解決方案

    安科瑞 華楠

    1光伏并網(wǎng)柜簡(jiǎn)介

    分布式并網(wǎng)光伏系統(tǒng)是利用光伏組件將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式,并且能一定程度保證發(fā)電的穩(wěn)定性、可靠性及供給配電網(wǎng)電能質(zhì)量,是一種新型的、環(huán)保型且具有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展前景的發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)在用戶所在場(chǎng)地或附近建設(shè)運(yùn)行,以用戶側(cè)自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)且在配電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設(shè)施。它能夠就近逐步解決用戶的用電問題,通過并網(wǎng)送去實(shí)現(xiàn)供電差額的補(bǔ)償與外送。光伏電源處于用戶側(cè),發(fā)電供給當(dāng)?shù)卣?fù)荷,可以合理減少對(duì)電網(wǎng)供電的依賴,減少線路損耗。通過借助建筑物表面,將光伏蓄電池作為建筑材料,從而合理地增加光伏電站的占地面積。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模較小,可以根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行建設(shè),建設(shè)區(qū)域選擇性較大,在未來能源綜合利用發(fā)展中有很大的發(fā)展空間。

    并網(wǎng)柜主要由刀閘、斷路器及有關(guān)的控制元件組成,由于其連接發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng),安裝有完備的并網(wǎng)保護(hù)裝置,起到發(fā)電機(jī)并網(wǎng)作用,而被稱為“并網(wǎng)柜”。 光伏并網(wǎng)柜作為光伏電站的總出口存在于光伏系統(tǒng)中,是連接光伏電站和電網(wǎng)的配電裝置,可以保護(hù)、計(jì)量光伏發(fā)電的總量,方便故障檢修管理,提高發(fā)電系統(tǒng)的**性和經(jīng)濟(jì)效益。具備檢失壓分閘、檢有壓合閘、過流保護(hù)、過電壓保護(hù)、孤島保護(hù)、防逆流保護(hù)、諧波治理、無功補(bǔ)償?shù)?/span>全方面多項(xiàng)保護(hù)功能,同時(shí)具備顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)指示,被廣泛運(yùn)用光伏發(fā)電系統(tǒng),與光伏并網(wǎng)逆變器配套使用可組成一套完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)解決方案。

    2光伏并網(wǎng)柜綜合監(jiān)測(cè)解決方案

    光伏并網(wǎng)柜在運(yùn)行中,會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)電壓、頻率等方面的波動(dòng)對(duì)本站造成沖擊、負(fù)荷過高等現(xiàn)象,不僅會(huì)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備造成損壞還會(huì)威脅到維護(hù)人員的生命**。諧波問題是光伏發(fā)電的主要問題,光伏發(fā)電使用交、直流逆變器,由于逆變器是通過半導(dǎo)體功率開關(guān)的開通和關(guān)斷作用,把直流電轉(zhuǎn)變交流電,在此環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生諧波問題。另外由于光伏項(xiàng)目的不確定性,造成輸出功率的隨機(jī)波動(dòng),導(dǎo)致電網(wǎng)頻率偏差、電壓波動(dòng)與閃變等。

    針對(duì)上述情況,本解決方案利用防孤島保護(hù)裝置采集并網(wǎng)電壓、頻率及電網(wǎng)進(jìn)線電流等信號(hào),當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時(shí),快速切除并網(wǎng)點(diǎn),使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離。同時(shí)配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)電壓諧波、電壓波動(dòng)與閃變、頻率偏差、電壓不平衡度、電壓暫降/暫升/短時(shí)中斷等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過這兩種設(shè)備在光伏并網(wǎng)柜中的使用,為電網(wǎng)的可靠運(yùn)行提供保障。本解決方案設(shè)備配置方案如表一。

    表一 配置方案

    裝置名稱

    產(chǎn)品型號(hào)

    應(yīng)用功能

    防孤島保護(hù)裝置

    AM5SE-IS

    逆功率保護(hù)、頻率突變跳閘、有壓自動(dòng)合閘等保護(hù)功能

    電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置

    APView500

    并網(wǎng)柜電能質(zhì)量監(jiān)測(cè),包括電壓諧波、電壓波動(dòng)與閃變、頻率偏差、電壓不平衡度、電壓暫降/暫升/短時(shí)中斷

    3產(chǎn)品簡(jiǎn)介

    3.1 AM5SE-IS微機(jī)保護(hù)裝置

     

    AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置主要適用于35kV10kV及低壓380V光伏發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時(shí),可以快速切除并網(wǎng)點(diǎn),使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離,保證整個(gè)電站和相關(guān)維護(hù)人員的生命**。

    ? 技術(shù)參數(shù)

    參數(shù)類型

    指標(biāo)

    額定數(shù)據(jù)

    工作電源

    AC/DC 220VAC/DC 110V,允許偏差±20

    交流電壓

    380V/220V100V/57.74V

    交流電流

    5A1A

    額定頻率

    50Hz60Hz

    功耗

    整機(jī)功耗

    15W

    交流電壓回路

    ≤0.5VA/相(100V

    交流電流回路

    ≤0.5VA/相(5A

    定值誤差

    電流/電壓定值誤差

    ≤±3%

    頻率定值誤差

    ≤±0.02Hz

    定時(shí)限時(shí)間誤差

    2s內(nèi), ≤±40ms>2s, 2%整定值±40ms

    反時(shí)限時(shí)間誤差

    ≤±5%±40ms

    測(cè)量精度

    模擬量精度

    電流、電壓、功率因數(shù)<0.5%,功率<0.5%,頻率≤0.1Hz

    順序記錄分辨率(SOE

    實(shí)驗(yàn)條件下:2ms;通常條件下:1ms

    遙脈分辨率

    2ms

    功耗

    運(yùn)行溫度

    -10℃~+55

    存儲(chǔ)溫度

    -25+70℃

    相對(duì)濕度

    相對(duì)濕度≤95%

    大氣壓力

    86110kPa

     

     

    ? 主要功能

    型號(hào)

    AM5SE-IS

    電流采集

    8

    電壓采集

    6

    開關(guān)量采集

    20

    繼電器輸出

    10

    保護(hù)功能

    三段式過流保護(hù)(可經(jīng)低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖)

    反時(shí)限過流保護(hù)(可經(jīng)低電壓閉鎖)

    兩段式零序I01過流(可帶方向閉鎖)/I01反時(shí)限過流保護(hù)

    兩段式零序I02過流(可帶方向閉鎖)/I02反時(shí)限過流保護(hù)

    低電壓保護(hù)(跳閘/告警)

    過電壓保護(hù)(跳閘/告警)

    零序過壓保護(hù)(跳閘/告警)

    頻率保護(hù)(低頻減載/高頻保護(hù))

    頻率突變跳閘

    有壓自動(dòng)合閘

    重合閘

    后加速過流保護(hù)(可經(jīng)低電壓閉鎖)

    過負(fù)荷跳閘/告警

    PT斷線告警

    控制回路斷線告警

    檢同期

    FC閉鎖

    非電量跳閘/告警

    CT斷線告警

    檢修狀態(tài)閉鎖

    通訊規(guī)約

    ModBus-RTU TCP Modbus-RTU

    IEC60870-5-103 TCP IEC60870-5-103

    通訊功能

    RS485接口

    雙以太網(wǎng)接口

    輔助功能

    故障錄波

    GPS對(duì)時(shí)

    24-20mA輸出

     

     

     

    ? 外形及開孔尺寸





    ? 安裝方法

    裝置采用面板嵌入式安裝,首先在屏體面板上按開孔尺寸開孔,如圖1。再將裝置按圖2所示放入開孔中,直到裝置面板靠住機(jī)柜的面板。將支架放置于機(jī)柜面板的內(nèi)部(上下各有一個(gè)支架),如圖3,旋轉(zhuǎn)4個(gè)固定螺絲,使裝置牢固固定在機(jī)柜面板上,然后蓋上4個(gè)翻蓋即可。(翻蓋上方有小缺口,拆卸時(shí)需用一字螺絲刀插入小缺口將翻蓋取下。)


     

    3.2 APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置

     

    APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測(cè)、電壓不平衡度監(jiān)測(cè)、事件記錄、測(cè)量控制等功能為一體,能夠滿足通過0.4-35kV電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)要求,廣泛適用于工業(yè)廠房、商業(yè)屋頂、物流基地、機(jī)場(chǎng)交通、高速服務(wù)區(qū)等行業(yè)的分布式光伏并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)。

    ? 技術(shù)參數(shù)

    參數(shù)類型

    指標(biāo)

    額定數(shù)據(jù)

    工作電源

    AC/DC220AC/DC110VDC48V,允許偏差±20

    交流電壓

    57.74V/100V220V/380V

    交流電流

    5A1A

    額定頻率

    50Hz

    功耗

    整機(jī)功耗

    15W

    交流電壓回路

    ≤0.5VA/

    交流電流回路

    ≤0.5VA/

    工作環(huán)境

    正常工作溫度

    -10℃~+45

    極限工作溫度

    -20℃~+55

    貯存溫度

    -40℃~+70

    相對(duì)濕度

    5%95%

    大氣壓力

    86kPa106kPa

    海拔

    2500

    防護(hù)等級(jí)

    IP51

     

    ? 監(jiān)測(cè)精度

    基本功能

    **度

    穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)

    電壓**值

    ±0.1%

    電流**值

    ±0.1%

    有功、無功、視在功率

    ±0.2%

    功率因數(shù)

    ±0.5%

    電能

    0.2級(jí)

    電壓偏差

    0.01%

    頻率偏差

    ±0.001Hz

    三相不平衡

    電壓不平衡度

    ±0.15%

    電流不平衡度

    ±1%

    諧波

    (2-63)

    電壓諧波**值

    諧波大于1%標(biāo)稱值:誤差小于5%設(shè)定值;

    諧波小于1%標(biāo)稱值:誤差小于0.05%標(biāo)稱電壓值

    電流諧波**值

    諧波大于3%標(biāo)稱值:誤差小于5%設(shè)定值;

    諧波小于3%標(biāo)稱值:誤差小于0.15%標(biāo)稱電壓值

    間諧波

    (0.5-63.5)

    電壓間諧波**值

    諧波大于1%標(biāo)稱值:誤差小于5%設(shè)定值;

    諧波小于1%標(biāo)稱值:誤差小于0.05%標(biāo)稱電壓值

    電流間諧波**值

    諧波大于3%標(biāo)稱值:誤差小于5%設(shè)定值;

    諧波小于3%標(biāo)稱值:誤差小于0.15%標(biāo)稱電壓值

    電壓閃變

    ±5%

    電壓波動(dòng)

    ±0.5%

    手動(dòng)錄波及定時(shí)錄波

    采樣點(diǎn)可設(shè)/周波

    暫態(tài)數(shù)據(jù)

    事件類型

    電壓暫降

    0.2%

    電壓暫升

    0.2%

    短時(shí)中斷

    0.2%

    暫態(tài)事件錄波

    1024點(diǎn)/周波

    瞬態(tài)

    電壓瞬態(tài)

    20us

    電流瞬態(tài)

    20us

    瞬態(tài)錄波

    1024點(diǎn)/周波

    對(duì)時(shí)

    IRIG-B

    對(duì)時(shí)**精度:±1ms,時(shí)鐘守時(shí)精度±1s/24h

    SNTP

    對(duì)時(shí)**精度:±1ms,時(shí)鐘守時(shí)精度±1s/24h

     

     

    ? 基本功能

    基本功能

           穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)

    電壓、電流**值

    頻率顯示

    基波相角及矢量圖

    實(shí)時(shí)電壓電流波形顯示(顯示通道可配置)

    有功、無功、視在功率、功率因數(shù)

    正向有功、反向有功、正向無功、反向有功電能

    電壓、電流序分量

    電流、電壓不平衡度

    電壓偏差

    頻率偏差

    峰值因子

    諧波

    (2-63)

    電壓、電流諧波**值

    電壓、電流諧波含有率

    電壓、電流諧波總畸變(THD)

    電流總需求畸變(TDD)

    電壓、電流諧波相角

    K因子

    奇次諧波畸變率

    偶次諧波畸變率

    各次諧波電能

    各次諧波功率

    間諧波

    (0.5-63.5)

    電壓、電流間諧波**值

    電壓、電流間諧波含有率

    電壓閃變(短閃變、長(zhǎng)閃變)

    電壓波動(dòng)

    暫態(tài)數(shù)據(jù)

    電壓中斷

    電壓暫降

    電壓暫升

    瞬態(tài)

    電壓瞬態(tài)

    電流瞬態(tài)

    事件記錄

    暫態(tài)事件

    暫態(tài)事件越限觸發(fā)

    穩(wěn)態(tài)事件

    穩(wěn)態(tài)事件越限觸發(fā)

    工作日志

    記錄裝置工作信息

    事件記錄按照事件的時(shí)間標(biāo)簽排序

    故障錄波

    事件觸發(fā)錄波

    故障波形前后周期可設(shè)置

    手動(dòng)觸發(fā)錄波

    錄波采樣點(diǎn)數(shù)可設(shè)置

    定時(shí)觸發(fā)錄波

    錄波采樣點(diǎn)數(shù)可設(shè)置

    上位機(jī)觸發(fā)錄波

    錄波采樣點(diǎn)數(shù)可設(shè)置

    通訊

    IEC61850

    Modbus-RTU

    Modbus-TCP

    WebServer

    打印機(jī)接口

    對(duì)時(shí)

    GPS對(duì)時(shí)(IRIG-B)

    SNTP

     

    手動(dòng)對(duì)時(shí)

     

    硬件資源

    模擬量輸入AI

    8個(gè)/16個(gè)

     

    干接點(diǎn)出口DO

    16個(gè)

    開關(guān)量出口接口用戶可自由配置

    開關(guān)量輸入DI

    22個(gè)

    需要外接電源

    USB接口

    1個(gè)

    用于維護(hù)與文件導(dǎo)出

    RS485

    2個(gè)

     

    RS232

    1個(gè)

     

    GPS對(duì)時(shí)接口

    1個(gè)

     

    以太網(wǎng)接口

    4個(gè)

    面板1(維護(hù))+背部3

    注:表示標(biāo)配功能,表示可選功能

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    ? 外形及開孔尺寸

    本裝置為嵌入式安裝方式,可以集中安裝于控制室的屏或柜上,也可分散安裝于開關(guān)柜上。

       

                         

     

    4、 典型方案

    4.1 0.4kV光伏發(fā)電項(xiàng)目系統(tǒng)上圖

    1、配電室上圖方案


     

    一次系統(tǒng)上圖

    2、方案設(shè)計(jì)


     

    一次方案設(shè)計(jì)圖

     

    4.2 10kV光伏發(fā)電項(xiàng)目系統(tǒng)上圖

    1、配電室上圖方案

     

    10kV市電一次系統(tǒng)圖

     

    一次系統(tǒng)上圖

     

     

     

     

    2、方案設(shè)計(jì)

     

    一次方案設(shè)計(jì)圖


          


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