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光伏并網(wǎng)柜保護(hù)監(jiān)測解決方案

來源:安科瑞電氣股份有限公司   2023年01月13日 09:02  

光伏并網(wǎng)保護(hù)監(jiān)測解決方案

1光伏并網(wǎng)柜簡介

分布式并網(wǎng)光伏系統(tǒng)是利用光伏組件將太陽能直接轉(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)保型且具有長遠(yuǎn)發(fā)展前景的發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)在用戶所在場地或附近建設(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)刎?fù)荷,可以有效減少對電網(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,從而有效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)的安全性和經(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)榷囗?xiàng)保護(hù)功能,同時具備顯示光伏發(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)測解決方案

光伏并網(wǎng)柜在運(yùn)行中,會出現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)電壓、頻率等方面的波動對本站造成沖擊、負(fù)荷過高等現(xiàn)象,不僅會對電網(wǎng)設(shè)備造成損壞還會威脅到維護(hù)人員的生命安全。諧波問題是光伏發(fā)電的最主要問題,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)變成交流電,在此環(huán)節(jié)會產(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,導(dǎo)致電網(wǎng)頻率偏差、電壓波動與閃變等。

針對上述情況,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,當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時,快速切除并網(wǎng)點(diǎn),使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離。同時配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置對電壓諧波、電壓波動與閃變、頻率偏差、電壓不平衡度、電壓暫降/暫升/短時中斷等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。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

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、有壓自動合閘等保護(hù)功能

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

APView500

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

3產(chǎn)品簡介

3.1 AM5SE-IS微機(jī)保護(hù)裝置


image.png image.png

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,可以快速切除并網(wǎng)點(diǎn),使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離,保證整個電站和相關(guān)維護(hù)人員的生命安全。

? 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xsj誤差

2s內(nèi), ≤±40ms>2s, 2%整定值±40ms

反時XSJ誤差

≤±5%±40ms

測量精度

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

存儲溫度

-25+70℃

相對濕度

相對濕度≤95%

大氣壓力

86110kPa























? 主要功能

型號

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反時限過流保護(hù)

兩段式零序I02過流(可帶方向閉鎖)/I02反時限過流保護(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對時

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(上下各有一個支架),如圖3,旋轉(zhuǎn)4個固定螺絲,使裝置牢固固定在機(jī)柜面板上,最后蓋上4個翻蓋即可。(翻蓋上方有小缺口,拆卸時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)測裝置

APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度監(jiān)測、事件記錄、測量控制等功能為一體,能夠滿足通過0.4-35kV電壓等級并網(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。

? 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

相對濕度

5%95%

大氣壓力

86kPa106kPa

海拔

2500

防護(hù)等級

IP51

? 監(jiān)測精度

基本功能

精確度

穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)

電壓有效值

±0.1%

電流有效值

±0.1%

有功、無功、視在功率

±0.2%

功率因數(shù)

±0.5%

電能

0.2

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)

電壓諧波有效值

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

電流諧波有效值

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)

電壓間諧波有效值

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

電流間諧波有效值

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

±0.5%

手動錄波及定時錄波

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

對時

IRIG-B

對時絕對精度:±1ms,時鐘守時精度±1s/24h

SNTP

對時絕對精度:±1ms,時鐘守時精度±1s/24h

? 基本功能

基本功能

      穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)

電壓、電流有效值

頻率顯示

基波相角及矢量圖

實(shí)時電壓電流波形顯示(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、電流諧波有效值

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、電流間諧波有效值

電壓、電流間諧波含有率

電壓閃變(短閃變、長閃變)

電壓波動

暫態(tài)數(shù)據(jù)

電壓中斷

電壓暫降

































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

手動觸發(fā)錄波

錄波采樣點(diǎn)數(shù)可設(shè)置

定時觸發(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

對時

GPS對時(IRIG-B)

SNTP


手動對時


硬件資源

模擬量輸入AI

8/16


干接點(diǎn)出口DO

16

開關(guān)量出口接口用戶可自由配置

開關(guān)量輸入DI

22

需要外接電源

USB接口

1

用于維護(hù)與文件導(dǎo)出

RS485

2


RS232

1


GPS對時接口

1


以太網(wǎng)接口

4

面板1(維護(hù))+背部3

注:表示標(biāo)配功能,表示可選功能

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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