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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