關(guān)于電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置在某工廠(chǎng)分布式光伏項目的應用分析

上海特斯拉工廠(chǎng)是一個(gè)位于上海市浦東新區的工廠(chǎng)，占地面積約為86萬(wàn)平方米。上海特斯拉工廠(chǎng)主要以生產(chǎn)Model 3和Model Y為主，同時(shí)也包括動(dòng)力電池和電機組裝車(chē)間以及一個(gè)研發(fā)中心。工廠(chǎng)采用了智能化的生產(chǎn)線(xiàn)和新的制造技術(shù)，是一個(gè)集智能化、自動(dòng)化于一體的現代化工廠(chǎng)，為特斯拉在全球的發(fā)展提供了重要的支持。

本項目在原有的10/0.4kV系統上新增分布式光伏并網(wǎng)。配電系統原有高壓柜4臺、變壓器4臺、低壓柜31臺。本項目采用0.4kV并網(wǎng)，設計1#并網(wǎng)電和2#并網(wǎng)點(diǎn)，光伏并網(wǎng)接入位于原有低壓配電柜出線(xiàn)開(kāi)關(guān)，供電系統圖及并網(wǎng)柜位置如圖1所示。

圖1 配電系統一次系統圖

光伏發(fā)電屬于清潔能源，但其電能質(zhì)量并不穩定，由于光伏發(fā)電的不確定性可能會(huì )導致輸出功率的隨機波動(dòng)，進(jìn)而導致電網(wǎng)頻率偏差、電壓暫升暫降、電壓短時(shí)中斷、電壓波動(dòng)與閃變等電能質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)光伏發(fā)電使用交直流逆變器，在此環(huán)節會(huì )產(chǎn)生諧波問(wèn)題，還伴隨直流分量流入供電系統。

這些電能質(zhì)量問(wèn)題可能會(huì )對工廠(chǎng)造成以下影響：

電壓波動(dòng)和閃變：可能會(huì )導致電機設備運行不穩定，影響生產(chǎn)線(xiàn)的正常運行。

諧波污染：可能會(huì )干擾電子元件的正常工作，導致設備故障或損壞。

電壓暫降和短時(shí)中斷：導致設備停機或損壞，影響生產(chǎn)線(xiàn)的正常運行。

頻率偏差：可能會(huì )影響電機設備的正常運行，導致生產(chǎn)線(xiàn)的停滯或損壞。

通過(guò)在線(xiàn)電能質(zhì)量監測裝置可以監測、分析、評估監測點(diǎn)的電能質(zhì)量，包括電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監測、電能質(zhì)量事件告警、錄波、數據統計、評估分析等功能,及時(shí)發(fā)現并解決電能質(zhì)量問(wèn)題，提高光伏發(fā)電的效率和穩定性，同時(shí)保障電力系統的安全與穩定運行。

在光伏項目中，孤島效應是一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。當電網(wǎng)側停電時(shí)，光伏側仍然處于正常發(fā)電狀態(tài)，并向電網(wǎng)側送電，形成了孤島效應。這給電網(wǎng)側的檢修人員帶來(lái)了很大的安全威脅。防孤島保護裝置可以及時(shí)切斷光伏系統與電網(wǎng)的連接，避免孤島效應的產(chǎn)生，從而保護檢修人員的安全。此外，防孤島保護裝置還可以在電網(wǎng)出現故障時(shí)，迅速切斷光伏系統與電網(wǎng)的連接，避免設備受到損壞，并在故障解除后自動(dòng)恢復并網(wǎng)，確保了光伏項目的穩定運行。

本項目要求并網(wǎng)點(diǎn)具有低壓低于50%Un時(shí)0.1s閉鎖發(fā)電、檢有壓85%Un自動(dòng)并網(wǎng)功能，同時(shí)實(shí)時(shí)監測并網(wǎng)點(diǎn)電壓諧波、直流分量、電壓偏差等電能質(zhì)量。需要將1#并網(wǎng)點(diǎn)、2#并網(wǎng)點(diǎn)的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率以及防孤島保護相關(guān)數據和電能質(zhì)量數據上傳至特斯拉220kV變電站，再通過(guò)站內原有調度數據網(wǎng)上傳至調度中心。

同時(shí)光伏發(fā)電站項目還應滿(mǎn)足以下相關(guān)規定。

根據《光伏發(fā)電站接入電力系統的技術(shù)規定》GB/T 19964-2012的相關(guān)要求，光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要裝設滿(mǎn)足《電能質(zhì)量檢測設備通用要求》GB/T 19862-2005標準要求的A類(lèi)電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置，并且監測點(diǎn)需要放置在并網(wǎng)點(diǎn)。該裝置需要對光伏電站可能引起的諧波、電壓偏差、頻率偏差、電壓波動(dòng)和閃變、三相不平衡度、注入電網(wǎng)直流分量進(jìn)行在線(xiàn)監測，并且需要具備通訊接口，能夠遠傳電能質(zhì)量數據。這些數據需要通過(guò)綜合業(yè)務(wù)數據網(wǎng)上傳至電能質(zhì)量檢測主站。

根據《電能質(zhì)量評估技術(shù)導則 三相電壓不平衡》DL_T 1375-2014的規定，接入公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶(hù)引該點(diǎn)負序電壓不平衡度允許值一般為1.3%，短時(shí)不超過(guò)2.6%。

根據《電能質(zhì)量 供電電壓偏差》GBT12325-2008的規定，220 V單相供電電壓偏差為標稱(chēng)電壓的+7%，-10%。

根據《光伏發(fā)電站接入電力系統的技術(shù)規定》GB/T 19964-2012的相關(guān)要求，光伏發(fā)電站應配置獨立的防孤島保護裝置，動(dòng)作時(shí)間應不大于2s。防孤島保護還應與電網(wǎng)側線(xiàn)路保護相配合。

綜合本次項目要求及相關(guān)規定，本次分布式光伏并網(wǎng)項目在原有供電系統上進(jìn)行改造，新增2個(gè)并網(wǎng)柜，需要在每個(gè)柜子中安裝一臺A類(lèi)電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置APView500PV對并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，同時(shí)還需要安裝一臺防孤島保護裝置AM5SE-IS，當發(fā)生孤島效應時(shí)可以及時(shí)切斷并網(wǎng)柜斷路器，避免事故的發(fā)生。具體配置方案如圖2及圖3所示。

圖2  1#并網(wǎng)柜配置方案

圖3  2#并網(wǎng)柜配置方案

各類(lèi)設備主要實(shí)現的功能如下：

本項目各類(lèi)設備均就地安裝于開(kāi)關(guān)柜中，現場(chǎng)安裝圖片如下，目前裝置在現場(chǎng)運行正常。

圖4 裝置現場(chǎng)安裝圖片

電能質(zhì)量監測裝置通過(guò)實(shí)時(shí)監測光伏發(fā)電系統的電能質(zhì)量，確保了電能質(zhì)量的穩定性和可靠性。它能夠及時(shí)發(fā)現并解決潛在問(wèn)題，如電壓波動(dòng)、閃變、諧波污染等，確保光伏發(fā)電系統的正常運行。同時(shí)，電能質(zhì)量監測裝置還可以為分布式光伏項目的優(yōu)化提供重要依據，幫助我們更加深入地了解光伏系統的性能表現，進(jìn)而采取相應的措施對系統進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

防孤島保護裝置在分布式光伏項目中同樣重要。當電網(wǎng)側停電時(shí)，光伏側仍然處于正常發(fā)電狀態(tài)，并向電網(wǎng)側送電，形成了孤島效應。這給電網(wǎng)側的檢修人員帶來(lái)了很大的安全威脅。防孤島保護裝置可以及時(shí)切斷光伏系統與電網(wǎng)的連接，避免孤島效應的產(chǎn)生，從而保護檢修人員的安全。此外，防孤島保護裝置還可以在電網(wǎng)出現故障時(shí)迅速切斷光伏系統與電網(wǎng)的連接，避免設備受到損壞，并在故障解除后自動(dòng)恢復并網(wǎng)，確保了光伏項目的穩定運行。

未來(lái)隨著(zhù)可再生能源的快速發(fā)展和電網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們有望實(shí)現更加可靠的光伏發(fā)電系統，為推動(dòng)綠色能源的發(fā)展和實(shí)現可持續能源供應做出更大的貢獻。在這一過(guò)程中，電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置和防孤島保護裝置的應用至關(guān)重要。它們確保了光伏發(fā)電系統的穩定運行和電能質(zhì)量的提高，為分布式光伏項目的優(yōu)化提供了重要依據。因此，電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置和防孤島保護裝置在分布式光伏項目中的應用具有廣泛的前景和深遠的影響。