以電網友好的方式運行光伏系統——光伏系統光伏系統智能測控方案

任務定義

由于配電網中動態負荷的增加和分散的饋電，使得整個電網設備與人員的負荷變得越來越大。饋線和負載的雙向行為，以及由此增加的不平衡，造成了“系統中的壓力”。

尤其是由于光伏發電系統，當有足夠的光照時，其以高度動態的方式向電網饋電，但無論負載如何，都要找到一種解決方案，以便基于負載和饋電實現系統的自動控制，但要考慮到動態。重要的是，硬件和軟件支持現有系統，即它們也可以適用于舊項目改造。

概念理念

根據配電網中的電氣狀態值，太陽能逆變器現在將通過綠色發電系統的控制器直接自動控制（注1），在這種情況下為“太陽能日志庫”。Camille Bauer的SmartGridBox將安裝在各種低壓配電箱中，以記錄測得的值。在這種特定情況下，測量數據通過帶VPN的LTE路由器傳輸到數據中心。在那里，配電箱中的分散式SmartGridBoxLeader又通過LTE VPN進行處理。SmartGridBoxLeader根據與接收到的測量數據相比較的閾值向綠色發電系統控制器發送步進信號。

然后，綠色發電系統的控制器將接收到的信號轉換為控制命令，以減少或饋入PV逆變器。幾個光伏系統連接到同一個電網連接點（例如配電箱）是很常見的。如果配電箱違反了限值，則必須有可能影響受影響區域內的所有光伏系統。否則，這會給生產者帶來問題，也不是非歧視性的。同樣重要的是，由于在關鍵基礎設施中的使用，SmartGridBoxes上的集成網絡安全（OT）也在防御直接操縱方面發揮著重要作用。

注1：綠色發電系統控制器的意義

實施

一個去中心化的系統正在建立所謂的SmartGridBoxes。配電箱（低壓）的各個狀態被動態記錄。收集的值通過LTE路由器、網關等發送到具有集成測量儀器的去中心化SmartGridBoxLeader（PV5000L）。

在那里，將各自的狀態與目標值進行比較。根據測試結果，對逆變器進行控制，以便光伏系統只在對電網有用的情況下向電網提供無限的電力。通常，在觸發控制命令之前，電壓狀態(極限值)必須在幾分鐘內不穩定。

圖：技術說明

注2：DB=配電箱

注3：VPN網絡(移動和/或寬帶)可以由客戶提供，也可以由安全的集成系統(如BentoNet)提供。

產品特點：

SmartGridBox Leader ?PV-Box 5000L?

測量儀器和控制單元采用CENTRAX CU5000

集成CodeSys應用程序:

用于輸入參考設定值和觸發條件

發送遠控值(例如向控制器發送)

用于電流檢測的羅氏線圈傳感器

電壓檢測

LTE路由器或網關

防雷模式可選

全面的綜合網絡防護

IP65外殼，預接線

外殼的外部尺寸，不包括安裝支架

360 × 160 × 91mm

SmartGridBox Follower ?PV-Box 5000F?

測量儀器和控制單元采用多功能變送器SINEAX DM5000

用于電流檢測的羅氏線圈傳感器

電壓檢測

LTE路由器或網關

防雷模式可選

全面的綜合網絡防護

IP65外殼，預接線

外殼的外部尺寸，不包括安裝支架

360 × 160 × 91mm

內部視圖

外部視圖

羅氏線圈外部視圖

系統優勢

該系統使配電網運營商能夠直接使用測量的狀態數據來保持電網的平衡。因此，可以控制無負載的功率，尤其是在陽光充足的時期。由于采用了多功能變送器SINEAX?DM5000測量技術和CENTRAX?CU5000組合測量和控制單元的分散式解決方案，該系統具有高度的可擴展性和靈活性。此外，該系統自主工作，因此不會給現有的控制系統帶來負擔，從而在很大程度上降低了復雜性。

此外，該系統是自主工作的，因此不會給現有的控制系統帶來負擔，從而大大降低了復雜性，為了盡快實施試點和推出，連貫的硬件和軟件組件是必不可少的。SmartGridBoxes的簡單安裝及其緊湊的外部尺寸允許用戶快速，輕松地將系統投入運行。這也包括當前的測量，它可以很容易地安裝在現有的系統中，使用預組裝和預配置的羅氏線圈。

一旦安裝了硬件，就可以直接在現場或遠程記錄和設置參數。根據手機連接情況，可保證隨時在線監控狀態。當然，只要測量和處理位置有可用的連接，該系統也可以通過有線網絡進行通信。

上圖：用于光伏系統應用的智能測量和控制系統的帶電狀態

上圖：光伏系統智能測控系統應用配置

SmartGridBoxes不僅可以記錄母線上的功率和負載數據，還可以根據IEC 61000-4-30監控跟隨器上的電能質量，甚至可以顯示一致性，例如根據EN 50160 A級。該系統可以選擇更進一步，允許單獨測量單個輸出電路，使其更接近智能電網。

從整體上看，為保證并網處發電系統的上網管理符合電網要求，在該系統中配置合適的直流控制器是非常重要的。還應該指出的是，試點階段被視為學習階段，這通常是智能電網主題的重要特征之一。這是首先通過度量數據創建透明度的地方，然后用于做出決策(如果可能的話是自動化的)。

審核編輯 黃宇