在雙碳政策持續(xù)推進的當下,戶用、工商業(yè)分布式光伏在低壓配電網(wǎng)中的裝機規(guī)模逐年擴大。大量光伏組件并網(wǎng),徹底改變了傳統(tǒng)低壓配電網(wǎng)單向潮流的運行模式,反向潮流、電壓越限、三相不平衡、諧波增多、電壓頻繁波動等問題集中爆發(fā),不僅影響光伏電站正常發(fā)電、縮短逆變器使用壽命,還會干擾周邊用戶用電安全,甚至造成配電網(wǎng)保護裝置誤動作。
想要穩(wěn)住低壓配電網(wǎng)運行狀態(tài),精準的電能質(zhì)量與電壓監(jiān)測是第一道關(guān)卡。不少電站運維人員、電網(wǎng)工作人員都會糾結(jié),該如何挑選適配場景的監(jiān)測裝置,又該搭建一套怎樣的電壓監(jiān)控方案。本文結(jié)合低壓配電網(wǎng)光伏運行痛點、監(jiān)測技術(shù)要求,結(jié)合實際應(yīng)用經(jīng)驗,聊聊裝置選型思路與落地解決方案。
低壓配電網(wǎng)本身具備線路電阻大、輻射狀拓撲、線路參數(shù)差異大的特點,疊加光伏間歇性、波動性的出力特征,衍生出一系列運維難題,這也決定了監(jiān)測裝置必須具備對應(yīng)的能力,也是選型的核心依據(jù)。
從運行故障來看,光伏白天光照充足、出力較大時,本地負荷無法消納全部電能,功率反向輸送會直接抬高線路電壓,出現(xiàn)過電壓問題;到了夜間光伏停止發(fā)電,恰逢居民、工商業(yè)用電晚高峰,負荷集中又容易引發(fā)欠電壓。而陰天、多云等天氣下,光伏出力隨光照快速變化,會造成電壓短時頻繁波動。與此同時,多戶光伏零散接入還會加劇三相不平衡,逆變器運行產(chǎn)生的諧波、間諧波也會持續(xù)污染電網(wǎng),這些問題相互疊加,進一步放大電網(wǎng)運行風(fēng)險。
從調(diào)控難度來講,低壓配電網(wǎng)線路 r/x 比值跨度大,部分線路電阻大于有功對電壓的影響更突出,部分線路電抗占比高,無功調(diào)節(jié)效果更佳,這就要求監(jiān)測設(shè)備能為有功削減、無功補償、分接頭調(diào)節(jié)等不同控制策略提供精準數(shù)據(jù)支撐。目前很多老舊臺區(qū)還存在通信體系不完善、可調(diào)設(shè)備數(shù)量少、改造施工難度大等問題,監(jiān)測裝置不僅要數(shù)據(jù)精準,還要兼顧安裝便捷、組網(wǎng)靈活、數(shù)據(jù)可追溯等特性。
市面上電能質(zhì)量監(jiān)測裝置品類較多,不同產(chǎn)品在精度、功能、接口、適配場景上差異明顯,拋開品牌光環(huán),結(jié)合低壓光伏配電網(wǎng)的使用場景,大家可以從以下幾個維度逐一篩選,避免選型偏差。
光伏并網(wǎng)點的監(jiān)測數(shù)據(jù),一方面用于站內(nèi)運維調(diào)壓,另一方面需要對接電網(wǎng)調(diào)度,精度等級和標準符合性是硬性門檻。按照國內(nèi)電能質(zhì)量相關(guān)規(guī)范,光伏并網(wǎng)監(jiān)測設(shè)備需達到 A 級標準,能夠精準測量 2~63 次諧波、電壓偏差、閃變等指標。如果精度不達標,監(jiān)測數(shù)據(jù)存在偏差,不僅無法支撐有功、無功調(diào)節(jié)策略落地,電站也難以通過并網(wǎng)驗收。
同時,電壓、電流、功率等基礎(chǔ)參數(shù)的測量精度也不容忽視。低壓配電網(wǎng)電壓波動范圍大,高精度采集才能捕捉細微的電壓變化,為分接頭調(diào)節(jié)、儲能有功調(diào)節(jié)、逆變器無功調(diào)節(jié)提供可靠數(shù)據(jù)支撐。
結(jié)合前文提到的電壓越限、暫態(tài)擾動、諧波污染等痛點,裝置需要覆蓋穩(wěn)態(tài)監(jiān)測和暫態(tài)捕捉兩大能力。穩(wěn)態(tài)層面,需支持三相電壓 / 電流、功率、頻率、諧波、間諧波、三相不平衡度、電壓波動與閃變等常規(guī)參數(shù)監(jiān)測;暫態(tài)層面,必須能夠捕捉電壓暫升、暫降、短時中斷等突發(fā)事件,并完整記錄波形。
另外,智能告警與聯(lián)動能力在光伏場景中實用性很強。當監(jiān)測到電壓超出閾值、諧波超標時,裝置可及時發(fā)出告警,配合后端控制設(shè)備完成有功削減、無功投切等操作,形成 “監(jiān)測 - 告警 - 調(diào)控” 的閉環(huán),減少人工巡檢壓力。數(shù)據(jù)存儲格式也需要關(guān)注,主流標準格式可以保障監(jiān)測數(shù)據(jù)能被各類電能質(zhì)量分析軟件讀取,方便后期數(shù)據(jù)分析與問題復(fù)盤。
當下很多分布式光伏項目是在原有低壓臺區(qū)基礎(chǔ)上改造而來,不少配電房、線路無法停電施工,這就要求監(jiān)測裝置支持不停電安裝。傳統(tǒng)互感器需要斷開電流回路,施工風(fēng)險高、停電成本大,而支持電流鉗、羅氏線圈接入的裝置,無需改動原有線路,即裝即用,非常適配存量臺區(qū)升級改造場景。
裝置體積、界面交互也需要結(jié)合現(xiàn)場運維人員使用習(xí)慣考量?,F(xiàn)場設(shè)備安裝空間有限,小型化機身更易布置;自帶高清觸摸屏,可現(xiàn)場直接查看實時數(shù)據(jù)、波形、事件記錄,不用頻繁借助外接設(shè)備,提升運維效率。
低壓配電網(wǎng)布局分散,戶用光伏、小型工商業(yè)光伏點位多且分布廣,單一通信方式很難全覆蓋。優(yōu)質(zhì)的監(jiān)測裝置應(yīng)同時支持有線、無線多種通信方式,比如以太網(wǎng)、RS485、WiFi、4G/5G 等,既可以通過有線對接本地后臺,也能借助無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)遠傳至云端平臺、電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。
通信協(xié)議兼容性同樣關(guān)鍵,Modbus 系列協(xié)議適配本地工控系統(tǒng),IEC 61850 協(xié)議可滿足電網(wǎng)數(shù)據(jù)對接要求,多協(xié)議兼容能避免不同設(shè)備之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)孤島。同時,考慮到后續(xù)臺區(qū)擴容、新增儲能、無功補償設(shè)備,裝置也要預(yù)留接口與拓展空間。
低壓配電房環(huán)境復(fù)雜,溫濕度變化大,裝置需要具備寬溫運行能力,適應(yīng)戶外、配電房的惡劣環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)安全也不能忽視,光伏監(jiān)測數(shù)據(jù)涉及電網(wǎng)運行信息,具備權(quán)限管理、訪問認證等安全機制的裝置,可有效防范未授權(quán)訪問與數(shù)據(jù)泄露,保障整個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行。
結(jié)合上述選型維度,以及分布式光伏低壓配電網(wǎng)的運行場景,拓普瑞 TP680 電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置在戶用、工商業(yè)分布式光伏場景中,有著較為全面的適配性,下面結(jié)合實際使用場景拆解其應(yīng)用價值。

在精度與合規(guī)性上,TP680 符合 A 級電能質(zhì)量監(jiān)測標準,電壓、電流測量精度達到 0.1 級,功率精度 0.2 級,可完成 2~63 次諧波、間諧波的全維度分析,電壓偏差、三相不平衡、閃變等指標測量完全滿足光伏并網(wǎng)驗收以及電網(wǎng)監(jiān)管要求,采集的數(shù)據(jù)可以直接作為電壓調(diào)控、電能質(zhì)量治理的參考依據(jù)。針對低壓配電網(wǎng) r/x 比值多變的特點,高精度的數(shù)據(jù)能精準區(qū)分有功、無功對電壓的影響,幫助運維人員選擇最優(yōu)的電壓控制方式。
通信組網(wǎng)與擴展性是分布式光伏分散場景的一大優(yōu)勢。裝置集成以太網(wǎng)、RS485、WiFi、4G、5G 等多種通信方式,搭配 Modbus RTU/TCP、IEC 61850 等主流協(xié)議,既能在單一臺區(qū)實現(xiàn)本地組網(wǎng)監(jiān)控,也能將分散的多個光伏點位數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳至云端平臺或電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。對于后期新增分布式儲能、無功補償器、有載調(diào)壓分接頭等調(diào)壓設(shè)備,豐富的接口也能實現(xiàn)快速對接,整套監(jiān)控方案可平滑擴容。

在運行穩(wěn)定性與安全性上,設(shè)備工作溫度范圍寬泛,可適應(yīng)低壓配電房、戶外箱變等復(fù)雜環(huán)境。同時配備雙重安全防護,物理層面可設(shè)置多級操作權(quán)限,避免現(xiàn)場誤操作;網(wǎng)絡(luò)層面支持 IEC 61850 客戶端認證,杜絕未授權(quán)訪問,保障光伏監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)安全。
結(jié)合低壓配電網(wǎng)光伏的運行邏輯、電壓控制手段,以及 TP680 的功能特性,我們分新建光伏臺區(qū)、老舊改造臺區(qū)兩類場景,搭建完整的電壓監(jiān)控與治理方案,覆蓋監(jiān)測、傳輸、告警、調(diào)控全流程。
整套方案分為現(xiàn)場采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、平臺監(jiān)控層、終端調(diào)控層四層架構(gòu),層層聯(lián)動,實現(xiàn)分布式光伏低壓配電網(wǎng)電壓全流程管控。
現(xiàn)場采集層:以 TP680 電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置為核心,部署在光伏并網(wǎng)點、配電變壓器低壓側(cè),實時采集三相電壓、電流、諧波、頻率、三相不平衡、電壓波動、暫態(tài)事件等全量電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。新建臺區(qū)可搭配常規(guī)互感器,老舊改造臺區(qū)直接使用電流鉗、羅氏線圈安裝。
數(shù)據(jù)傳輸層:根據(jù)現(xiàn)場布線條件選擇通信方式。有線網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的臺區(qū),采用以太網(wǎng)、RS485 組網(wǎng);布線困難的農(nóng)村分散戶用光伏,選用 4G/5G、WiFi 無線傳輸,數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳至本地監(jiān)控后臺或云端平臺。
平臺監(jiān)控層:匯聚所有點位的監(jiān)測數(shù)據(jù),集中展示全網(wǎng)電壓分布、光伏出力、電能質(zhì)量指標,設(shè)置電壓上下限、諧波含量等閾值,一旦數(shù)據(jù)超標,平臺同步發(fā)出聲光、彈窗告警,并推送告警信息至運維人員。同時平臺存儲歷史數(shù)據(jù),用于趨勢分析、故障溯源、調(diào)控策略優(yōu)化。
終端調(diào)控層:聯(lián)動光伏逆變器、分布式儲能、無功補償裝置、有載調(diào)壓分接頭等設(shè)備。依據(jù) TP680 上傳的精準數(shù)據(jù),結(jié)合線路 r/x 特性選擇調(diào)控方式:r 偏大的線路優(yōu)先調(diào)節(jié)光伏有功出力或儲能充放電;x 偏大的線路依靠逆變器、并聯(lián)電容器完成無功調(diào)節(jié);多臺區(qū)聯(lián)動場景配合分接頭設(shè)備統(tǒng)一調(diào)壓。
1. 新建分布式光伏低壓臺區(qū)
這類臺區(qū)線路、設(shè)備全新規(guī)劃,布線條件良好,可做標準化部署。
在每一處光伏并網(wǎng)點、配變低壓側(cè)分別安裝 TP680 裝置,采用常規(guī)互感器接線,全面監(jiān)測并網(wǎng)點與臺區(qū)總側(cè)的電壓、電能質(zhì)量狀態(tài)。裝置通過以太網(wǎng)接入本地配電監(jiān)控后臺,后臺統(tǒng)一管理所有監(jiān)測點位。
日常運行中,裝置實時上傳數(shù)據(jù),平臺實時監(jiān)控電壓狀態(tài)。午間光伏出力過剩、電壓越上限時,平臺下發(fā)指令,適度削減光伏有功功率,或調(diào)度逆變器吸收無功;夜間負荷高峰、電壓偏低時,控制逆變器注入無功,聯(lián)動分布式儲能放電支撐電壓。若出現(xiàn)電壓暫降、諧波超標等異常,裝置完整記錄波形與事件,運維人員結(jié)合數(shù)據(jù)排查污染源與故障點。整套方案從源頭把控電能質(zhì)量,保障光伏穩(wěn)定并網(wǎng)。
2. 老舊臺區(qū)光伏改造項目
老舊低壓臺區(qū)普遍存在線路老化、無法停電、原有設(shè)備不兼容等問題,部署以 “不停電、輕量化” 為原則。
優(yōu)先選用電流鉗、羅氏線圈搭配 TP680,在不切斷原有線路的前提下完成安裝,重點監(jiān)測光伏并網(wǎng)點電壓、三相不平衡和諧波數(shù)據(jù)??紤]到老臺區(qū)通信線路老舊,主要采用 4G/5G 無線通信方式,將數(shù)據(jù)上傳至云端運維平臺,省去重新布線的成本。
這類臺區(qū)線路復(fù)雜、r/x 參數(shù)波動大,依托裝置高精度的采集數(shù)據(jù),運維人員可以逐段分析線路特性,針對性選擇調(diào)壓方式。對于三相不平衡突出的點位,結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整各相光伏出力;對于電壓頻繁波動的區(qū)域,聯(lián)動小型無功補償裝置動態(tài)投切。裝置的事件記錄功能,也能幫助運維人員梳理老舊線路的故障規(guī)律,逐步完成線路優(yōu)化升級。
這套以電能質(zhì)量監(jiān)測裝置為核心的電壓監(jiān)控方案,解決了分布式光伏低壓配電網(wǎng)的多個核心痛點。
數(shù)據(jù)精準化:A 級監(jiān)測能力為各類電壓控制策略提供可靠依據(jù),告別傳統(tǒng)經(jīng)驗式調(diào)壓;
運維智能化:遠程監(jiān)控、自動告警減少人工巡檢工作量,異常事件可快速溯源;
適配性強:區(qū)分新建與改造場景,兼顧不同線路、不同規(guī)模的分布式光伏項目,同時整套系統(tǒng)可兼容后續(xù)新增儲能、調(diào)壓設(shè)備,具備長期使用價值。

分布式光伏接入低壓配電網(wǎng)引發(fā)的電壓異常、電能質(zhì)量下降等問題,本質(zhì)是新能源出力特性與傳統(tǒng)配電網(wǎng)運行模式不匹配,而精準監(jiān)測是解決所有問題的前提。在挑選光伏電能質(zhì)量監(jiān)測裝置時,不必盲目追捧品牌,優(yōu)先結(jié)合自身臺區(qū)是新建還是改造、線路工況、通信條件,從精度、功能、安裝、組網(wǎng)、穩(wěn)定性五大維度綜合考量。
拓普瑞 TP680 憑借 A 級監(jiān)測精度、全維度電能質(zhì)量監(jiān)測能力、不停電改造設(shè)計以及多通信、多協(xié)議適配的特性,適配絕大多數(shù)戶用、工商業(yè)分布式光伏低壓臺區(qū)的監(jiān)控需求。依托該裝置搭建的電壓監(jiān)控方案,能夠?qū)崿F(xiàn) “監(jiān)測 - 告警 - 調(diào)控 - 溯源” 的閉環(huán)管理,既可以保障光伏電站穩(wěn)定發(fā)電、順利通過并網(wǎng)驗收,也能維護低壓配電網(wǎng)安全運行,是分布式光伏低壓配電網(wǎng)電壓管控的實用選擇。
對于廣大光伏電站投資方、電網(wǎng)運維單位而言,一套靠譜的監(jiān)測設(shè)備 + 系統(tǒng)化的監(jiān)控方案,才能從根本上化解光伏并網(wǎng)帶來的電壓難題,讓分布式光伏在低壓配電網(wǎng)中安全、高效運行。
相關(guān)產(chǎn)品
Copyright © 2005 - 2020 深圳市拓普瑞電子有限公司 粵ICP備17092331號
網(wǎng)站地圖
粵公網(wǎng)安備 44030602001413號