Resumo:À medida que as mudanças climáticas globais e a demanda por energia crescem, a energia limpa também se tornou uma parte importante das políticas energéticas e estratégias de desenvolvimento nacionais. No entanto, as exigências para a qualidade da energia elétrica no sistema elétrico são elevadas. A qualidade da energia elétrica é dividida em qualidade de tensão e qualidade de frequência, e as mudanças de tensão e frequência do sistema de energia elétrica podem ter graves consequências para a usina e os usuários relacionados. Para garantir a segurança da geração de energia fotovoltaica, é necessário adotar um conjunto de programas de proteção que possam garantir a segurança da geração de energia e garantir a qualidade da geração de energia.
Palavras-chave:Energia limpa; Frequência; Segurança da geração de energia;
A geração de energia solar fotovoltaica é uma tecnologia de energia limpa que utiliza a energia solar para a conversão direta em energia elétrica, com vantagens renováveis, sem poluição e sustentável. Nos últimos anos, com a atenção global para a proteção ambiental e o desenvolvimento sustentável, a geração de energia solar fotovoltaica tem sido cada vez mais amplamente respondida e promovida. [1] Em sistemas de energia elétrica, os requisitos para a qualidade da energia elétrica são elevados, especialmente a qualidade da frequência. No sistema elétrico doméstico, a frequência nominal é de 50 Hz e o desvio de frequência é de ± 0,2 Hz. Dependendo da capacidade do sistema elétrico, o desvio de frequência é relaxado para ± 0,5 Hz; o desvio de frequência causado pelo choque do usuário geralmente não deve exceder ± 0,2 Hz. [1] Por isso, é especialmente importante configurar um conjunto de programas de proteção que garantem a segurança da geração de energia e a qualidade da geração.O projeto de geração de energia fotovoltaica da rodovia Daetang-Pubei (abaixo chamado de "este projeto") é um projeto de demonstração de aplicações de geração de energia fotovoltaica distribuída em resposta ao apelo do país para "otimizar a estrutura energética e fornecer energia mais limpa e confiável".Este projeto está localizado no setor da aldeia de Dapat Po, no Condado de Pubei, da Autoestrada Datang a Pubei, na cidade de Chinzhou. O projeto usa o modelo de "acesso total à rede" para construir um projeto de geração de energia fotovoltaica distribuída ao longo da encosta da autoestrada, com um tamanho total de construção de cerca de 2,43 MWp. O sistema de acesso à rede elétrica através do pólo número 24 da linha de conexão da cabeça da fênix de 10KV Sanding Line, pertence ao âmbito de gestão da empresa de abastecimento de energia da cidade de Chinzhou.Este projeto utiliza componentes fotovoltaicos de alta eficiência, com capacidade total de 2,43 MW, e o princípio de liquidação de energia do projeto é: acesso total à rede. O projeto está previsto para ser construído no final de abril de 2025. Este projeto foi projetado para usar a solução de sistema de monitoramento fotovoltaico distribuído Acrel-1000DP da Angkor, a plataforma de monitoramento fotovoltaico funciona sob o sistema operacional compatível, tornando a proteção local e a solução de monitoramento mais estável e confiável. Através da instalação e implementação deste sistema fotovoltaico distribuído, fornecemos aos usuários energia limpa e renovável, ajudando a reduzir a dependência das fontes de energia tradicionais e reduzir as emissões de carbono.Figura 1 Diagrama do arquivo de aprovação de acesso à rede de GuangxiEste artigo descreve o argumento do programa de sistema de acesso de usinas fotovoltaicas, proteção de relé do sistema e dispositivos automáticos de segurança, comunicação do sistema, pesquisa do programa de automação de programação do sistema, etc.Figura 2 Mapa do local do projetoEste projeto é um projeto fotovoltaico distribuído no telhado, a capacidade do projeto é de 2,43 MW, o projeto adota um método de absorção totalmente conectado à rede. Adicionado e ponto de rede configurar gabinete de saída fotovoltaica, gabinete de medição, PT gabinete, gabinete de alimentação fotovoltaica. O novo sistema fotovoltaico configura o sistema de automação para coletar informações conectadas à rede em tempo real e enviar as informações para o sistema DMS do centro de controle local. A tensão de alimentação do inversor de geração de energia fotovoltaica é de 800V, após a elevação da tensão da caixa para 10kV, o novo gabinete de alimentação fotovoltaica de 10kV é acessado através de um cabo de alta tensão, e o gabinete de rede é integrado na linha de poço de areia original de 10KV. O projeto usa a plataforma de monitoramento fotovoltaico Acrel-1000DP. A plataforma de monitoramento possui observações em tempo real de dados em todo o local, alertas de acidentes e outros recursos.
Figura 3 Número do ProjetoO tamanho do projeto é de cerca de 2,43 MWp, usando o espaço aberto ao longo da rodovia para construir um sistema de geração de energia fotovoltaica, com componentes fotovoltaicos, inversores, transformadores e outros equipamentos críticos usando produtos domésticos. A energia gerada pelo sistema fotovoltaico distribuído é totalmente conectada à rede. A saída do sistema de geração de energia fotovoltaica deste projeto é convertida em corrente alterna após o inversor em série, aumentando a tensão no local para 10KV, o gabinete de comutação é acessado a um único armazém de 10KV e a linha motriz do gabinete de rede, e o gabinete de rede transmite a geração de energia fotovoltaica para o comutador na coluna para ser conectado à rede. A capacidade de instalação do projeto é de 2,9162MWp, a capacidade lateral de corrente alterna é de 2,43MW, de acordo com a vida útil da central fotovoltaica de 25 anos, o projeto tem uma capacidade média de geração de eletricidade anual de 283,81 milhões de KWh, a capacidade total de geração de eletricidade de 25 anos é de 70,95,31 milhões de KWh, o tempo de produção planejado para 2025, é proposto adotar o modelo de "acesso total à rede".3.1 Transformadores de alta tensão e equipamentos de distribuição de alta e baixa tensãoEste projeto está equipado com um transformador seco de 1000KVA de CA trifásica, um transformador seco de 800KVA de CA trifásica e um transformador seco de 400KVA de CA trifásica. Tensão nominal 10,5 ± 2 x 2,5% / 0,8 kV, o grupo de ligação é Dy11. A frequência de corrente alterna é de 50Hz, pode ser usada ao ar livre e o nível de eficiência energética atende aos requisitos das especificações nacionais.Figura 4 Novo gráfico fotovoltaico3.2 Proteção de relé e automação de segurançaOs principais equipamentos elétricos nesta central fotovoltaica são protegidos por microcomputadores para satisfazer a transmissão de informações. A proteção do componente é configurada de acordo com as regras técnicas de proteção de relés e dispositivos automáticos de segurança (GB14285-2006).1) Detecção de ilhas isoladasA fonte de energia distribuída deve ter a capacidade de monitorar rapidamente a ilha isolada e desconectar-se imediatamente da rede elétrica, o tempo de ação da proteção da ilha isolada não deve ser maior que 2S, e sua proteção da ilha isolada deve ser combinada com a porta de coincidência da linha lateral da rede de distribuição e o tempo de ação do dispositivo automático de segurança. Instalar dispositivos de proteção contra ilhas isoladas nos pontos de rede da central fotovoltaica para evitar a geração de ilhas isoladas não planejadas.2) Dispositivo de controle de emergência de tensão de frequênciaO dispositivo de controle de emergência de tensão de frequência é um dispositivo de segurança essencial para garantir a frequência e a tensão no sistema de energia elétrica. É usado principalmente em situações de emergência em que a frequência ou a tensão excedem a faixa de segurança quando ocorrem perturbações graves no sistema. De acordo com os requisitos do documento de aprovação do cronograma da rede sul, a central fotovoltaica deve ter uma certa capacidade de tolerar anormalidades de frequência do sistema, deve ser capaz de operar em baixa tensão de 48Hz de acordo com a baixa frequência ou os requisitos da rede permitidos pelo inversor da central fotovoltaica, a frequência de 48Hz-49,5Hz requer pelo menos 10 minutos. As frequências entre 49,5 Hz e 50,2 Hz exigem que o sistema funcione continuamente. A frequência em 50,2Hz-50,5Hz requer que cada vez que a frequência é superior a 50,2Hz, a central fotovoltaica deve ter a capacidade de operar continuamente por dois minutos, ao mesmo tempo que tem a capacidade de parar de enviar energia para a linha da rede elétrica dentro de 0,2 segundos, o tempo de funcionamento real é determinado pelo departamento de planejamento de energia: a central fotovoltaica em estado de parada não é permitida na rede. As frequências acima de 50,5 Hz exigem que a transmissão de energia para as linhas da rede seja interrompida em 0,2 segundo e não permitem que as estações fotovoltaicas em parada sejam conectadas à rede.3) Dispositivo de monitoramento da qualidade da energia elétricaOs projetos fotovoltaicos distribuídos têm os requisitos correspondentes para a qualidade da energia elétrica na rede nacional de acesso. De acordo com os padrões nacionais, a qualidade da energia elétrica do projeto de geração de energia fotovoltaica deve estar em conformidade com os padrões relevantes, como o "GB / T 15543-2008 Disposições técnicas de acesso ao sistema de geração de energia fotovoltaica à rede elétrica". Estes padrões especificam os parâmetros de qualidade da energia elétrica do sistema de geração de energia fotovoltaica conectado à rede elétrica, incluindo tensão, corrente, frequência, conteúdo armônico, etc., para garantir o funcionamento estável do sistema de geração de energia fotovoltaica e da rede elétrica e a confiabilidade da qualidade da energia elétrica.De acordo com os requisitos de projeto do departamento de distribuição da rede sul, o projeto fotovoltaico distribuído para o acesso à rede sul precisa atender às "Regras técnicas do sistema de geração de energia fotovoltaica para acesso à rede de distribuição (GB / T 29319-2024)". A configuração de dispositivos AGC/AVC permite ajustar a potência ativa e a potência passiva do inversor para atender aos requisitos do projeto de "Quatro (visível, mensurável, controlável, ajustável)".Figura 5 Diagrama de configuração AGC/AVC5) Dispositivos de percepção de situaçãoDe acordo com o "Programa de Segurança Cibernética de Nova Energia Distribuída e Conectada à Rede da Rede do Sul" (Anexo 1 da Direcção Geral do Gabinete (2022) 7), as estações de nova energia distribuídas configuram dispositivos de proteção de segurança da rede e realizam monitoramento e auditoria em tempo real de ameaças à segurança cibernética, e enviam o sistema de percepção da situação da segurança cibernética do sistema de monitoramento de energia. Os dispositivos de percepção de situação são configurados para monitorar em tempo útil riscos potenciais e alertar em caso de ataque de risco.Figura 6 Visualização da percepção da situaçãoA central fotovoltaica do projeto é equipada com um sistema de automação integrado, usando o sistema de monitoramento de energia fotovoltaica distribuído Acrel-1000DP fornecido pela Angkor Electric Co., Ltd. com proteção, controle, comunicação, medição e outras funções, para alcançar o gerenciamento de automação integrada do sistema de geração de energia fotovoltaica e estação de comutação. O inversor do projeto, o equipamento de alta e baixa tensão e outros sinais de estado estão conectados ao sistema de monitoramento.O sistema de monitoramento da central fotovoltaica do projeto inclui duas partes: a camada de controle da estação e a camada local, com a estrutura de rede em camadas abertas e estrutura distribuída.O sistema de monitoramento é conectado através de Ethernet com o nível do solo, o nível do solo de acordo com diferentes funções, a divisão do sistema, de forma relativamente independente dispersa na área do inversor ou na caixa de mudança, em caso de falha da camada de controle da estação e da rede, o nível do solo ainda pode concluir independentemente o monitoramento de vários equipamentos elétricos no local. O sistema de monitoramento por computador permite a comunicação de dados com a Empresa de Energia Municipal de Chinzhou através da rede pública GPRS da estação de trabalho remota.A camada de controle da estação é composta por servidores conectados à rede de computadores, estações de operadores e estações remotas, fornecendo uma interface homem-máquina para operar na estação, implementando funções como o controle de gerenciamento de equipamentos terrestres, formando um centro de monitoramento e gerenciamento de toda a estação e com uma interface de comunicação com o centro de controle remoto.No que diz respeito ao equipamento do solo, ele é composto por unidades de medição inteligentes, unidades de comunicação do sistema de rede, unidades de coleta de dados do inversor, medidores de energia multifuncionais, etc., e os principais equipamentos elétricos incluem inversores, caixas e interruptores de rede. Ele coleta diretamente dados brutos do local de processamento, transmite através da rede para a camada de controle da estação para monitorar a estação principal, ao mesmo tempo que recebe comandos de operação de controle da camada de controle da estação, após julgamento de validade, detecção de fechamento, detecção sincronizada, etc., depois do controle operacional do dispositivo.A rede de comunicação entre a camada de controle da estação e a camada local utiliza a rede de comunicação sem fio GPRS.Cada unidade de geração de energia fotovoltaica é equipada com um dispositivo de coleta de dados com função de emissão sem fio, recolhendo dados de cada conjunto de componentes fotovoltaicos, parâmetros do inversor, dispositivos de medição e controle, medidores inteligentes e transferidos para o sistema de monitoramento através da rede sem fio após a embalagem.Figura 7 Funções do sistema de estrutura de rede do sistema de monitoramento4.1 Monitoramento em tempo realAcrel-1000DP distribuido sistema de monitoramento fotovoltaico interface humano-máquina amigável, na interface principal pode ver as informações do local do sistema fotovoltaico, bem como as informações instaladas, ao mesmo tempo, também pode visualizar intuitivamente a potência total de geração de energia, geração diária de energia, geração acumulada de energia, ao mesmo tempo com a interface da curva de potência de geração de energia e o histograma da geração acumulada de energia, facilitando ao usuário monitorar mais intuitivamente as informações de geração de energia.Figura 8 Diagrama de funções da interface principal de monitoramento em tempo real4.2 Monitoramento da qualidade da energia elétricaNo gráfico de monitoramento da qualidade da energia elétrica, você pode ver diretamente os valores efetivos totais da tensão atual, flutuações da tensão, distorções totais da tensão, energia ativa positiva e inversa, potência ativa e inativa e outras informações de qualidade da energia elétrica. Com base nestas informações, a qualidade da energia elétrica no campo pode ser monitorada e um plano de resposta pode ser feito em tempo útil.Figura 9 Gráfico da interface de monitoramento da qualidade da energia elétrica4.3 Monitoramento de relatórios em tempo realNa interface de monitoramento de relatório em tempo real, o usuário pode escolher diretamente o dispositivo que deseja ver os dados de acordo com as necessidades, pode consultar os parâmetros operacionais em tempo real de cada circuito ou dispositivo, as informações de parâmetros elétricos exibidas no relatório devem incluir: corrente de fase, tensão trifásica, fator de potência total, potência ativa total, potência inativa total, energia elétrica, telecomunicação, etc. A telemedição inclui valores em tempo real (em diferentes estados devem ser distinguidos por cores diferentes), estados de pontos de medição (excedimento, colocação, anomalia de comunicação, etc.), valores diurnos zui e sua ocorrência, média diária, etc. A quantidade de telecomunicação inclui valores em tempo real (que devem ser distinguidos por cores diferentes quando estão em diferentes estados), estado de ponto de medição (colocação, comunicação anormal, etc.), número de bits diários, etc., e os relatórios podem ser exportados e impressos.
Figura 10 Gráfico de funções de monitoramento de relatórios em tempo real4.4 Monitoramento da curva históricaCurvas históricos são ferramentas de visualização de dados de séries temporais que fornecem suporte fundamental para o funcionamento da rede, gerenciamento de equipamentos, resolução de problemas e otimização de decisões ao registrar a trajetória de mudanças ao longo do tempo em parâmetros-chave como tensão, corrente, potência, frequência e estado de equipamentos. Após uma falha no sistema elétrico, a fonte da falha pode ser localizada através da curva histórica e o processo de evolução pode ser analisado. As falhas de equipamentos elétricos (como transformadores, interruptores, cabos) tendem a ter um "período de incubação", e a curva histórica registra mudanças de tendência a longo prazo nos parâmetros operacionais do equipamento para identificar com antecedência as anomalias e evitar paradas súbitas. Indicadores de qualidade da energia elétrica (como desvio de tensão, flutuação de frequência, distorção harmônica) afetam diretamente a vida útil do equipamento elétrico e a estabilidade da rede elétrica, e a curva histórica é a base central para localizar a fonte de poluição e avaliar o efeito da governança. A perda de linha (perda de transmissão de energia elétrica), a perda de energia inativa, etc. do sistema de energia está intimamente relacionada ao modo como funciona, e as curvas históricas podem ajudar a explorar o potencial de poupança de energia e reduzir os custos operacionais.
Figura 11 Gráfico de funções de monitoramento de curvas em tempo realNo contexto da neutridade de carbono, o veículo fotovoltaico e a nova energia são inseparáveis, a ideia geral é a geração de energia fotovoltaica, o uso de eletricidade de veículos de nova energia, a construção de uma cadeia industrial rica e completa, tanto para alcançar a redução contínua do consumo de carbono, como para ampliar o caminho de desenvolvimento da nova indústria de energia para o crescimento econômico. [3] É necessário também ter um sistema capaz de garantir a segurança elétrica. A solução do sistema de monitoramento de energia fornecida pela nossa empresa é capaz de ajudar os usuários e a rede elétrica a integrar a rede de alta proporção de energia fotovoltaica distribuída, reforçar o controle unificado da energia fotovoltaica distribuída, com capacidade de promover a operação coordenada da rede fotovoltaica distribuída e grande, construir um novo sistema de gerenciamento de cronograma de energia distribuída com transparência de dados, fácil regulamento e interação energética.[1] Vejão. Análise da situação atual e das tendências futuras da geração de energia fotovoltaica [J] Origem, 2019(03):154.[2] Pequeno. Aplicação de dispositivos de controle de emergência de tensão de frequência em substâncias [J].Tecnologia prática, 2012, 21 (08): 25-27[3] Shawling. Estudo de tendências de desenvolvimento fotovoltaico distribuído moderno em China [J].Energia elétrica, 2023, (24): 28-32.
