Περίληψη

Αυτό το τεχνικό έγγραφο διερευνά τον κρίσιμο ρόλο των σημερινών μετασχηματιστών (CTS) σε συστήματα φωτοβολταϊκών (PV) για περιορισμό ισχύος εξόδου. Καθώς οι εγκαταστάσεις PV που συνδέονται με το πλέγμα αντιμετωπίζουν αυξανόμενες ρυθμιστικές απαιτήσεις για τη διαχείριση της έγχυσης ισχύος, οι λύσεις που βασίζονται σε CT έχουν αναδειχθεί ως αξιόπιστη προσέγγιση για την παρακολούθηση της τρέχουσας παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο και την ενεργή περικοπή ισχύος. Το παρόν έγγραφο εξετάζει τις αρχές λειτουργίας, τις μεθόδους εφαρμογής, την καλωδίωση εγκατάστασης και τα τεχνικά πλεονεκτήματα των εφαρμογών CT σε σενάρια περιορισμού της φωτοβολταϊκής ενέργειας.

1. Εισαγωγή

Η ταχεία ανάπτυξη των φωτοβολταϊκών συστημάτων που συνδέονται με το δίκτυο έχει εισαγάγει νέες προκλήσεις για τη διαχείριση της σταθερότητας του δικτύου. Πολλές επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας απαιτούν τώρα φωτοβολταϊκά συστήματα για την ενσωμάτωση των δυνατοτήτων περιορισμού της εξόδου για την πρόληψη των συνθηκών υπέρτασης, τη συμμόρφωση με τις συμφωνίες διασύνδεσης και τη συμμετοχή σε προγράμματα αντιμετώπισης ζήτησης. Οι μετασχηματιστές ρεύματος χρησιμεύουν ως βασικά συστατικά σε αυτά τα συστήματα περιορισμού ισχύος παρέχοντας ακριβείς, απομονωμένες μετρήσεις ρεύματος για αλγόριθμους ελέγχου.

2. Λειτουργίες λειτουργίας CT σε φωτοβολταϊκά συστήματα

Οι μετασχηματιστές ρεύματος είναι μετασχηματιστές οργάνων που έχουν σχεδιαστεί για να παράγουν ένα εναλλασσόμενο ρεύμα στη δευτερεύουσα περιέλιξή του, η οποία είναι ανάλογη προς το ρεύμα που μετράται στον κύριο αγωγό του. Σε φωτοβολταϊκές εφαρμογές:

Αρχή μέτρησης: Το CTS χρησιμοποιεί την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή για να παραιτηθεί από τις τιμές υψηλού ρεύματος σε τυποποιημένα, μετρήσιμα επίπεδα (τυπικά 0-5 a ή 1-5} V εξόδους)

Απομόνωση: Παρέχει γαλβανική απομόνωση μεταξύ κυκλωμάτων ισχύος και ηλεκτρονικών μέτρησης/ελέγχου

Κατηγορία ακρίβειας: Οι εφαρμογές PV συνήθως απαιτούν 0.

Απόκριση συχνότητας: Πρέπει να φιλοξενήσει το πλήρες φάσμα των αρμονικών που υπάρχουν στην έξοδο του μετατροπέα

3. Εφαρμογή περιορισμού ισχύος χρησιμοποιώντας CTS

3.1 Σύστημα αρχιτεκτονική

Το τυπικό σύστημα περιορισμού ισχύος με βάση το CT αποτελείται από:

CT Sensors: Εγκαταστάθηκε σε κάθε έξοδο μετατροπέα ή στο σημείο της κοινής σύζευξης (PCC)

Πρόθεση σήματος: Αντιστάσεις επιβάρυνσης και κυκλώματα φιλτραρίσματος

Μονάδα επεξεργασίας: Microcontroller ή PLC που υπολογίζει την πραγματική ισχύ

Διεπαφή ελέγχου: Επικοινωνία με φωτοβολταϊκούς μετατροπείς για ρύθμιση ηλεκτρικής ενέργειας

3,2 Στρατηγικές ελέγχου

1.ABSolute Περιορισμός ισχύος:

Ορίζει ένα σταθερό κατώφλι μέγιστης ισχύος

Οι μετρήσεις CT προκαλούν περιορισμό όταν η ισχύς υπερβαίνει τα προκαθορισμένα όρια

2. Περιορισμός δυναμικής ισχύος:

Εφαρμόζει ελέγχους ρυθμού ράμπας

Ανταποκρίνεται στις αποκλίσεις συχνότητας πλέγματος

Συμμετέχει σε συστήματα ενεργητικής μείωσης ισχύος

3. Προοπτική κατανομή ισχύος:

Στα συστήματα πολλαπλών αντισταθμίσεων, χρησιμοποιεί μετρήσεις CT για να διανείμει αναλογικά περιορισμό

4. Κατευθυντήριες γραμμές για την εγκατάσταση και την καλωδίωση για CTS σε φωτοβολταϊκά συστήματα

Η σωστή εγκατάσταση και η καλωδίωση των μετασχηματιστών ρεύματος (CTS) είναι κρίσιμες για την εξασφάλιση ακριβούς μέτρησης ρεύματος και αξιόπιστου περιορισμού ισχύος σε συστήματα φωτοβολταϊκών (PV). Η εσφαλμένη εγκατάσταση μπορεί να οδηγήσει σε σφάλματα μέτρησης, κινδύνους ασφαλείας ή ακόμα και αποτυχία συστήματος.

Φυσική εγκατάσταση

Προσανατολισμός: Βεβαιωθείτε ότι οι CTs τοποθετούνται προς τη σωστή κατεύθυνση (ο πρωταρχικός αγωγός διέρχεται από την επισημασμένη πλευρά).

Αποφύγετε τον κορεσμό: Κρατήστε τα CTs μακριά από ισχυρά μαγνητικά πεδία (π.χ. μετασχηματιστές, μεγάλους κινητήρες) για να αποφευχθεί η παραμόρφωση της μέτρησης.

Διάγραμμα σύνδεσης ενός μόνο CT

Η γραμμή L του πλέγματος είναι συνδεδεμένη στη θύρα L στον ακροδέκτη του πλέγματος του μετατροπέα μέσω του CT, η γραμμή N του ηλεκτρικού δικτύου συνδέεται με τη θύρα Ν στον ακροδέκτη του πλέγματος του μετατροπέα και οι δύο οδηγοί εξόδου στη δευτερεύουσα πλευρά του CT συνδέονται αντίστοιχα με τον ακροδέκτη λειτουργίας του αναστροφέα.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Όταν η ανάγνωση της ισχύος φορτίου στην οθόνη LCD δεν είναι σωστή, αντιστρέψτε το βέλος CT.

Διάγραμμα σύνδεσης πολλαπλών CT

Πολλαπλά CTs συνδέονται με τον μετατροπέα με τον ίδιο τρόπο όπως ένα μόνο CT συνδέεται με τον μετατροπέα και οι προφυλάξεις είναι οι ίδιες, αλλά οι πολλαπλές CTs πρέπει να γειωθούν όταν συνδέονται με τον μετατροπέα και ένα μόνο CT μπορεί να γειωθεί ή να εδραιωθεί όταν συνδέεται με τον μετατροπέα.

5. Τεχνικά πλεονεκτήματα των λύσεων που βασίζονται σε CT

Σε σύγκριση με τις προσεγγίσεις μέτρησης εναλλακτικής ισχύος, προσφέρουν εφαρμογές CT:

Υψηλή αξιοπιστία: Δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη ή ενεργά εξαρτήματα στη διαδρομή μέτρησης

Ευρύ δυναμικό εύρος: μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια από 1% έως 150% του ονομαστικού ρεύματος

Γρήγορη απόκριση: Τυπικός χρόνος απόκρισης<100ms for power limitation control loops

Επιμελητικότητα: Εύκολη προσθήκη σημείων μέτρησης στην επέκταση των φωτοβολταϊκών συστημάτων

Αποτελεσματικότητα κόστους: χαμηλότερο κόστος εφαρμογής από τους αισθητήρες Hall-Effect για εφαρμογές υψηλού ρεύματος

6. Εξετάσεις

6.1 Κριτήρια επιλογής CT

Τρέχουσα βαθμολογία: Θα πρέπει να υπερβαίνει το μέγιστο αναμενόμενο ρεύμα κατά 20-30%

Ακρίβεια: Κατηγορία 0. 5 Συνιστάται για τον ακριβή έλεγχο ισχύος

Σφάλμα φάσης: κρίσιμο για τους υπολογισμούς τριών φάσεων

Χαρακτηριστικά κορεσμού: δεν πρέπει να κορεσβεία κατά τις συνθήκες σφάλματος

6.2Ενσωμάτωση με συστήματα ελέγχου

Οι σύγχρονες υλοποιήσεις συχνά συνδυάζουν μετρήσεις CT με:

Συστήματα SCADA για απομακρυσμένη παρακολούθηση

Λογική ελέγχου με βάση το PLC

Πλατφόρμες ανάλυσης που βασίζονται σε σύννεφο

Smart Inverter Communication Protocols (Sunspec, Modbus, κ.λπ.)

7.Conclusion

Οι μετασχηματιστές ρεύματος παρέχουν μια ισχυρή, ακριβή και οικονομικά αποδοτική λύση για τις απαιτήσεις περιορισμού της φωτοβολταϊκής εξόδου. Τα εγγενή χαρακτηριστικά τους καθιστούν ιδανικά κατάλληλα για τις απαιτητικές συνθήκες της λειτουργίας του φωτοβολταϊκού συστήματος. Καθώς οι απαιτήσεις ενσωμάτωσης του δικτύου καθίστανται αυστηρότερες, τα συστήματα ελέγχου ισχύος που βασίζονται σε CT θα συνεχίσουν να διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στη διατήρηση της ισορροπίας μεταξύ της παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και της σταθερότητας του δικτύου. Η σωστή επιλογή, η εγκατάσταση και η συντήρηση του εξοπλισμού CT εξασφαλίζουν αξιόπιστες μακροπρόθεσμες επιδόσεις στις εφαρμογές περιορισμού της ισχύος.