Количество и единичная мощность источников возобновляемой энергии (ветряные фермы, СЭС) все время увеличивается, одновременно растет необходимость постоянного мониторинга качества электроэнергии в точке общего подключения этих станций.

ЭлектроВести попросили компанию Экстрим ЛТД рассказать подробнее о всех аспектах мониторинга качества электроэнергии для СЭС.

Мониторинг качества электроэнергии  имеет технические, экономические и правовые последствия. Электрические параметры меняются непрерывно и зависят от многих факторов, в том числе солнца и ветра. Инсталляция устройства непрерывной записи и мониторинга высокого разрешения в точке общего подключения  позволяет операторам энергосистемы или станции обеспечить соблюдение требований электрической сети.

Опыт показывает нам, что многие события качества электроэнергии, которые находятся в пределах допустимого диапазона, все еще могут быть источником проблемы для производителей и потребителей энергии. Идеальный способ анализа вышеуказанных аномалий - использование устройства мониторинга качества электроэнергии класса A (показания прибора соответствуют международному стандарту IEC 61000-4-30 Class A и могут использоваться в разрешении спорных вопросов), способного непрерывно записывать и удерживать все параметры сети в течение длительного периода времени с высоким разрешением, включая форму волны. Этот вид контроля должен позволять исследовать и представлять все электрические параметры на основе применяемых отраслевых стандартов.

Можно сравнить это с  «черным ящиком», используемого в самолетах. Он будет записывать все данные, без необходимости настройки триггеров или пороговых значений.

Ниже можно увидеть несколько примеров данных, записанных непрерывным высококачественным рекордером Elspec PQA в точке общего подключения солнечных электростанций. Эти измерения показывают аномалии, которые все еще находятся в пределах стандартов и не регистрируются обычными устройствами, но благодаря уникальным возможностям Elspec PQA эти явления можно наблюдать, анализировать и использовать для диагностики систем и повышения их надежности.

Пример 1: Переключение отпаек трансформатора ВН.

Этот пример показывает изменение среднеквадратичного напряжения (RMS), изменение формы сигнала коэффициента нелинейных искажений (THD), в двух разных временных диапазонах.

Иллюстрация 1 Изменение напряжения RMS. Искажения напряжения и искажения напряжения за период 1850 циклов

Комментарии:

Имеется три ступени повышения напряжения трансформатора, соответствующие переключениям на разные отпайки обмотки трансформатора. После первого переключения трансформатор оставался в этом режиме 7 секунд, а после второго переключения трансформатор оставался в этом режиме 12 секунд.

Обращает на себя внимание значительный скачек THD свыше 3,2 %, который присутствует только при первом переключении. Очень часто «скачки» THD являются индикатором аномальных переходных процессов, на которые следует обращать внимание.

Иллюстрация 2 Напряжение RMS, THD и изменение формы сигнала за период 4-х циклов

Комментарии:

Мы увеличили до 4 циклов время перехода с уровня напряжения 1 к уровню напряжения 2.См.скачек уровня THD.

Искажение в форме волны L3 может указывать на потенциальную проблему в переключателе отпаек трансформатора.

Вывод: Вышеупомянутое искажение находится в пределах диапазона стандартов PQ и, следовательно, не было бы записано никаким другим анализатором PQ, который не имеет непрерывной записи высокого разрешения и сохранения формы волны, как G4 BlackBox от Elspec. Использование любого другого PQA не облегчит расследование и последующее наблюдение за такими событиями.

Пример 2: Последовательные падения напряжения

Этот пример можно проиллюстрировать путем записи трехфазных напряжений и токов фотоэлектрической системы. В этих измерениях можно увидеть два последовательных падения напряжения в двух разных временных периодах (Иллюстрация - 3 и Иллюстрация - 4). Значения на графике представляют собой среднеквадратические значения за цикл.

Иллюстрация 3

Иллюстрация 3 комментарии:

• После первого падения напряжения ток попытался восстановить его значение до 240 А на фазу, но второе последующее падение напряжения заставило его снова упасть до 150А, что привело к постепенному восстановлению до 240А, которое продолжалось 53 секунды.
• Все другие доступные PQA, которые не имеют непрерывной записи с высоким разрешением, регистрируют средние значения 10/15 минут, пока значения находятся в пределах стандартов. В этих типах PQА было записано только событие первого падения напряжения, поскольку оно превысило порог падения 90%. Второе падение напряжения не было бы записано, поскольку оно не выходило за пороговые значения стандарта.

Иллюстрация 4

Комментарии:

• Мы видим два последовательных падения напряжения с периодом 420 мс. друг от друга. Каждый длительностью приблизительно 520 мс.
• Только одна фаза превысила порог 90% от номинала, достигнув при этом 82 кВ.
• Во время первого падения ток также снизился примерно на 50% и почти вернулся на тот уровень, который был до падения.
• Второе падение напряжения не вышло за 90% значения. Однако в течение этого периода характер изменения тока отличается от предыдущего, кроме того падение напряжения не превышало допустимый уровень.

Вывод: использование PQA с непрерывной записью с высоким разрешением - единственный способ проанализировать реакцию сети на изменения, происходящие до тех пор, пока сеть не стабилизируется снова.

Пример 3: Изменение напряжения в результате проблем в фотогальванической системе.

Этот пример иллюстрирует влияние генерируемой мощности (KW) на уровень напряжения в фотоэлектрической системе на 50 кВт, подключенной к сети низкого напряжения. Суточные колебания мощности и напряжения показаны на иллюстрации - 5. Можно заметить, что с 11:45 до 12:50 существует много колебаний мощности. Чтобы лучше понять изменения, мы увеличили диапазон до 5 минут, как показано на иллюстрации 6

Иллюстрация 5 Ежедневные изменения мощности и напряжения в фотоэлектрической системе на 50 кВт

Иллюстрация 6 Колебания мощности и напряжения в фотоэлектрической системе на 50 кВт (увеличено до 5 минут в диапазоне от иллюстрации - 5)

Комментарии:

• Когда напряжение находится в диапазоне от 250,2 до 250,6 В, мощность преобразователя снижается с 41 кВт до 28 кВт, и в результате напряжение уменьшается на 1,7 В. Через одну минуту мощность снова поднимается, а напряжение следует за комплектом. Когда напряжение снова достигает 250,2 В, мощность снова уменьшается до 28 кВт.
• Чтобы лучше понять процесс этих изменений; Мы увеличили время до 9 секунд, как показано на следующем рисунке.

Иллюстрация 7 Колебания мощности и напряжения в фотоэлектрической системе мощностью 50 кВт (увеличен до 9 секунд диапазон от иллюстрации 6)

Комментарии:

• Форма напряжения и повышения мощности может быть вызвана неисправностью фотогальванической системы, которая вызывает ненужные изменения напряжения
• Или ее работы на верхнем пределе рабочего напряжения (250,2 В) при достижении этого значения напряжения защита инвертора ограничивает его мощность и соответственно снижает напряжение системы.

Вывод: Использование PQA с непрерывной записью с высоким разрешением - единственный способ идентифицировать, такие аномалии, поскольку значения напряжения находятся в пределах стандартов и среднее значение 10/15 минут не может выявить это явление.

И для примера, очень распространенная в наших сетях картина работы инвертора со значительными провалами генерируемой мощности, часто это происходит «постфактум», уже после установки оборудования и разочарованный Заказчик начинает предъявлять претензии компании установщику системы так как получает значительное снижение генерации и финансовые потери.

Установщик начинает оправдываться, что оборудование исправно, а завышенное(пониженное) напряжение-это не его проблемы. Но мы понимаем, что это не правильный подход. Профессиональный подход, следующий-проведение предварительных измерений:

Однозначно необходимо проведение аудита качества энергии для предотвращения подобных ситуаций. Например, из этого графика мы видим завышенное напряжение до 262 В, которое может стать причиной подобных проблем. Но имея эту информацию мы можем подобрать другую модель инвертора, которая имеет расширенный диапазон или по крайней мере предупредить Заказчика о возможных проблемах. Это и будет одним из решающих факторов, почему Заказчик выберет решение Вашей компании.

Оборудование компании Elspec - это технологический шаг вперед на рынке альтернативной энергетики. Оно позволяет получить дополнительные конкурентные преимущества и увеличить удовлетворенность клиента.

Эдуард Чевела
Экстрим ЛТД

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber