并网光伏电站电能质量实时监测系统

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1、并网光伏电站电能质量实时监测系统（山东电力建设第一工程公司山东济南250200）摘要:并网光伏电站的电能质量问题己经成为制约光伏发电技术发展的关键因素之一，进行实时电能质量监测有助于光伏发电技术的改进和提高，对于保障电网安全稳定运行具有重大意义。文中开发了一种基于虚拟仪器的并网光伏电站电能质量实时监测系统，该系统实现了对并网光伏电站电能质量三项稳态指标的监测，利用LabSQL模块和数据库技术实现数据存储以及基于C/S模式、B/S模式和RemotePanels技术的信息远程发布方案，使监控中心可通过Internet直接查看即时和历

2、史电能质量数据，实现信息共享。关键词:虚拟仪器;并网光伏电站;电能质量；一、并网光伏电站电能质量指标的计算方法并网光伏电站对电网电能质量的影响程度，与采用逆变器的类型、控制方式、光伏电站布置、所接入节点的短路容量以及线路参数等诸多因素有关。由于重庆大学7.68kWp光伏电站在接入设计时，考虑了接入点的短路容量，同时由于光伏发电的技术特点，一般不会对电网的频率偏差、电压中断、电压骤升骤降、暂时过电压和瞬态过电压、三相电压不平衡产生明显影响。在实际运行过程中，对于并网光伏电站接入的电能质量评估主要考虑电压偏差、电压波动和谐波3个部分

3、。二、系统的工作原理及构成（一）系统的工作原理及总体结构该系统主要由光伏阵列、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜、电能质量检测装置、数据处理单元和监控中心等组成，系统的总体结构框图如图所示。图中的光伏阵列共由48块光伏组件构成，其结构采用8个光伏组件串联组成一个光伏组件串列，再将6个串列并联组成整个光伏阵列，总装机容量7.68kW;直流汇流箱能够减少光伏组件与逆变器之间连接线及方便日后维护，每台直流汇流箱将2路光伏组件串列的直流电汇总，构成一个光伏阵列子系统，通过防雷器与断路器后输出;直流配电柜含奋PLC多路接入切除

4、控制装置，将3台直流汇流箱输出的直流电缆接入后进行汇流，再接至并网逆变器;逆变器采用IG120型并网逆变器，该逆变器可测量直流输入的电压、电流和瞬吋功率、交流输出电压、电流、有功和无功功率、太阳辐照度、风速、组件温度和环境温度等数据，同吋配备一台数据采集器（FroniusDATCOM）通过RS—485串行数据总线即可进行通讯;交流配电柜是为了给逆变器提供并网接U,当逆变器发生故障吋，就需要断开交流配电柜实施检修，提高了系统的安全性;电能质量检测装置由信号变送箱、数据采集卡构成，主要实现信号采集、信号调理和信号A/D转换等功能;数

5、据处理单元（客户端）是带虚拟仪器系统的计算机，负责对采集到的信号进行计分析、计算，并将分析计算的结果进行实吋显示和存储;网络通信部分负责数据的传输，主要实现客户端与监控中心数据信息的传递;监控中心（服务器端）是安装在电力系统管理部门的计算机，它负责接收客户端发送来的并网光伏电站电能质量的数据，并对各种数据进行监控和管理。（二）电能质量检测装置的硬件设计对并网逆变器输出的三相交流电压电流信号进行实吋的、同步的、精确的采集将直接影响到并网光伏电站电能质量监测系统的性能，因此电能质量检测装置设计是否得当对整个系统来说至关重要。电能质量

6、检测装置主要由信号变送箱和数据采集卡构成。1、信号变送箱工作原理及结构信号变送箱由输入信号接口、电压电流传感器、信号调理电路和工作模式切换电路等组成，系统的总体结构框图如图所示。图中的输入信号接口使用电缆连接器以方便用户接入多路电压、电流信号;电压电流传感器将待采集的模拟电压和电流信号转换成适合数据采集卡进行A/D转换的信号;信号调理电路起到隔离、放大、滤波和降噪等作用;工作模式切换电路能满足并网光伏电站在不同运行模式下的检测要求，便于精确检测光伏系统工作在不同季节下的并网电流和逆变器工作在不同的连接方式下的并网点电压。2、数据

7、采集卡高精度的A/D转换是虚拟仪器的一个重要环节。A/D的精度与运行的可靠性直接影响到电能质量的分析结果。该监测装置采用M系列的PCI—6251型数据采集卡，该数据采集卡具有8对差分输入16个单端输入，A/D转换精度可达16位，多通道吋的最大采样率为1.OOMS/s,可将苏直接插入计算机的PCI插槽，输入范围±O.1〜±10V，并可以在LabVIEW环境下对多路信号进行每周期256点的高速采样。（三）硬件系统抗干扰设计在设计电能质量检测装置吋，硬件抗干扰是一个重要的问题，电能质量检测装置的抗干扰性能是

8、衡量整个系统可靠性的重要指标。内部干扰可分为串模干扰和共模干扰两种，降低串模干扰可使用两芯屏蔽双绞线来防止“场”的干扰，同吋应选用电路设计先进的数据采集卡和性能优良的传感器;抑制共模干扰可采用系统单点接地的方法，该装置中采用的地线包括原始信号地线、系统地线、直流