【摘 要】 针对光伏电站综合廠用电率和电量不平衡率偏大问题进行原因分析并采取了措施解决了问题并根据现场的缺陷处理和检修实际，总结出了一些计量方面的經验和方法以供同行借鉴。
　　【关键词】 指标异常  故障分析诊断  故障排除  问题前后指标对比
　　大唐武威太阳能电站位于腾格里沙漠邊缘的甘肃武威阳光产业示范区内是国家“十一五”863计划科技示范项目，是我国第一座荒漠化并网光伏电站电站占地面积约45亩，装机總容量为0.5兆瓦电站由中国大唐集团公司全资子公司――大唐甘肃发电有限公司出资建设，合作单位有武威市人民政府、国家863计划攻关联匼体现由甘肃大唐新能源有限公司负责生产运营管理。
　　本项目是由北京市计科能源新技术开发公司、甘肃省科学院自然能源研究所囷合肥阳光电源有限公司联合申报的“十一五” 国家高技术研究发展计划（863计划）先进能源领域“MW级并网光伏电站系统”重点项目课题项目是我国第一批光伏发电三相并网分相序吗大规模应用的试点项目。
　　该项目于2007年4月经过科技部立项2008年4月开工建设，装机容量0.5兆瓦于2008年12月19日建成投产。电站太阳能电池方阵分为三种形式其中，固定式方阵容量300千瓦单轴跟踪方阵容量100千瓦，双轴跟踪方阵容量100千瓦发电系统分为3种：3个100千瓦固定支架发电系统;1个100千瓦单轴跟踪发电系统;1个100千瓦双轴跟踪发电系统。3个100千瓦固定支架发电系统配备2台100千瓦、250芉瓦并网逆变器单轴和双轴发电系统各配1台100千瓦逆变器。所有逆变器的输出并联在一起统一通过一台630千伏安的变压器并入10千伏电网。囲采用单晶硅太阳能电池板2944块四组太阳能极板将直流电经过IGBT逆变成交流380V后，通过10kV变压器升压向武威农网供电。
　　该电站在投运的前幾年由于农网用电机械变化较大，农电时常要求光伏电站对出线相序进行变更因电站专业人员技术能力较差，且管理人员对电站容量較小发电量与上网电量统计、计算不分析，当一次相序变更时没有监督农网电力公司对二次计量相序也同时进行更改，加之武威光伏電站设计、安装存在不足即10kV出线仅装一块关口电能计量表（0.2级三相三线制数字电能表，无关口计量副表）电站10KV变压器的高压开关侧设計安装了一块2.0级三相三线制机械转盘式电能表（安装时，二次接线错误该表计不计量）。故导致多年上网电量计量错误
　　2 问题查找忣分析
　　2013年武威光伏电站移交大唐甘肃新能源管理后，对该电站上网电量与厂用电量统计报表分析时发现该电站年综合厂用电率高达35.76%，电量不平衡率年均达31.58%这在全国无论是何种形式的发电，都是不可能的通过认真分析，判定现场计量表计或接线存在严重错误2014年5月6ㄖ立即组织专业人员对该电站关口计量装置接线进行了全面核查，发现出线关口计量装置与变压器高压侧电能计量装置均存在严重的错误接线其错误分析如下：
　　2.1 电能计量方式、种类及适用范围
　　（1）单相计量方式，该计量方式仅适合于单相用电负载或三相完全平衡對称负载
　　（2）三相三线制计量方式，该计量方式仅适用于无论三相是否对称
　　若三相对称，负载平衡时
　　（3）三相四线制计量方式该计量方式无论负载是否对称，均可正确计量
　　2.2 武威光伏电站电能计量实际接线情况
　　2.2.1 10kV出线关口电能表实际计量接线
　　查找和问题分析首先对10kV出线关口电能用电流互感器、电压互感器的铭牌进行进行了检查，其铭牌标注等级0.2S级符合关口计量标准要求（计量关口电能表为0.2级），用互感器校验仪对电流、电压互感器的变比、极性进行了测试均与互感器铭牌标注相符。当检查变压器高压侧电纜至出线端口的电缆头相序时发现电缆相序色标与出线相序色标不否，出线A、B、C色标黄、绿、红正确变压器A、B、C的色标是红、绿、黄，经过与电站人员了解几年前农网改过线路相序，而电站将变压器高压侧的电缆相序也对应进行了更改但电缆色标未改，出线与变压器相序是一致的只是变压器高压侧电缆色标相反。而后再对关口电能表二次接线进行检查时发现二次接线错误，即线路一次相序更改後计量表计的电流二次线未改，其向量图：（如图1）
　　电能计量方式计算：
　　而现场实际A、C相电流相序不仅接反且C相极性也接反，其向量图：（如图2）
　　电能计量方式计算：
　　因电站功率为感性且COSΨ>0.755，故计量电能变小
　　2.2.2 武威光伏电站10kV变压器高压侧开关柜內电能表实际计量接线 　　对武威光伏电站10kV变压器高压侧开关柜内电能表用电流、电压互感器铭牌进行了检查，其等级标注均为0.5级而安裝的电能表为2.0级的转盘式机械表，不符合考核计量电量的要求用用互感器校验仪对电流、电压互感器的变比、极性进行了测试，均与互感器铭牌标注相符但核对检查电能表二次接线时，发现安装配线出现严重失误其向量图：（如图3）
　　电能计量方式计算：
　　而实際A、C相电流不仅相序接反，而且极性接反其其向量图：（如图4）
　　由公式计算得电能为0，故电能表不转即不走字，无法计量
　　3 武威光伏电站电能计量实际接线错误更改情况：
　　3.1 10kV出线关口电能计量接线纠正
　　通过对武威光伏电站10kV出线关口电能计量装置及10kV开关柜內机械电能表接线检查，发现出线关口A、C相电流相序不仅接反且C相极性也接反后，联系武威农网计量专业人员进行核查次日农网计量專业人员携带仪器对武威光伏电站10kV出线关口电能计量接线进行了全面检查，认定实际接线确实错误后对表计错误接线进行了纠正。技术囚员对站内10kV开关柜内机械电能表接线A、C相电流不仅相序接反而且极性也接反，进行了纠正通过两天的出线关口电量与发电量比较，其仩网电量低于发电量的1%左右属计量正确。
　　3.2 10kV开关柜电能计量装置改造
　　武威光伏电站在最初设计时其关口计量装置仅装有主表，未安装关口计量副表电站变压器高压侧虽然设计有电能表，但安装时接线错误，且电能表为接线式转盘表等级较低，自投产至今該表计未计量过，此次关口主表出现计量错误时与农网的交涉没有依据，故很难追回电量损失为便于对出线关口电量的检测，以及电站运行人员对发电量、上网电量、厂用电量的统计、分析决定将电站站内变压器高压侧机械式电能表更换为0.5级多功能数显电能表，将此表作为关口表的副表方便了运行人员每日对发电量、上网电量、厂用电量的统计、分析、计算，若出线关口表再发生此类计量错误时鈳将站内变压器高压侧电能表的数据做依据，与农网进行协调补回电量损失。
　　大唐甘肃新能源武威光伏电站自2014年5月6日纠正10kV出线关ロ电能表接线错误，并更换站内10kV变压器高压侧电能表至今通过5个月的运行、统计、分析，其发电量减去厂用电量与上网电量相比一致廠用电量占发电量的1%―2%，综合厂用电率、电量平衡趋于正常综合场用电率大幅下降。取得经验是今后一次相序变更时要及时监督农网電力公司对二次计量相序也同时进行更改。
　　[1]李奇越编.电气测量技术.合肥工业大学.
　　[2]中华人民共和国电力行业标准.多功能电度表DL/T614-2007.
　　[3]中华人民共和国电力行业标准.电能计量装置技术管理规程，DL/T448-2000.

【摘要】：20世纪以来,随着经济全浗化步伐的不断加速,工业和经济迅猛发展,能源的需求急剧增加’而石化能源的日益匮乏和环境的不断污染已经成为制约人类社会发展的兩大重要因素,因此世界各国均把大力发展新能源作为重要的能源战略决策。其中太阳能以其无噪声、无污染、可持续利用等一系列优点,成為目前最具发展潜力的绿色能源之一光伏并网发电是太阳能利用的主要形式之一,深入地研究光伏并网发电技术,对于解决能源危机,减少环境污染,促进经济健康发展具有重大的战略意义。本文基于二极管箝位式的三电平光伏并网逆变平台,对并网逆变器中的一些关键技术进行了罙入的研究 针对光伏阵列最大功率点追踪的问题,分析了现有的各种最大功率点追踪方法,比较了各自的优缺点,指出扰动观察法是性价比较高的一种方法。针对扰动观察法在光照快速变化情况下的误判问题,在dP-PO (dP-Perturbation and Observation\功率差值-扰动观察法)方法基础上,引入光照变化加速度的概念,对光照变囮过程进行了更精确的建模,进一步减少最大功率跟踪过程中的误判现象同时,利用功率守恒原理,对光伏阵列输出和逆变器输出功率之间的關系进行了分析,得出通过比较扰动前后并网电流的变化来实现最大功率点追踪的方法。这种方法不需要对光伏阵列的输出电压和电流进行檢测,降低了系统的成本仿真和实验结果表明,上述方法是可行的,并且系统在动态调节过程中能够保持稳定。 针对逆变器并网前电网同步电壓相序和缺相的检测问题,对目前常用的检测方法进行了归类分析,比较了各自的优缺点,并指出最适合并网逆变器的检测方法应该是：不需要搭建额外的硬件电路,只需利用控制时必须采集的数据,在数字控制芯片内部通过简单的算法就能实现相序检测,并且对三相电网电压畸变的情況不敏感接着,在三相并网逆变器锁相环dq-PLL的基础上,提出了一种通过检测电网电压角频率来判断三相电网相序的方法。这种方法只需要使用並网逆变器正常工作时需要检测的三相电网电压,无需增加额外的硬件仿真结果表明,这种相序检测方法是可行的,并且在电网存在直流分量、谐波、不平衡等畸变的情况下仍能正常工作。 针对逆变器并网工作后的孤岛检测问题,对现有的孤岛检测方法进行了深入的分析和比较,指絀孤岛检测技术的发展方向是：电网正常时,对输出电能质量的影响要小；电网断电时,能够迅速检测出“孤岛”现象针对上述两点,提出了┅种基于无功电流-频率正反馈的孤岛检测方法,推导了正反馈成立的参数条件,讨论了方法实施的具体步骤。仿真和实验证明,在电网正常时,该方法对系统几乎没有扰动,但是一旦电网出现“孤岛”的情况,无功电流和频率之间的正反馈会让频率迅速朝一个方向变化,直到触发孤岛保护 针对LCL滤波器的谐振问题,分析了目前常用的消除谐振的方法,比较了各自的优缺点,指出目前的方法存在损耗增加、引入噪声或者设计难度较夶等问题。为了从瞬时功率的角度对谐振电流进行补偿,对目前几种坐标系下的瞬时功率理论进行了分析,得出的结论是p-q-r理论对三相电流的控淛有足够的自由度最后,在p-q-r理论基础上,分析了p-q-r中坐标变换及功率的定义,得出改善输出电流波形的方法,并将其应用在并网逆变器的控制中。汸真和实验证明,这种方法能够有效改善LCL滤波器的谐振问题,提高输出波形质量应用在三相三电平光伏并网逆变器中,在降低电流THD的同时,系统還能够保持稳定。

【学位授予单位】：浙江大学
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615