Chất lượng điện cho các mạng lưới điện nhỏ: Đo lường và giảm thiểu

Chất lượng điện năng của lưới điện nhỏ phải được đánh giá riêng biệt trong quá trình vận hành kết nối lưới, vận hành đảo và chuyển đổi giữa chúng. Xác định ranh giới điện, kiểm soát nguồn và tổ hợp tải trước khi chọn thiết bị đo lường hoặc biện pháp giảm thiểu. Ghi lại điện áp, tần số, biến dạng dạng sóng, mất cân bằng và các sự kiện liên quan cùng với thông tin trạng thái vận hành đồng bộ. Một giải pháp hoạt động chính xác khi kết nối với nguồn cung cấp tiện ích mạnh không tự động phù hợp khi microgrid trở thành đảo. Bộ lọc hài hòa chủ động, bộ bù phản ứng và bộ điều khiển nguồn có các nhiệm vụ khác nhau; khả năng tương thích và quyền vận hành của chúng phải được xác lập cho thiết bị thực tế và từng chế độ được phê duyệt.

Bắt đầu với ranh giới và chế độ vận hành

Đánh dấu giao diện tiện ích, các bus nội bộ, nguồn phân phối, lưu trữ năng lượng và tải trọng quan trọng trên sơ đồ dòng đơn đã được xác minh. Xác định thiết bị nào kiểm soát điện áp và tần số trong từng chế độ vận hành. Thuật ngữ microgrid mô tả một cấu hình hệ thống; nó không chứng minh rằng mọi bộ nghịch đảo kết nối đều có thể thiết lập nguồn đảo độc lập.

Liệt kê hoạt động kết nối lưới bình thường, hoạt động đảo dự kiến, bất kỳ phản ứng đảo không dự kiến nào được phép và quá trình kết nối lại. Bao gồm các chuyển đổi chỉ khi chúng là phần của thiết kế hệ thống đã được phê duyệt. Ghi lại các nguồn và tải được phép trong từng chế độ, và xác định các tổ hợp vận hành chưa được xác thực.

Một bài đánh giá như Chương của IntechOpen về chất lượng điện năng của microgrid năng lượng tái tạo có thể cung cấp nền tảng về phạm vi các vấn đề. Sử dụng nghiên cứu cụ thể và tài liệu thiết bị cho các quyết định dự án thay vì sao chép bộ điều khiển, xếp hạng bù hoặc cải thiện đã báo cáo của microgrid khác.

Phân biệt điều kiện liên tục và các sự kiện

Các phép đo liên tục hoặc tổng hợp có thể mô tả độ lớn điện áp, tần số, hài hòa và mất cân bằng trong một khoảng vận hành. Các ghi nhận sự kiện mô tả các rối loạn như thay đổi điện áp và gián đoạn. Cả hai đều hữu ích, nhưng giá trị trung bình có thể che khuất một sự kiện ngắn trong quá trình chuyển đổi chế độ.

Xác định câu hỏi trước khi chọn ghi âm. Nếu thiết bị nhạy cảm gặp sự cố trong quá trình đảo, lấy bằng chứng sự kiện đồng bộ và nhật ký bộ điều khiển liên quan. Nếu vấn đề là biến dạng hài hòa kéo dài trong một tổ hợp tải, giữ lại phổ hiện tại và điện áp bus tương ứng. Không quy định bộ lọc hài hòa chỉ vì một cảnh báo chất lượng điện năng chung đã xảy ra.

Bao gồm điều kiện cung cấp tiện ích khi kết nối. Một sự cố phía trên có thể xâm nhập vào microgrid qua giao diện của nó, trong khi tải hoặc nguồn nội bộ có thể tạo ra vấn đề nội bộ. Các phép đo ở cả hai phía của ranh giới đã xác định, khi an toàn và phù hợp, có thể giúp phân biệt nguồn gốc và sự lan truyền của sự kiện.

Xây dựng ma trận đo lường trạng thái vận hành

Ma trận xác định bằng chứng định tính, không phải là quy trình kiểm tra toàn diện hoặc quyền phép đảo lưới một cơ sở. Các kỹ sư chịu trách nhiệm phải phê duyệt các thử nghiệm an toàn, phối hợp bảo vệ và giới hạn vận hành. Không làm hỏng các khóa liên động hoặc ép buộc chuyển đổi để ghi lại dữ liệu.

Sử dụng dụng cụ phù hợp với yêu cầu đo lường

Chọn dụng cụ theo các đại lượng yêu cầu, ghi lại sự kiện, đồng bộ và phương pháp đo lường đã được ghi nhận. Một đồng hồ đo bảng điều khiển chung có thể cung cấp xu hướng vận hành hữu ích mà không cần là máy ghi chất lượng điện năng chuyên dụng. Không suy diễn ghi waveform, độ phân giải sự kiện hoặc tuân thủ tiêu chuẩn từ việc có màn hình hiển thị hoặc đọc PF.

The Trang tiêu chuẩn IEC 61000-4-30 là một tài liệu tham khảo cho phương pháp đo chất lượng điện năng. Xác nhận phiên bản áp dụng và tài liệu của thiết bị cho dự án. Khung đo lường của tiêu chuẩn này không tự nó xác định mọi giới hạn chấp nhận cho một lưới điện nhỏ cụ thể.

Vị trí các thiết bị để trả lời câu hỏi về giới hạn đã định. Đọc tại một bộ biến tần không tự động mô tả một bus tải trọng quan trọng, và đo lường giao diện có thể che giấu vấn đề của một đường dây cục bộ. Sử dụng các Hướng dẫn vị trí đặt đồng hồ đo chất lượng điện để lập kế hoạch các vị trí bổ sung phù hợp.

Giữ nguyên tỷ lệ biến dòng, ánh xạ pha, cấu hình dây wiring, cài đặt thiết bị và tham chiếu đồng hồ. Một cảm biến cấu hình sai có thể tạo ra sự mất cân bằng rõ ràng hoặc hướng dòng điện gây hiểu lầm. Xác nhận chuỗi đo trước khi gán lỗi điều khiển hoặc thiết bị.

Chẩn đoán nguồn harmonic và điều kiện mạng

Các tải phi tuyến và bộ biến đổi công suất có thể góp phần dòng harmonic. Nhiễu loạn điện áp kết quả phụ thuộc vào mạng lưới và trạng thái vận hành cũng như dòng điện được tiêm vào. Sắp xếp nguồn của một lưới điện nhỏ có thể thay đổi mối quan hệ đó khi nó cách ly hoặc thay đổi phân phối.

So sánh phổ dòng và biến dạng điện áp qua các trạng thái đại diện. Giữ dòng cơ bản với mỗi phần trăm để tránh nhầm lẫn phần trăm cao ở tải thấp với đóng góp dòng điện tuyệt đối lớn nhất. Ghi lại các nguồn và tải hoạt động và liệu các bộ lọc hiện có có được bật hay không.

IEEE 519-2022 mô tả kiểm soát harmonic tại giao diện cung cấp và phạm vi trạng thái ổn định của nó. Xác định ranh giới áp dụng và tiêu chí dự án; không áp dụng giới hạn giao diện tiện ích một cách tùy tiện cho mọi đường dây nội bộ hoặc giả định rằng nó bao gồm hiệu suất chuyển đổi.

The hướng dẫn đọc phổ harmonic giúp giải thích thứ tự, biên độ và ngữ cảnh vận hành. Nó bổ sung khảo sát cấp hệ thống này thay vì xác định thiết bị giảm thiểu nào phù hợp với nguồn cách ly.

Giữ chức năng kiểm soát nguồn và bộ bù riêng biệt

Chức năng hình thành lưới và theo dõi lưới thuộc về nguồn và thiết kế kiểm soát đã được xác minh. Bộ lọc harmonic hoạt động không nên được mô tả là thiết lập điện áp hoặc tần số của lưới điện nhỏ trừ khi tài liệu sản phẩm cụ thể rõ ràng hỗ trợ vai trò đó. Bộ bù phản ứng cũng vậy, không tự động cung cấp năng lượng hoạt động cần thiết trong trường hợp thiếu nguồn.

Phân chia các yêu cầu về dòng harmonic, công suất phản ứng cơ bản, điều chỉnh điện áp, đáp ứng tần số và cân bằng năng lượng. Gán mỗi yêu cầu cho thiết bị đã được ghi nhận và kiểm tra chấp nhận. Điều này tránh việc mua một thiết bị cho một chức năng trong khi mong đợi nó giải quyết một vấn đề hệ thống khác.

Nếu nhu cầu phản ứng cơ bản là đáng kể, ghi lại công suất hoạt động và phản ứng cùng các định nghĩa về hệ số công suất liên quan. Nếu hệ số công suất thực sự kém phần nào do biến dạng dạng sóng, một ngân hàng tụ điện thông thường không tự động giải quyết vấn đề đó. Kiểm tra cộng hưởng và tương tác điều khiển trước khi thêm tụ hoặc thay đổi các giai đoạn hiện có.

Ở tải tối thiểu, một chỉnh sửa cố định phù hợp trước đó có thể trở nên quá mức. Giữ nguyên dấu của công suất phản ứng và trạng thái của thiết bị hỗ trợ đã bật. Điều kiện tải thấp được phê duyệt là phần của thiết kế, không phải là một thử nghiệm tùy chọn để thực hiện sau khi vận hành thử.

The hướng dẫn ghi nhật ký hệ số công suất dịch chuyển và biến dạng hỗ trợ cho việc phân chia đó. Ghi lại các số lượng một cách nhất quán trước khi quy kết kết quả hệ số công suất thấp cho nhu cầu phản ứng hoặc dòng harmonic.

Chỉ định một AHF cho một nhiệm vụ tương thích đã được ghi nhận.

Một AHF có thể được xem xét cho một nhiệm vụ dòng harmonic đã đo khi các chức năng đặc thù của mô hình và yêu cầu kết nối phù hợp với nghiên cứu hệ thống. Xác định nguồn cấp hoặc bus mục tiêu, phạm vi hoạt động, bằng chứng harmonic và giới hạn chấp nhận. Không chỉ định kích thước dựa trên công suất biến áp hoặc suy ra hiệu suất từ tỷ lệ biến dạng chung.

The Trang sản phẩm bộ lọc hài hoạt động CNBYG cung cấp điểm bắt đầu cho một yêu cầu khảo sát đã ghi nhận về ứng dụng kết nối lưới. Thu thập đánh giá đặc thù mô hình rõ ràng trước khi cho phép vận hành với nguồn đảo hoặc qua các chuyển đổi. Bài viết này không xác nhận rằng sản phẩm trong hình đã được phê duyệt cho các chế độ đó.

Hình minh họa tham khảo sản phẩm chỉ cho thấy một hộp rời rạc trong phòng kỹ thuật. Nó không phải là sơ đồ lắp đặt, thử nghiệm vận hành đảo hay bằng chứng về khả năng hình thành lưới. Nhãn cảnh báo được đơn giản hóa; hướng dẫn thiết bị thực tế điều chỉnh việc lắp đặt và điều kiện vận hành.

Nơi quyền vận hành thiết bị thay đổi theo chế độ, ghi lại sắp xếp đó trong thiết kế kiểm soát và khóa liên kết đã được phê duyệt. Không tự ý tạo hướng dẫn chuyển mạch từ bài viết blog. Người điều khiển nguồn, kỹ sư bảo vệ và nhà cung cấp bù trừ cần có sự hiểu biết chung về trạng thái bật/tắt và hành vi lỗi.

Chuyển đổi khảo sát thành tiêu chí chấp nhận.

Thống nhất các điểm đo, phương pháp dụng cụ, ma trận vận hành và các biến thể cho phép trước khi thay đổi hệ thống. Nêu rõ giới hạn nào đến từ thỏa thuận kết nối, yêu cầu áp dụng, dung sai tải hoặc tài liệu thiết bị. Tránh trình bày bảng số chung chung như thể áp dụng cho mọi microgrid.

Sử dụng trạng thái cơ sở và cuối cùng tương đương. Ghi lại phân phối nguồn, dư địa khả dụng, tải đã bật và cài đặt cùng với điện áp, tần số, biến dạng và các sự kiện. Nếu thời tiết, nguồn phát hoặc tổ hợp tải khác nhau, giải thích cách điều đó ảnh hưởng đến so sánh. Một ngày thuận lợi không phải là bằng chứng độc lập về hiệu suất giảm thiểu.

Chuyển đổi cần có bằng chứng riêng. Giữ lại thời gian sự kiện, nhật ký của bộ điều khiển nguồn và phản hồi của tải trọng quan trọng. Không đánh dấu đảo lưới hoặc kết nối lại chỉ vì các phép đo liên tục kết nối lưới trông khả quan. Các chế độ chưa được kiểm tra hoặc không được hỗ trợ phải còn rõ ràng đang chờ hoặc bị loại trừ khỏi phạm vi phê duyệt.

Việc bàn giao cuối cùng nên bao gồm bản vẽ, vai trò điều khiển, quyền hạn theo chế độ vận hành, cài đặt, tài liệu thiết bị, xuất khảo sát thô, hồ sơ sự kiện và danh sách các điều kiện chưa được kiểm tra. Xem xét lại sắp xếp khi nguồn, firmware, cài đặt bảo vệ hoặc tải trọng lớn thay đổi. Giữ lại cơ sở chấp nhận trước đó để các thay đổi sau này có thể truy xuất nguồn gốc.

Học hỏi thêm: giám sát chất lượng nguồn điện.

Bài giảng của NPTEL IIT Delhi về tiêu chuẩn và giám sát chất lượng nguồn điện giải thích các khái niệm chung về đo lường và đánh giá. Đây là nền tảng cho khảo sát và không xác nhận bộ điều khiển microgrid, sơ đồ chuyển đổi hoặc chế độ hoạt động của AHF cụ thể.

Xem Power Quality: Tiêu chuẩn và giám sát

Các câu hỏi thường gặp

Chất lượng nguồn điện kết nối lưới tốt có chứng minh được rằng chế độ đảo lưới sẽ thành công không?

Không. Đặc điểm nguồn, vai trò điều khiển và tổ hợp tải thay đổi. Đánh giá hoạt động đảo và chuyển đổi sử dụng ma trận vận hành đã được phê duyệt và bằng chứng tương ứng.

Bộ lọc hài hoạt động có thể tạo thành nguồn cung cấp của lưới điện nhỏ không?

Không nên giả định như vậy. Xác minh chức năng của thiết bị cụ thể. Bù dòng hài hòa và thiết lập điện áp cùng tần số là các yêu cầu khác nhau.

Bộ ngắt nào nên được đo?

Chọn các vị trí trả lời các câu hỏi của dự án, thường bao gồm giao diện và các đường cấp nguồn quan trọng hoặc không tuyến tính liên quan. Một vị trí thiết bị đơn lẻ không nhất thiết mô tả toàn bộ lưới điện nhỏ.

Yêu cầu khảo sát chất lượng nguồn điện của microgrid nên bao gồm những gì?

Cung cấp bản vẽ đã được xác minh, vai trò kiểm soát nguồn, chế độ vận hành được phép, hồ sơ nguồn và tải, số đo chất lượng nguồn đồng bộ, các thiết bị hỗ trợ hiện có, tài liệu mô hình và tiêu chí chấp nhận.