Александр Юльевич Гаевский - доктор физико-математических наук, профессор кафедры возобновляемых источников энергии факультета электроэнерготехники и автоматики НТУУ «Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского»
д. 37, пр. Победы, Киев, 03056, тел./факс: +380(44)204-81-91;
д. 20а, ул. Гната Хоткевича, Киев, 02094, тел./факс: +380(44)206-28-09
Alexander Gaevskii - D.Sc. in Physics and Mathematics, Professor at the Department of Renewable Energy Sources of Electric Power Engineering and Automatics Faculty, Ihor Sikorsky Kyiv Poly technic Institute
37 Peremogy Av., Kyiv, 3703056, tel/fax: +38044 204 81 91;
20а Gnat Khotkevich Str., Kyiv, 02094, tel/fax: +380 44 206 28 09
Василий Владимирович Бодняк - аспирант
д. 20а, ул. Гната Хоткевича, Киев, 02094,тел./факс: +380(44)206-28-09
Vasyli Bodnyak - Graduate Student
20а Gnat Khotkevich Str., Kyiv, 02094, tel/fax: +380 44 206 28 09
Анна Николаевна Гаевская - старший преподаватель кафедры «Электрические станции» факультета электро-энерготехники и автоматики
д. 37, пр. Победы, Киев, 03056, тел./факс: +380(44)204-81-91
Anna Gaevskaya - Senior Lecturer, Department of Electric Power Stations of Electric Power Engineering and Automatics Faculty
37 Peremogy Av., Kyiv, 3703056, tel/fax: +38044 204 81 91
В статье рассмотрены проблемы работы фотоэлектрических станций (ФЭС) в распределительной сети (РС), а именно, влияние генерации ФЭС на узловые напряжения и устойчивость сети, а также имеющие место на практике отключения инверторов от сети во избежание перенапряжений. Инвертор ФЭС, работающий в составе РС, рассматривается в рамках редуцированной двухузловой схемы замещения. Один узел этой схемы описывает инвертор, выход которого через соединительную линию подключен к повышающему трансформатору, то есть ко второму узлу модели, представляющему эквивалент РС. Редуцированная двухузловая схема, в отличие от многоузловых схем, имеет точные решения для потоков мощности между ФЭС и сетью. Эта модель позволяет в аналитическом виде определить область устойчивости по напряжению, условия отсоединения от сети (островкования), зависимости узловых напряжений от соотношения уровней генерации и потребления. На основе указанной модели проанализированы экспериментальные данные поминутного мониторинга мощности и выходных напряжений трехфазных инверторов Growatt мощностью 30 кВт, соединенных с узлом подключения к распределительной сети (трансформатором) относительно коротким отрезком линии. Подобная схема подключения типична для частных и небольших промышленных фотоэлектрических систем. Устойчивая работа ФЭС в сети зависит от соотношения уровней генерации и потребления в узле на стороне станции, а также от пропускной способности соединительной линии. При анализе перенапряжения в узле ФЭС в случае большого уровня солнечной радиации следует учитывать ограниченные возможности инверторов по уменьшению выходной мощности переменного тока за счет изменения положения рабочей точки инвертора. В статье выполнены оптимизационные расчеты для определения параметров, характеризующих инвертор и пропускную способность линии. Разработанный метод анализа мониторинговых данных современных инверторов может быть полезным инструментом при решении задач диагностики оборудования ФЭС, а также при прогнозировании объема электроэнергии, выдаваемой в сеть.
The article deals with the problems of the PV plants operation in the low voltage network (LVN), namely the influence of PV generation on bus voltages and stability of network, as well as disconnecting the inverters from network in order to avoid overvoltages. The operating of PV inverter tied to LVN is considered on the framework of the reduced two-bus equivalent circuit. One bus of this circuit describes the inverter which is connected to the step-up transformer via short line and second one is the equivalent representation of LVN. The reduced two-bus circuit in contrast to the multi-bus schemes has exact solutions for power flows between PV plant and network. The analytical solutions obtained for this model allows us to determine the voltage stability region, the disconnecting conditions from the network (islanding), the dependence of the bus voltages on the levels of generation and load. On the base of this model, the monitoring data for power and output voltages of three-phase Growatt 30 kW inverter were analyzed. The inverter is tied to LVN by a relatively short line segment with known parameters which is typical for private and small industrial photovoltaic systems. The stable operation of PV plant in the network depends on the ratio of generation and consumption levels at the bus on the plant side, as well as on the capacity of the connecting line. Under analyzing of an overvoltage in the inverter bus appearing due to large solar radiation, one should take into account the limited inverter’s possibility to reduce the output power by changing the operating point on the curve “voltagepower”. The article performs the optimization calculations which determine the parameters characterizing the inverter and line capacity. The developed method for analyzing monitoring data of modern inverters can be a useful tool in solving problems of PV plant equipment diagnostics, as well as of predicting the electricity amount supplied to the network.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.