大型光伏电站故障检测与控制技术

大型光伏电站故障检测与控制技术

沈南

中国水利水电第十工程局有限公司四川成都610000

摘要：随着我国社会以及经济的不断发展，人们在日常生活以及工业方面的用电需求变得越来越大。大型并网光伏电站能够对太阳能开展集中以及高效的运用，非常有利于扩展我国的太阳能发电的发展范围，也可以在一定程度上缓解我国电力资源紧张的现状。大型并网光伏电站已经成为了我国太阳能发电前进的一个关键方向，伴随着大型光伏电站的大量并网以及建设，很多国家都制定出了一套完备的光伏电站并网准则，进而确保电网的安全与高效运行。

关键词：大型光伏变电站；故障检测；控制技术

1.引言

大型并网光伏电站作为新世纪以来刚刚兴起的太阳能发电技术，需要同时具备低压穿越以及孤岛检测的作用。然而在光伏电站建设与运行过程当中，还是会面临各种各样的故障与问题，如何采取科学合理的故障检测与控制技术，尽快改善其中的故障问题，是当前业内人士关注的一个重要课题。因此，本文对大型并网光伏电站故障检测与控制的相关问题展开探讨，希望给业内人士提供一定的借鉴。

2.大型光伏电站概述

大型光伏电站结合能否跟电网相联可以划分为离网光伏电站以及并网光伏电站。在光伏发电行业刚刚开始发展的时候，太阳能电池的价格是非常高的，所以绝大多数的光伏电站都选择建设在非常偏远的地方，容量通常比较小，重点是向光伏电站周围的村庄进行供电。该种光伏电站不跟大电网相联，是一种离网光伏电站。近几年来，伴随光伏发电技术的持续进步以及创新，光伏发电行业也产生了一定的变化，不光规模有了一定的扩展，其装机的容量也在不断扩展。

并网光伏电站跟离网光伏电站相比较来说具备很多独特的优点，重点包含下述几个方面：首先来说，光伏电站所提供的电能能够直接接入到大电网当中，跟离网光伏电站相比较而言可以省去非常多的储能装置。我们都知道，储能设备的价格是比较昂贵的，因此跟离网光伏电站相比较而言，并网光伏电站的投入相对来说比较少，这也提升了并网光伏电站的实用性。除此之外，还可以降低甚至出去所选用的储能装置（比如蓄电池）所带来的污染，使得光伏发电在真正意义上成为了清洁的发电方式，有助于全球环境问题的改善。其次，并网光伏电站不但可以跟大电网相连也能够跟大电网断开，还能够结合实际的情况快速灵活的控制好光伏电站的工作模式，这样将会在很大程度上提升大电网应对突发事件的水平，更好地提高电力系统的稳定性，与此同时，也可以提升大电网的负荷平衡度。最后要说的是，并网光伏电站能够更好地提升电网的调峰水平。综上所述，并网光伏电站能够在很大程度上对太阳能开展高效率地利用，是光伏发电行业当中发展的趋势。

3.大型光伏电站常见故障及其检测控制技术

3.1逆变器屏幕没有显示

故障分析：没有直流输入，逆变器LCD是由直流供电的。可能原因：①组件电压不够。逆变器工作电压是100V到500V，低于100V时，逆变器不工作。组件电压和太阳能辐照度有关。②PV输入端子接反，PV端子有正负两极，要互相对应，不能和别的组串接反。③直流开关没有合上。④组件串联时，某一个接头没有接好。⑤有一组件短路，造成其它组串也不能工作。具体的解决办法包含，用万用表电压档测量逆变器直流输入电压。电压正常时，总电压是各组件电压之和。如果没有电压，依次检测直流开关，接线端子，电缆接头，组件等是否正常。如果有多路组件，要分开单独接入测试。

3.2逆变器不并网

故障分析：逆变器和电网没有连接。造成该问题可能的原因：①交流开关没有合上。②逆变器交流输出端子没有接上。③接线时，把逆变器输出接线端子上排松动了。具体的解决办法包含，用万用表电压档测量逆变器交流输出电压，在正常情况下，输出端子应该有220V或者380V电压，如果没有，依次检测接线端子是否有松动，交流开关是否闭合，漏电保护开关是否断开。

3.3PV过压

故障分析：直流电压过高报警。可能引起该问题的原因包含，组件串联数量过多，造成电压超过逆变器的电压。具体的解决办法如下，因为组件的温度特性，温度越低，电压越高。单相组串式逆变器输入电压范围是100-500V，建议组串后电压在350-400V之间，三相组串式逆变器输入电压范围是250-800V，建议组串后电压在600-650V之间。在这个电压区间，逆变器效率较高，早晚辐照度低时也可发电，但又不至于电压超出逆变器电压上限，引起报警而停机。

3.4隔离故障

故障分析：光伏系统对地绝缘电阻小于2兆欧。引起该问题可能的原因：太阳能组件，接线盒，直流电缆，逆变器，交流电缆，接线端子等地方有电线对地短路或者绝缘层破坏。PV接线端子和交流接线外壳松动，导致进水。具体检测技术为，断开电网，逆变器，依次检查各部件电线对地的电阻，找出问题点，并更换。

3.5漏电流故障

故障分析：漏电流太大。详细的解决办法：取下PV阵列输入端，然后检查外围的AC电网。直流端和交流端全部断开，让逆变器停电30分钟以上，如果自己能恢复就继续使用，如果不能恢复，联系售后技术工程师。

3.6系统输出功率偏小达不到理想的输出功率

引起该事故可能的原因：影响光伏电站输出功率因素很多，包括太阳辐射量，太阳电池组件的倾斜角度，灰尘和阴影阻挡，组件的温度特性等。因系统配置安装不当造成系统功率偏小。常见解决办法包含：①在安装前，检测每一块组件的功率是否足够。②调整组件的安装角度和朝向。③检查组件是否有阴影和灰尘。④检测组件串联后电压是否在电压范围内，电压过低系统效率会降低。⑤多路组串安装前，先检查各路组串的开路电压，相差不超过5V，如果发现电压不对，要检查线路和接头。⑥安装时，可以分批接入，每一组接入时，记录每一组的功率，组串之间功率相差不超过2%。⑦安装地方通风不畅通，逆变器热量没有及时散播出去，或者直接在阳光下曝露，造成逆变器温度过高。⑧逆变器有双路MPPT接入，每一路输入功率只有总功率的50%。原则上每一路设计安装功率应该相等，如果只接在一路MPPT端子上，输出功率会减半。⑨电缆接头接触不良，电缆过长，线径过细，有电压损耗，最后造成功率损耗。⑩光伏电站并网交流开关容量过小，达不到逆变器输出要求。

3.7交流侧过压

电网阻抗过大，光伏发电用户侧消化不了，输送出去时又因阻抗过大，造成逆变器输出侧电压过高，引起逆变器保护关机，或者降额运行。常见解决办法有：①加大输出电缆，因为电缆越粗，阻抗越低。②逆变器靠近并网点，电缆越短，阻抗越低。

3.8逆变器硬件故障

分为可恢复故障和不可恢复故障。故障分析：逆变器电路板，检测电路，功率回路，通讯回路等电路有故障。解决办法：逆变器出现上述硬件故障，请把直流端和交流端全部断开，让逆变器停电30分钟以上，如果自己能恢复就继续使用，如果不能恢复，就联系售后技术工程师。

3.10逆变器硬件故障

逆变器硬件故障可以划分为可恢复故障和不可恢复故障。通过对故障开展具体的分析，假如是以下设备，比如逆变器电路板，检测电路，功率回路，通讯回路等电路有故障，可以采取的具体解决办法为，逆变器出现上述硬件故障，请把直流端和交流端全部断开，让逆变器停电30分钟以上，如果自己能恢复就继续使用，如果不能恢复，就联系售后技术工程师。

4.结语

综上所述，随着光伏电站的大量建设与并网，大型光伏电站对故障穿越与控制技术的要求也逐步提高，当时在这其中仍然存在着不少的问题，我们应该深入的对大型光伏电站进行研究与分析，找到其中存在的问题以及安全隐患，采取科学的故障检测与控制技术，尽快解决其中的问题，推动我国大型光伏电站的发展。

参考文献：

[1]王立乔，孙孝峰．分布式发电系统中的光伏发电技术[M].北京：机械工业出版杜，2010.

[2]崔容强，赵春江，吴达成．并网型太阳能光伏发电系统[M].北京：化学工业出版狂，2007.

[3]郑飞，张军军，丁明昌．基于RTDS的光伏发电系统低电压穿越建模与控制策略[J].电力系统自动化，2012（22）.

作者简介：

沈南（1989.01-），男，本科，主要从事大型水电站项目，新能源项目的机电技术工作。