基于PLC控制的分布式光伏接入用于低压电网三相不平衡治理研究.pdf

PLC控制的分布式光伏接入用于低

压电网三相不平衡治理研究

动选相并网设计方案，通过方案实验案例分析，实现光伏发电单元自动选相并网，

改善低压电网三相不平衡情况。

关键词：PLC控制；分布式光伏；低压电网；三相不平衡；治理

引言

在长期的可持续发展战略中，随着环境污染的日益加重和全球能源短缺危

机以及不可再生资源的日渐枯竭，清洁无污染的可再生能源得到人们的关注。

分布式光伏发电以其绿色环保、清洁无污染、效率高等优势得到国家政策的扶持

及发展。随着光伏发电技术的发展及光伏并网容量逐渐增大。分布式光伏接入

对配电网的电能质量、潮流分布、继电保护等各方面的影响逐渐增大。针对低压

配电网由于三相负荷不平衡情况引起的电能质量问题，本文提出一种基于PLC控

制的分布式光伏柔性并网方案，用于低压配电网三相不平衡的治理。

1、低压配电网三相不平衡的危害

低压配电网的供电一般使用三相四线制的连接方式，单相负荷所占的比例很

高，由于负荷增长的不可预测性，对新用户随机相别接人，以及电力设备使用时

间的差异和季节性用电的不稳定性，导致三相不平衡现象越来越多。配电网若长

期处于三相不平衡运行，将会引发很多问题:增加变压器和线路损耗、增加中性

线线损、三相电压不对称等。并且当电动机工作于因三相负荷不平衡所引起的三

相输出电压不平衡的情况下时，电动机的工作效率将显著降低。不平衡电压的负

序分量所产生的磁场相反于正序分量产生的磁场，从而电动机的工作效率降低。

三相电压的不平衡也会使电动机的温度上升并且产生无功损耗，若长期运行在电

压不平衡的状况下，会对电动机和其他设备造成不利影响。

分布式光伏发电自动选相并网方案设计

现存比较普遍的分布式光伏发电在容量较小时采取单相并网的方式连接于低

压电网，目前单个光伏发电单元与电网的连接是固定在某一相上阴。采用传统三

相功率平衡调节器将不平衡电流从电流大的相序转移到电流小的相序，虽然可以

满足功率平衡的要求，从电能消耗角度出发，经济性不能保证。为解决上述问题，

本文采用光伏自动选相并网用于低压电网三相负载不平衡洽理系统，可以实现配

电网功率三相平衡，达到提高电能质量、降低电能消耗、节能环保等目的。

图1为本设计方案所提出的低压配电网电压水平综合治理系统结构，主要思

想是通过对电网三相中每一相电压、电流的实时监测，通过可编程控制器实现光

伏组件自动向电网三相中负载最大相进行功率补给，可以达到缓解三相不平衡影

响的目的。

图1低压配电网电压水平综合治理系统结构图

其.中KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8、KM9为带有常开触点的

交流接触器,与中央处理器连接的线圈1、2、3、4、5、6、7、8、9分别为对

应:KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8、KM9九个接触器的控制线圈,IT1、

IT2、IT3为第1~第3电流变送器及其编号,而XT1、XT2、XT3为第1~第3电压变

送器,AD代表模数转换,A、B、C、N分别代表三相四线制电网的三和以及中性线

PLC接受由XT1,XT2,XT3发出的对电网三相中各相的实时监测电压值，

经过比对分析与计算，确定出光伏应并网或储能并驱动使其对应控制线圈6、7、

8动作乘控制KM6、KM7、KM8的开断状态,以及确定出当KM6.、KM7动作时即并网

状态下,驱动2、3、4控制线圈来控制KM2、KM3、KM4的开断状态,即向最大负载

TELC来实现对此系统各相实时数据的分析与处理时,具体

逻辑如下§实时采集1T1、IT2、IT3经AD转换的信号,分析电网兰相是杳乎衡,

若平衡则控制KM8动作使光伏发电阵列为储能器供电;若不平衡,则控制K6、K7

以及K2、K3、K4向经过分析计算得出的电网中的电压最小相进行供电。

主体结构包括:光伏发电单元、监侧执行单元、

逻辑控制单元。

光伏发电单元，包括光伏阵列、单相并网逆变器、蓄电池、储能控制装置、

电压变送器、电流变送器，经过PLC对采集信号的采集和处理，控制光伏阵列接

收太阳能转化为直流电能，提供给单相并网逆变器，单相并网逆变器通过内部调

整以获得最大功率采集，再转换为并人低压电网的交流电能，或提供给储能系统

进行储能。电压变送器、电流变送器