Configuração e solução de plataforma de proteção de relés para estações de carregamento integradas de armazenamento de energia fotovoltaica

Resumo: a configuração de proteção de relé da estação de carregamento de veículos elétricos integrada de armazenamento de energia fotovoltaica precisa considerar integralmente as características de operação sinergica da geração de energia fotovoltaica, descarga de carga de armazenamento de energia, pilhas de carregamento e rede elétrica, o seu núcleo está na solução de dificuldades de cooperação lógica de ação de proteção sob a estrutura de energia múltipla e operação confiável e eficiente. A seguinte análise combina literatura e padrões técnicos relevantes em termos de necessidades de proteção, princípios de configuração, requisitos de controle e conformidade.

1 Projeto elétrico de estações de carregamento integradas de armazenamento de energia fotovoltaica

A estação de carregamento de veículos elétricos pertence à carga de três níveis, pode ser alimentada por energia municipal de 10kV, geralmente usando uma subestação de caixa, composta por três câmaras independentes de alta tensão, câmaras de transformadores e câmaras de baixa tensão, a capacidade é geralmente entre 630kVA e 1250kVA. A capacidade de instalação fotovoltaica distribuída da estação de carregamento é limitada ao local, geralmente instalada no topo do garagem ou no topo do edifício próximo, o tamanho da capacidade do armazenamento de energia é escolhido de acordo com as necessidades de carregamento e o orçamento de investimento. O gabinete fotovoltaico, o gabinete de armazenamento de energia, o gabinete de armazenamento de energia e outros equipamentos relacionados podem ser colocados em cápsulas pré-fabricadas, o gráfico de linha principal elétrica como mostrado na imagem.

Figura 1.1 Esquema da linha principal elétrica da estação de carregamento integrada de armazenamento de energia fotovoltaica

2 Requisitos de proteção do relé da estação de carregamento

A proteção do relé da estação de carregamento de armazenamento óptico integrado será mais complexa do que a central de energia tradicional, e o acesso ao sistema fotovoltaico e de armazenamento de energia transforma a estrutura de alimentação da estação de carregamento de uma única fonte de energia para uma fonte de energia múltipla, levando a mudanças na distribuição e direção da corrente de curto-circuito. Inversores fotovoltaicos, armazenamento de energia

Os PCS são dispositivos eletrônicos de potência e têm um tempo de resposta muito maior para falhas do que a combinação de dispositivos de proteção de relé e interruptores tradicionais.

Por exemplo, durante o curto-circuito lateral de baixa tensão do transformador, a rede elétrica e a energia fotovoltaica e de armazenamento podem simultaneamente injetar corrente no ponto de falha, e a configuração lógica de proteção pode ser errada ou não ser capaz de isolar rapidamente a falha. Em segundo lugar, a proteção de sobrecorrente do interruptor de baixa tensão tradicional pode não ser capaz de atender aos requisitos seletivos de proteção em todos os níveis, é necessário garantir que apenas a área de falha seja eliminada quando ocorrer a falha, para evitar que o escopo de falha seja expandido devido ao erro de proteção, afetando a confiabilidade operacional da estação de carregamento. Depois, a configuração de proteção de relé também precisa atender aos requisitos de padrões e especificações relevantes para acesso à rede de energia distribuída.

2.1 Proteção

GBT51313-2018 "Norma Técnica de Engenharia de Instalações de Carregamento Descentralizado de Veículos Elétricos" Os requisitos de proteção para carregadores não automóveis (pilhas de carregamento de corrente contínua) são os seguintes: "4.0.6 carregadores não automóveis devem ter proteção contra sobretensão de entrada de corrente alterna, proteção contra sobretensão de perdador de corrente alterna, proteção contra sobretensão de saída de corrente contínua, proteção contra sobretensão de saída de corrente contínua e proteção contra sobretemperatura interna".

Requisitos para pilhas de carregamento AC "4.0.7 A pilha de carregamento AC deve ter proteção contra sobrecarga, proteção contra curto-circuito e proteção contra vazamentos. A proteção contra vazamentos da pilha de carregamento AC deve estar em conformidade com as disposições relevantes da norma nacional vigente "Sistema de carregamento condutor de veículos elétricos Parte 1: Requisitos gerais" GB / T18487.1. Em combinação com os requisitos da "Norma de Projeto Elétrico de Edifícios Civis", a pilha de carregamento de corrente alterna está equipada com um protetor de fluxo limitado elétrico contra incêndio para obter rapidamente a proteção contra sobrecarga, curto-circuito e vazamento.

2.2 Proteção de relé de circuito de 0.4kV

O próprio inversor fotovoltaico e o próprio transformador de armazenamento de energia têm funções de proteção relativamente perfeitas e não necessitam de dispositivos de proteção adicionais. De acordo com os requisitos do GB / T 19964 "Disposições técnicas para o acesso ao sistema de energia elétrica da estação fotovoltaica", o dispositivo de proteção contra ilhas isoladas é configurado no ponto de conexão, quando a rede estiver apagada, ele age para desligar o interruptor fotovoltaico e de armazenamento de energia e rede, impedindo que a operação da ilha isolada envie energia para a rede elétrica. Os pontos de conexão precisam monitorar os dados de qualidade da energia elétrica, incluindo a corrente / tensão / distorção harmônica total, taxa de aprovação da tensão, flutuação da tensão / flash, etc., configurando o dispositivo de monitoramento on-line da qualidade da energia elétrica APView400. Além disso, para atender aos requisitos seletivos de proteção de 0,4 kV e reduzir o escopo de falha em caso de falha, o dispositivo de proteção de baixa tensão pode ser configurado no circuito principal para alcançar corte de velocidade, proteção contra sobrecorrente, proteção contra sobrecarga, proteção contra sobretensão, proteção contra vazamento e muito mais.

2.3 Proteção de relé de circuito de 10kV

O circuito de alimentação de 10kV e o transformador configuram o dispositivo de proteção de linha AM5SE-F e o dispositivo de proteção de transformador AM5SE-T, respectivamente. Se o lado de alta tensão do transformador não configurar o interruptor, o dispositivo de proteção do transformador é configurado na linha de alimentação. A proteção da linha de alimentação e a proteção do transformador devem definir a proteção de corte de corrente, sobrecorrente e sobrecarga na direção da corrente, a proteção do transformador também precisa configurar a proteção não elétrica, incluindo a proteção contra a temperatura, a proteção contra a abertura da porta, e o transformador submerso em óleo também precisa definir a proteção contra o gás.

De acordo com o "Método de Gestão da Qualidade da Energia Elétrica (Provisório)" e as "Disposições Técnicas de Acesso à Estação de Energia Fotovoltaica ao Sistema de Energia Elétrica", os pontos de conexão públicos dos usuários de energia distribuída também precisam monitorar os dados de qualidade da energia elétrica e configurar dispositivos de monitoramento on-line da qualidade da energia elétrica; Como uso espontâneo, usuários que não têm acesso à rede também precisam configurar um dispositivo de proteção contra corrente inversa ou regulação contra corrente inversa.

2.4 Controlador de coordenação

O controlador de coordenação ACCU-100, além de coleta de dados de gateway inteligente, conversão de protocolo, armazenamento e outras funções, também possui funções de controle de estratégia de uso de nova energia, que podem controlar a saída fotovoltaica, carregamento / descarga de armazenamento de energia, controle de carregamento de pilhas de carregamento e regulamento de carga de acordo com a lógica predefinida e interagir com a plataforma em nuvem para responder à configuração de estratégia em nuvem.

3 Equipamento de carregamento

O gabinete de carregamento de corrente contínua compartilhado AEV200-DC240M é projetado como um gabinete de quatro peças, uma única potência de carregamento de 240kW, uma tensão de carregamento de 150V-1000V, uma única grande corrente de 250A, para atender às necessidades de carregamento rápido do usuário. Proteção contra sobretensão de entrada AC, sobretensão de transmissor AC, sobretensão de saída DC, sobretensão de saída DC e sobretensão interna

Figura 3.1 Cabinete de carregamento AEV200-DC240M e pilha de carregamento AEV200-DC250AS

Além das pilhas de carregamento divididas, a empresa também oferece pilhas de carregamento de corrente contínua de 160 kW, 120 kW, 80 kW, 60 kW, 30 kW e pilhas de carregamento de corrente alterna de 7 kW para atender às necessidades de carregamento de várias ocasiões.

4 Plataforma de Gestão Inteligente de Energia

A plataforma de gerenciamento inteligente de energia AcrelEMS combina monitoramento de energia, análise e governança da qualidade da energia elétrica, gerenciamento de operações de pilhas de carregamento, monitoramento fotovoltaico distribuído e gerenciamento de armazenamento de energia para ajudar as estações de carregamento de armazenamento óptico a melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia, otimizar estratégias de uso de energia, absorver novas fontes de energia no local e reduzir custos de carregamento.

4.1 Gestão de operações de carregamento

A plataforma de gerenciamento de operações de carregamento da Angkor é um sistema de gerenciamento de instalações de carregamento baseado na tecnologia IoT e Big Data que permite o monitoramento, agendamento e gerenciamento de pilhas de carregamento, melhorar a utilização e eficiência de carregamento das pilhas de carregamento e melhorar a experiência de carregamento e a qualidade do serviço dos usuários. Os usuários podem reservar o carregamento com antecedência através de aplicativos ou aplicativos, evitando filas na estação de carregamento, ao mesmo tempo que fornecem dados mais precisos sobre as necessidades de carregamento da estação de carregamento para facilitar o agendamento e gerenciamento subsequentes. A plataforma oferece suporte para carregamento de códigos de varredura/deslizamento, navegação de pilhas, gerenciamento de pedidos, monitoramento de pilhas de carregamento, análise de receitas e outros recursos.

Figura 4.1 Gestão de operações de carregamento

4.2 Gestão de energia fotovoltaica

A estratégia de gerenciamento de energia permite a integração interativa e a distribuição flexível de energia entre redes elétricas, geração fotovoltaica, armazenamento de energia e instalações de carregamento. O sistema é otimizado sob a premissa de garantir a operação segura do transformador, eliminando eficazmente a diferença de pico, carga suave, expansão flexível a curto prazo, melhorando a eficiência operacional do equipamento elétrico e compensando a flutuação da carga. Ao mesmo tempo, sem permitir a transmissão de energia para a rede elétrica, também pode ser evitada efetivamente pela regulação da geração de energia fotovoltaica, carregamento de armazenamento de energia, ajuste da pilha de carregamento, etc.

4.3 Gerenciamento de carregamento ordenado

O sistema monitora a taxa de carga do transformador em tempo real, calcula a capacidade residual do transformador, combina as necessidades de carregamento e a capacidade de descarga do sistema de armazenamento de energia para controlar dinâmicamente o carregamento, incluindo: reconhecimento de permissões do usuário, estatísticas de comportamento de carregamento, controle de potência de carregamento, permitir / proibir novos carregamentos, ajustar os preços de carregamento e outras maneiras de orientar as necessidades de carregamento do usuário, melhorar a amizade e capacidade de carga da rede elétrica.

5 Palavras finais

As estações de carregamento integradas de armazenamento de energia fotovoltaica usam proteção e monitoramento hierárquicos para melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia e a conformidade operacional das estações distribuídas, juntamente com uma plataforma inteligente de gerenciamento de energia e uma nova estratégia racional de controle de energia para alcançar um equilíbrio de carregamento eficiente e econômico. A plataforma de gerenciamento inteligente de energia AcrelEMS combina vários dispositivos de proteção de relé e controle automático da Anchor para gerenciar simultaneamente um grande número de estações de carregamento distribuídas em todas as regiões e desenvolver estratégias de controle baseadas nas estações de carregamento para tornar as estações de carregamento mais limpas e eficientes.