Overvoltage protection of PVmicroinstallations–regulatory requirements and simulation model

• Autorzy: Janiga Klara

Identyfikatory

DOI

10.35784/iapgos.2659

Warianty tytułu

PL

Zabezpieczenie nadnapięciowe mikroinstalacji PV–wymagania i model symulacyjny

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In low-voltage power networks with a large share of distributed energy sources, the phenomenon of overvoltage is increasingly observed. Although it may be desirable to raise the voltage value downstream of the network, in some cases the upper allowable voltage limit is exceeded.The method of eliminating voltage rises commonly used in the Polish power system is the installation of overvoltage protections, disconnecting the source from the grid. Such action reduces the profitability of prosumer installations, discouraging future potential investors. It turns out, however, that this is not the only disadvantage of such a solution. Sudden and uncoordinated disconnections and reconnections of more energy sources cause abrupt voltage changes that negatively affect the voltage conditions in the network.The aim of the paper is to present the operating algorithms of a standard overvoltage relay used in inverters of photovoltaic microinstallations. These algorithms –described in standards and national regulations –were tested in a typical inverter used in public low-voltage networks and implemented in the created simulation model of the relay. The described tests will be used for further work to demonstrate the need to coordinate the operation of overvoltage protections or replace them with other measures to improve voltage conditionsin the grid with high share of photovoltaic sources.

PL

W sieciach elektroenergetycznych niskiego napięcia z dużym udziałem rozproszonych źródeł energii coraz częściej obserwuje się zjawisko podskoku napięcia. Choć samo podniesienie wartości napięcia w głębi sieci może być pożądane, to jednak w niektórych przypadkach dochodzi do przekroczenia górnej dopuszczalnej granicy napięciowej. Powszechnie stosowanym w polskim systemie elektroenergetycznym sposobem eliminacji podskoków napięcia jest instalowanie zabezpieczeń nadnapięciowych, wyłączających źródło z sieci. Działanie takie obniża opłacalność instalacji prosumenckich, zniechęcając przyszłych potencjalnych inwestorów. Okazuje się jednak, że nie jest to jedyna wada takiego rozwiązania. Nagłe i nieskoordynowane wyłączenia i ponowne załączenia większej liczby źródeł energii powodują skokowe zmiany napięcia, które negatywnie wpływają na warunki napięciowe w sieci. Celem artykułu jest zaprezentowanie algorytmów działania standardowego przekaźnika nadnapięciowego stosowanegow falownikach mikroinstalacji fotowoltaicznych. Algorytmy te – opisane w normach i krajowych przepisach –przetestowano w typowym falowniku stosowanym w publicznych sieciach niskiego napięcia oraz zaimplementowano w utworzonym modelu symulacyjnym przekaźnika. Opisane badania posłużą do dalszych prac, mających wykazać konieczność koordynacji działania zabezpieczeń nadnapięciowych lub zastąpienia ich innymi środkami poprawy warunków napięciowych w sieci z dużym nasyceniem fotowoltaiką.

Słowa kluczowe

EN

overvoltage protection; distributed power generation; photovoltaic systems; power distribution line

PL

zabezpieczenie nadnapięciowe; rozproszona generacja; systemy fotowoltaiczne; elektroenergetyczne sieci niskiego napięcia

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 11, nr 2
• Strony: 40--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Janiga Klara

• Lublin University of Technology, Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1798-0434

Bibliografia

• [1] Appen J. et al.: Time in the sun: The challenge of high PV penetration in the German electric grid. IEEE Power and Energy Magazine 11(2), 2013, 55–64 [http://doi.org/10.1109/MPE.2012.2234407].
• [2] Hashemi S., Østergaard J.: Methods and strategies for overvoltage prevention in low voltage distribution systems with PV. IET Renewable Power Generation
• 11(2), 2017, 55–64 [http://doi.org/10.1049/IET-RPG.2016.0277]. [3] Janiga K.: A review of voltage control strategies for low-voltage networks with high penetration of distributed generation. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska – IAPGOS 3, 2020, 60–65.
• [4] Mahmud N., Zahedi A.: Review of control strategies for voltage regulation of the smart distribution network with high penetration of renewable distributed generation. Renewable and Sustainable Energy Reviews 64/2016, 582–595.
• [5] Renewable Energy Sources Act of February 20/2015, Dz. U. 2015 poz. 478
• [6] Commission Regulation (EU) 2016/631 of April 14, 2016 establishing the EU network code.
• [7] Instruction of Distribution Network Operation and Maintenance (IRiESD), PGE Dystrybucja S.A.
• [8] PN-EN 50160:2010 Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach elektroenergetycznych.
• [9] PN-EN 50549-1:2019-02 Wymagania dla instalacji wytwórczych przeznaczonych do równoległego przyłączania do publicznych sieci dystrybucyjnych.
• [10] PN-EN 50438:2014-02 Wymagania dla instalacji mikrogeneracyjnych przeznaczonych do równoległego przyłączania do publicznych sieci dystrybucyjnych niskiego napięcia.
• [11] PN-EN 61000-4-30: 2015-05 Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) - Część 4-30: Metody badań i pomiarów - Metody pomiaru jakości energii.
• [12] Set of requirements for type A power generating modules, including microinstallations, PGE Dystrybucja S.A.