一种降低光伏变压器损耗的方法以及对应的光伏发电系统

摘要

本发明涉及一种降低光伏变压器损耗的方法以及对应的光伏发电系统，包括以下步骤：(1)判断并网断路器和逆变器状态；(2)若并网断路器和变压器断路器处于合位，计算变压器总损耗；采集并计算逆变器的输出功率；将变压器的总损耗与逆变器的输出功率进行比较，当断逆变器的输出功率小于变压器总损耗时，控制并网断路器和变压器断路器分闸；(3)若并网断路器和变压器断路器处于分位，计算变压器的空载损耗；计算逆变器的预测输出功率；将变压器的空载损耗与逆变器的预测输出功率进行比较，当断逆变器的预测输出功率大于变压器空载损耗时，控制并网断路器和变压器断路器合闸。能够降低变压器有载损耗时间，减少变压器损耗，提高光伏发电效率。

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电站领域，具体涉及一种降低光伏变压器损耗的方法以 及对应的光伏发电系统。

背景技术

近年来，能源供给趋紧和环境破坏成为全球性的重大问题，世界各国正在 积极采取措施解决与之相关的问题，开发利用清洁的可再生能源势在必行。光 伏发电由于具有安全可靠，无噪声污染，无污染排放，能源质量高、不受资源 分布地域的限制的特点，获得了越来越多的青睐。随着光伏发电优惠政策出台 和光伏组件成本降低，光伏电站的规模化建设迅速发展。

有效的降低光伏发电站的损耗，对提高光伏电站的经济效益具有很大的影 响。光伏电站损耗主要包括：光伏阵列损耗、直流电缆损耗、逆变器损耗、交 流电缆损耗和变压器损耗。变压器的损耗包括空载损耗和负载损耗，空载损耗 主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗；磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通 密度的磁滞系数的次方成正比。涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚 度三者的积成正比。负载损耗主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一 般称铜损。其大小随负载电流而变化，与负载电流的平方成正比；(并用标准 线圈温度换算值来表示)。负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引 起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。 研究表明变压器损耗最大占总体损耗的7％。所以，通过减少光伏变压器损耗来 提高光伏电站整体发电效率和经济效益具有很大的实际意义。

根据光伏发电特点，有光照时，光伏电站发电；无光照时，光伏电站不发 电。但是，当无光照光伏电站不发电时，变压器仍然空载运行，给光伏变压器 带来很大损耗，降级了光伏电站的发电效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低光伏变压器损耗的方法以及对应的光伏发 电系统，用以解决现有技术中的光伏变压器损耗大的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种降低光伏变压器损耗的方法，包括以下步骤：

(1)判断并网断路器和逆变器状态；

(2)当并网断路器处于结合位置且逆变器处于运行状态时，根据变压器 的空载损耗和负载损耗计算变压器的总损耗；采集并计算逆变器的输出功率； 将变压器的总损耗与逆变器的输出功率进行比较，当断逆变器的输出功率小于 a倍的变压器总损耗，且持续时间大于第一设定时间时，控制并网断路器和变 压器断路器分闸；否则不动作；

(3)当并网断路器处于分离位置且逆变器处于停运状态时，计算变压器 的空载损耗；采集太阳辐射度并计算逆变器的预测输出功率；将变压器的空载 损耗与逆变器的预测输出功率进行比较，当断逆变器的预测输出功率大于b倍 的变压器空载损耗，且持续时间大于第二设定时间时，控制并网断路器和变压 器断路器合闸；否则不动作。

所述步骤(4)中a为0.9，第一设定时间为10min；所述步骤(7)中b 为1.1，第二设定时间为10min。

一种光伏发电系统，包括逆变器、断路器、光伏变压器、并网断路器以及 智能控制器和太阳辐射仪；所述逆变器依次通过逆变器、断路器、光伏变压器、 网断路器用于连接电网；所述智能控制器分别采样连接逆变器、光伏变压器和 太阳辐射仪，所述智能控制器还控制连接并网断路器；通过智能控制器来降低 光伏变压器损耗，包括以下步骤：

(1)判断并网断路器和逆变器状态；

(2)当并网断路器处于结合位置且逆变器处于运行状态时，根据变压器 的空载损耗和负载损耗计算变压器的总损耗；采集并计算逆变器的输出功率； 将变压器的总损耗与逆变器的输出功率进行比较，当断逆变器的输出功率小于 a倍的变压器总损耗，且持续时间大于第一设定时间时，控制并网断路器和变 压器断路器分闸；否则不动作；

(3)当并网断路器处于分离位置且逆变器处于停运状态时，计算变压器 的空载损耗；采集太阳辐射度并计算逆变器的预测输出功率；将变压器的空载 损耗与逆变器的预测输出功率进行比较，当断逆变器的预测输出功率大于b倍 的变压器空载损耗，且持续时间大于第二设定时间时，控制并网断路器和变压 器断路器合闸；否则不动作。

所述步骤(4)中a为0.9，第一设定时间为10min；所述步骤(7)中b 为1.1，第二设定时间为10min。

本发明的有益效果是：通过采集光伏变压器的逆变器功率和变压器损耗功 率并进行比较，当逆变器实时功率小于a倍的变压器损耗功率且持续第一设定 时间时，控制变压器断路器和并网断路器分闸；当逆变器实时功率大于b倍的 变压器损耗功率且持续时间大于第二设定时间时，控制变压器断路器和并网断 路器合闸。有效地降低变压器的有载损耗时间，减少变压器损耗，提高光伏发 电效率。

附图说明

图1是本发明降低光伏变压器损耗方法实施例的流程图；

图2是本发明光伏发电系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

降低光伏变压器损耗方法实施例

如图1所示，本发明实施例的降低光伏变压器损耗方法包括以下步骤；

(1)检测并判断并网断路器和逆变器状态。

检测并判断并网断路器和逆变器的运行状态，当并网断路器处于结合位置 且逆变器处于运行状态时，进入步骤(2)；当并网断路器处于分离位置且逆变 器处于停运状态时，进入步骤(5)。

(2)计算变压器的总损耗。

根据变压器的空载损耗和负载损耗计算变压器的总损耗。计算公式如下：

1)有功损耗：ΔP＝P0+KTβ2PK

2)无功损耗：ΔQ＝Q0+KTβ2QK

3)综合功率损耗：ΔPZ＝ΔP+KQΔQ

P0——空载损耗(kW)

PK——额定负载损耗(kW)

SN——变压器额定容量(kVA)

I0％——变压器空载电流百分比

UK％——短路电压百分比

β——平均负载系数

KT——负载波动损耗系数

QK——额定负载漏磁功率(kvar)

KQ——无功经济当量(kW/kvar)

(3)采集并计算逆变器的输出功率；

采集逆变器的实时输出功率并计算逆变器的输出功率；

(4)将变压器的总损耗与逆变器的输出功率进行比较。

通过将变压器的总损耗与逆变器的输出功率进行比较，当判断逆变器的输 出功率小于变压器总损耗的90％，且持续时间大于10min时，控制并网断路器 和变压器断路器分闸；其他情况下，结束判断并且不进行动作。

(5)计算变压器的空载损耗；

根据变压器的容量、电压等级等固有特性计算变压器的空载损耗。计算方 法已在步骤(2)中说明。

(6)计算逆变器的预测输出功率；

通过采集太阳辐射度，计算变压器的预测输出功率。

(7)将变压器的空载损耗与逆变器的预测输出功率进行比较。

通过将变压器的空载损耗与逆变器的预测输出功率进行比较，当判断逆变 器的预测输出功率大于变压器空载损耗的110％，且持续时间大于10min时， 控制并网断路器和变压器断路器合闸；其他情况下，结束判断并且不进行动作。

在上述实施例中，逆变器的输出功率小于变压器总损耗的90％，所述第一 设定值为10min；逆变器的输出功率大于变压器总损耗110％，所述第二设定 值为10min。作为其他实施方式，上述比例、时间均与设备的具体情况有关。

光伏发电系统实施例

如图2所示，本发明的光伏发电系统包括逆变器、断路器、光伏变压器、 并网断路器、以及智能控制器和太阳辐射仪。逆变器依次通过逆变器、断路器、 光伏变压器、网断路器连接电网；智能控制器控制连接并网断路器，智能控制 器分别采样连接逆变器、光伏变压器和太阳辐射仪。

通过智能控制器判断并网断路器和逆变器状态；

若并网断路器处于合位且逆变器处于运行状态，智能控制器计算变压器的 总损耗，同时，智能控制器采集逆变器的实时输出功率，智能控制器通过模数 转换信号对逆变器的输出功率和变压器的总损耗进行逻辑判断，当判断逆变器 的输出功率小于变压器总损耗的90％且持续时间大于10min时，智能控制器控 制并网断路器和变压器断路器分闸，使得变压器停止工作。其他情况下，结束 判断并且不进行动作。

若并网断路器处于分位且逆变器处于停运状态，智能控制器计算变压器的 空载损耗，同时，智能控制器通过太阳辐射仪采集太阳的辐射度来预测逆变器 的输出功率，智能控制器通过模数转换信号对逆变器的预测输出功率和变压器 的空载损耗进行逻辑判断，当判断逆变器的预测输出功率大于变压器空载损耗 的110％且持续时间大于10min时，智能控制器控制并网断路器和变压器断路 器合闸，使得变压器开始工作。其他情况下，结束判断并且不进行动作。