Einspeisemanagement mit Solar-Log 1000 PM+ Herstellererklärung gem. TR 8 Rev. Typ: Solar-Log 1000 PM+

Transkript

1 Einspeisemanagement mit Solar-Log 1000 PM+ Herstellererklärung gem. TR 8 Rev Typ: Solar-Log 1000 PM+ 1. Einleitung Solar-Log 1000 PM+ dient neben der Überwachung von PV-Anlagen auch zur Steuerung von PV-Anlagen nach EEG 2012, VDE Richtlinie 4105 und der BDEW Richtlinie Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz". Durch die Integration der Wechselrichterprotokolle ist der Solar-Log 1000 PM+ in der Lage Wirk- und Blindleistung bei den angeschlossenen Wechselrichter zu steuern. Die Befehle der Steuerung und ggf. Rückmeldungen werden vom EVU über Rundsteuer- oder Fernwirktechnik übertragen. Der Solar-Log 1000 PM+ kann über verschiedene Schnittstellen Befehle der Netzbetreiber empfangen und Rückmeldungen ausgeben. 2. Systemaufbau a. Beschreibung des Reglers Der Solar-Log 1000 PM+ ist ein Monitoring- und Steuergerät für Photovoltaikwechselrichter. Neben der Überwachung der angeschlossenen, kompatiblen Wechselrichter kann auch deren Steuerung durch den Solar-Log 1000 PM+ erfolgen. Diese bezieht sich auf die für Einspeisemanagement elementaren Funktionen Wirk- und Blindleistungssteuerung. b. Bauform des Reglers Der Solal-Log 1000 PM+ ist in einem Kunststoffgehäuse zur Wandmontage mit der Schutzklasse IP20 verbaut.

2 Gehäusemaße Solar-Log 1000 PM+ c. Hauptkomponenten Neben der vom EVU geforderten oder empfohlenen Fernwirktechnik, stellt der Solar-Log 1000 PM+ die Hauptkomponente der Regelung dar. Außerdem kommen unterschiedliche PM-Pakete, je nach EVU Anforderungen, zum Einsatz. Dabei handelt es sich um I/O Module, sowie einer passenden Konfigurationsdatei zur Steuerung der I/O Module mit dem Solar-Log 1000 PM+. Schließlich muss der verwendete Wechselrichter mit dem Solar- Log 1000 PM+ bezüglich Wirk- und Blindleistungssteuerung kompatibel sein (Kompatibilitätsliste unter Der Solar-Log 1000 PM+ ist mit einem entsprechenden Kabel mit den Wechselrichtern zu verbinden. Je nach Anforderung (Blindleistung nach Q(U) Kennlinie, Steuerung des Cos Phi am Einspeisepunkt und Rückmeldungen der IST- Einspeisung) ist zusätzlich ein Utility Meter mit entsprechenden Wandlern (100V und 5A) für die Spannungs- u. ggf. Strommessung auf der Mittelspannungsebene nötig. Wenn von den Netzbetreibern Impulssignale zur Leistungsreduzierung verwendet, müssen diese über zusätzliche Relais oder Logikmodule in stabile Zustände gewandelt werden.

3 3. Schnittstellen Der Solar-Log 1000 PM+ verfügt über die folgenden Schnittstellen:, Schnittstellen des Solar-Log1000 PM+ GPRS Relais RS485A RS485/422B Power 12V Netzwerk RS2332 S0 Out/In Alarm CAN USB GPRS PM+ Potentialfreier Relaiskontakt RS485 Schnittstelle für Wechselrichter, Sensoren, Zähler oder I/O Boxen Schnittstelle mit RS485 und RS422 Funktionalität für Wechselrichter, Sensoren, Zähler oder I/O Boxen Spannungsversorgung 12-24V DC TCP/IP Schnittstelle Serielle Schnittstelle Für externe Zähler und Displays Kontaktschnittstelle Zur Anbindung von Wechselrichter über CAN-Bus USB Anschluss für Update und Datensicherung Optionaler Anschluss für Mobilfunkantenne Zum Auslesen von Rundsteuerempfängern und Fernwirktechnik Je 4 potentialfreie Eingänge zur Wirk- und Blindleistungssteuerung

4 3.1 Optionale Schnittstellen Bei der Anwendung eines Solar-Log 1000 PM+ in Kopplung mit einer Fernwirkanlage können weitere, externe Schnittstellen benötigt werden in Abhängigkeit mit dem von jeweiligen EVU vorgegeben Signalen. Die externen Schnittstellen sind über RS485 mit dem Solar-Log1 000 PM+ zu verbinden und mit einer gesonderten 24VDC Spannung zu versorgen. Die maximale Anzahl der Signale ergibt sich aus der Kombination verschiedener Schnittstellenboxen Folgende Signalarten können zum Einsatz kommen Maximale Anzahl Signalart Befehle für 4 Analoge Eingänge 0-20 oder 4-20mA Sollwerte für P und Cos Phi 3 Analoge Ausgänge 0-20 oder 4-20mA Rückmeldungen von P,Q, Cos Phi, U oder I 16 Potentialfreie Kontakte Schließer Befehlsbestätigung P red und Cos Phi 7 Potentialfreie Eingänge Befehle für Cos Phi und Netztrennung* * Netztrennung wird nicht vom Solar-Log 1000 PM+ an die Wechselrichter weitergegeben. Der Befehl muss direkt auf Schutzschalter wirken. Der Anschluss an die optionale Schnittstelle erfolgt nur aus Monitoringgründen In Kombination mit machen Fernwirkanlagen wird bei mehreren analogen Signalen der Einsatz von Passiv-Trenner, zur galvanischen Trennung von Stromsignalen empfohlen. Der Solar-Log 1000 PM+ kann mit unterschiedlichen Schnittstellen vom EVU arbeiten. Am Häufigsten kommt die Anwendung über digitale Eingänge (PM+ Schnittstelle) zum Einsatz. Hierbei werden über die Fernwirktechnik des EVUs die verschiedenen Stufen der Wirkleistung u. ggf. Blindleistung gesteuert. Die entsprechenden Signale müssen dauerhaft anliegen und die geforderte Regelung im Solar-Log1000 PM+ eingestellt werden Eine Verarbeitung von analogen Befehlen (0/4-20mA) ist durch Verwendung von I/O Boxen möglich. Ist eine Rückmeldung gefordert, wird dies über die I/O Box des Solar-Log1000 PM+ realisiert. Hierzu können analoge Signale (0-20mA) oder digitale Signale geliefert werden. Dies hängt von dem entsprechenden EVU Anforderungen und dem dazu passenden PM Paket ab. Die Wechselrichter sind über die entsprechende Schnittstelle des Solar- Log 1000 PM+ anzuschließen (RS485, RS422, CAN Bus oder Ethernet). Die Aktivierung und Zuordnung der Signale zu den verschiedenen Schnittstellen erfolgt über PM-Profile. Diese Profile sind EVU / Anlagenspezifisch vom Solare Datensysteme konfiguriert und getestet. Damit stellen wir sicher, dass eine Fehlkonfiguration durch den Kunden ausgeschlossen wird.

5 Grundsätzlich können alle Schnittstellen gleichzeitig verwendet werden. Wenn gleichzeitig neue Befehle für Wirk- und Blindleistungsregelung durch den Solar-Log empfangen werden, werden diese auch zeitgleich an die angeschlossenen Wechselrichter weitergegeben. 3.2 Bedien- und Anzeigeelemente Der Solar-Log1000 PM+ verfügt über ein Touch-Display. An diesem Display können die Ertragsdaten der PV Anlage abgelesen werden. Die Konfiguration kann in Teilen auch über das Touch-Display vorgenommen werden. Die zentrale Bedienoberfläche des Solar-Log 1000 PM+ ist ein Webmenü. Der Solar-Log enthält einen Webserver der das Konfigurationsmenü per Webbrowser anzeigen kann. Die Konfiguration des Solar-Log erfolgt über die verschiedenen Menüpunkte. Das Konfigurationsmenü lässt sich mit einem individuellen Passwort schützen. Der Bereich Einspeisemanagement lässt sich darüber hinaus über ein weiteres individuelles Passwort vor ungewünschten Zugriffen schützen. Die Visualisierung der Erträge sowie Status- und Fehlermeldungen der angeschlossenen Wechselrichter können ebenfalls über diese Weboberfläche eingesehen werden. Optional kann der Solar-Log die Daten auf Webserver übertragen. Die Visualisierung erfolgt dann ebenfalls im Webbrowser die Daten werden aber nicht lokal, sondern im Internet auf unseren Servern oder auf Servern Dritter abgelegt. 4. Regelung / Steuerung der EZA 4.1 Wirkleistung Die Wirkleistungsreduktion wird durch Signale der EVU gesteuert. Die Werte sind im entsprechenden Menü im Solar-Log 1000 PM+ einzugeben bzw. werden durch Einspielen eines PM Profil fix gesetzt. Für die typischen 4 Reduzierungsstufen (100%,60%,30%,0%) lässt sich die Steuerung der Wechselrichter anhand der folgenden Tabelle und dem Diagramm nachweisen und zeigt die 1-Min-Mittelwerte der gemessenen Wirkleistung. Messwerte bei Sollwertvorgabe Wirkleistung

6 In der Grafik sind die Messdaten als 1-Sek-Effektivwerte dargestellt Sollwertvorgabe der Wirkleistung Rot= Sollwert; Schwarz=Messwert am Ausgang des Wechselrichter Die Messwerte liegen deutlich im zulässigen Toleranzbereich von +-5% Hinweis: Diese Funktionen Wirk- und Blindleistungssteuerung wurden zusammen mit einem SMA Tripower Wechselrichter getestet. Bei anderen Wechselrichtern können die Regelzeiten abweichen.

7 4.2 Blindleistung Bei der Blindleistungsregelung stehen unterschiedliche Methoden zur Verfügung. - Einstellung eines festen Verschiebungsfaktor - Einstellung eines festen Blindleistungswerts - Cos(Phi) entsprechend einer konfigurierten Kennlinie (P/Pn) - Eine Blindleistungs- / Spannungskennlinie Q(U) erfordert das Solar-Log Utility Meter (Janitza UMG 104) fester Verschiebungsfaktor cos Phi Die an den Solar-Log 1000 PM+ angeschlossen Wechselrichter können zentral durch den Solar-Log 1000 PM+ auf eine fixen cos Phi gesteuert werden. Die folgende Tabelle zeigt den jeweiligen Vorgabewert, den gemessenen Wert und die jeweilige Abweichung. Im Band von cos Phi=0,9 indunktiv bis cos Phi= 0,9 kapazitiv zeigt sich eine maximale Abweichung von 0,005%.

8 Soll- und Messwerte bei fixem cos Phi

9 4.2.2 feste Blindleistung in VAR Die an den Solar-Log 1000 PM+ angeschlossen Wechselrichter können zentral durch den Solar-Log 1000 PM+ auf eine feste Blindleistung in VAR geregelt werden. Die folgende Tabelle zeigt den jeweiligen Vorgabewert, den gemessenen 1-Minuten Mittelwert und die jeweilige Abweichung. In der Grafik sind die Messwerte als 1-Sekunden-Mittelwerte dargestellt. Soll- und Messwerte bei fester Blindleistung Sollwertvorgabe der Blindleistung Rot= Sollwert; Schwarz=Messwert am Ausgang des Wechselrichter Alle Messwerte liegen deutlich innerhalb des Toleranzbandes von +-5%.Pn.

10 4.2.3 Cos(Phi) entsprechend einer konfigurierten Kennlinie (P/Pn) Im Solar-Log1000 PM+ kann eine cos Phi (P) Kennlinie hinterlegt werden. Diese Kennlinie lässt sich anhand von 2 oder 4 Punkten konfigurieren. Alle Stützpunkte auf der cos Phi (P)-Kennlinie werden innerhalb von 10 Sekunden angefahren. Die Tabelle und die Grafik zeigen die gemessenen 1-Min- Mittelwerte des cos Phi (rote Linie), der Blindleistung Q (blaue Linie) sowie der Wirkleistung (x-achse). Soll- und Messwerte bei verschiedenen P/P n Verhältnissen Cos Phi und Blindleistung in Abhängigkeit von P n

11 4.2.4 Blindleistungs- / Spannungskennlinie Q(U) Im Solar-Log1000 PM+ kann eine Q(U)-Kennlinie hinterlegt werden. Diese Kennlinie lässt sich anhand von 2 oder 4 Punkten konfigurieren. Die Messung wurde mit zwei verschiedenen Einstellzeiten getestet: Kürzeste Einstellzeit In der Tabelle wurden die 1-Min-Mittelwerte je Sollwert ermittelt. Bei der Einstellung kürzeste Einstellzeit wird bei einer Spannungsänderung die Blindleistung Q innerhalb 9,3 Sek eingestellt. Blindleistung Q (rote Linie) und Spannung U (schwarze Linie) als 100ms Effektivwerte

12 Einstellzeit 60 Sekunden In der Tabelle wurden die 1-Min-Mittelwerte je Sollwert ermittelt. Bei der Einstellung 60 Sek wird bei einer Spannungsänderung die Blindleistung Q innerhalb 69,6 Sek eingestellt. 1-Minuten Mittelwerte je Sollwert Blindleistung Q (rote Linie) und Spannung U als 100ms - Effektivwerte Hinweis: Die Umsetzung von Schutzbefehlen erfolgt nicht über den Solar-Log. Alle Schutzrelevanten Signale sind durch entsprechende Schutzeinrichtungen umzusetzen

13 4.2.5 Regelung des Cos Phi am Einspeisepunkt Durch Aktivierung der Funktion Messung am Einspeisepunkt ( nur mit Utility-Meter U+I ) erfolgt die Steuerung so, dass sich der vorgegebene Cos Phi bzw. die geforderte Blindleistung am Einspeisepunkt einstellt. Regelungsprinzip: Der Solar-Log 1000 PM+ vergleicht die am Einspeisepunkt gemessenen mit der durch die Wechselrichter erzeugten Blindleistung. Die Differenz, die durch statische (Transformator oder Leitungen) oder dynamische (angeschlossener Maschinenpark) Einflüsse hervorgerufen werden kann, wird kontinuierlich erfasst und bei der Blindleistungssteuerung berücksichtigt. Dadurch können sich für die einzelnen Wechselrichter abweichende Cos Phi ergeben. Geislingen, im November 2012 Solare Datensysteme Jörg Karwath Geschäftsführung / Leitung Entwicklung 5. Anhang Anhang 1: TÜV Bericht zur Steuerung von Wirk- und Blindleistung mit Solar-Log1000 PM+ beispielhaft an SMA Wechselrichter

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31