Přístroje ke kontrole, analýze a testování fotovoltaických soustav

Článek ve formátu PDF je možné stáhnout zde

Ing. Martin Lahký, Nobility Solar Projects, a. s.

Velmi příznivá situace na poli výroby elektrické energie ze Slunce způsobila v posledních dvou letech raketovou výstavbu fotovoltaických elektráren, o kterých si mnozí mysleli, že jsou bezúdržbové a jejich provozování je snadné. Ze zkušeností, které společnost Nobility Solar Projects získala výstavbou a provozováním elektráren o výkonu desítek MWp, je známo, že bez kvalitní kontroly a rychlé detekce chyb je těžké dosáhnout kvalitních provozních parametrů po celou dobu životnosti. Snaha poskytnout zákazníkům kvalitní servis vedla k výběru multifunkčních přístrojů HT Italia, jejichž výhradním distributorem pro Českou republiku se stala právě společnost Nobility Solar Projects. Přístroje HT Italia se používají k ověřování charakteristiky fotovoltaických panelů a stringů a jsou ideálním řešením pro běžnou i plánovanou údržbu fotovoltaických systémů. Obsluha přístrojů je efektivní, intuitivní a přístroje zaručují přesné a spolehlivé měření u jedno- a třífázových fotovoltaických soustav.

SOLAR200 (obr. 1) je inovační přístroj navržený k ověřování elektrické bezpečnosti u fotovoltaických soustav v souladu s příslušnými bezpečnostními požadavky. Přístroj se velmi snadno používá a má široké spektrum funkcí. Umožňuje měřit kontinuitu ochranných vodičů, testovat izolaci, vypínací doby proudových chráničů (RCD) typu A, AC, všeobecných či selektivních, dále měřit impedance smyčky a vedení P-N, P-P, P-PE a celkový zemní odpor bez sepnutí chrániče RCD. Pomocí optického rozhraní je možné data stáhnout do počítače a následně dále zpracovat do reportu.

Testování fotovoltaických soustav vyžaduje současné měření parametrů vnějšího prostředí (dopadající záření na moduly, teplota prostředí a modulů) a elektrických parametrů (konstantní výkon, výkon střídavého proudu atd.). Obvykle mohou být moduly a měnič umístěny ve vzdálenosti několika desítek metrů od sebe, což zapříčiní, že obsluha musí vykonávat měření na různých od sebe vzdálených místech zároveň. K vykonávání takovéhoto měření by bylo nezbytné propojení dlouhými kabely nebo (bezdrátovým) rádiovým spojením, ale obě tato řešení nejsou přijatelná. Kabely by mohly vadit obsluze při pohybu a představovat překážky a rádiové vlny by mohly být zeslabeny podlahami, železobetonovými nebo kovovými konstrukcemi, čímž by se komunikace znemožnila. Aby se předešlo uvedeným problémům a současně měření proběhlo, jak je třeba, je přístroj SOLAR300N vybaven vzdálenou jednotkou, která je synchronizována s hlavní jednotkou. Vzdálená jednotka se umístí vedle fotovoltaických modulů a připojí se ke snímačům na měření parametrů vnějšího prostředí (intenzita záření a teplota).

Přístroj SOLAR300N se připojuje před měničem a za ním, kde se měří elektrické parametry (konstantní výkon a výkon střídavého proudu). Synchronizace mezi těmito dvěma jednotkami zaručuje nezbytnou současnost měření a zároveň je měření díky těmto dvěma samostatným a nezávislým jednotkám pohodlné a bezpečné.

Přístroj SOLAR300N je také výkonným zařízením, které se používá ke kompletní analýze kvality sítě (harmonická analýza, analýza odchylek napětí, flikr, nesymetrie atd.) v souladu s normou ČSN EN 50160. Řídicí software TopView také poskytuje možnost tvorby odborných protokolů, které lze upravit dodáním loga společnosti, zákaznických dat, poznámek atd.

Přístroj I-V 400 (obr. 3) je ideálním řešením pro běžnou i plánovanou údržbu fotovoltaických systémů. S přístrojem I-V 400 je možné případně vyhledat poruchy či problémy v systémech opravdu rychle, efektivně a intuitivně. Přístroj I-V 400 vykonává v terénu měření charakteristiky I-V a měření parametrů základních vlastností jednotlivých modulů nebo stringů z modulů. Přístroj spolu s charakteristikou I-V u testovaného zařízení měří také hodnoty jeho teploty a dopadajícího slunečního záření. Ze získaných dat se poté odvodí charakteristika I-V za standardních testovacích podmínek (STC – Standard Test Conditions) pro možnost porovnání s nominálními údaji, které uvádí výrobce modulů. Díky tomu lze okamžitě určit, zda tento testovaný string či modul odpovídá charakteristikám uváděným výrobcem. Výstupní proud nebo napětí u modulu nebo stringu se měří čtyřdrátovým zapojením, které umožňuje nastavení měřicích kabelů, aniž by bylo třeba vyrovnávat jejich odpory; tak je vždy zaručeno přesné a správné měření. Ve své interní paměti spravuje měřicí přístroj I-V 400 databázi fotovoltaických modulů, kterou lze kdykoliv aktualizovat buď pomocí softwaru pro správu, nebo přímo v přístroji. Kromě měření charakteristiky I-V a odvození vlastností za standardních testovacích podmínek porovnává přístroj I-V 400 získané hodnoty s hodnotami, které uvádí výrobce, a okamžitě zobrazí výsledek testu jako OK/NO OK. Obsluha nemusí nic vypočítávat ani vykonávat žádné složité operace. Přístroj udělá porovnání automaticky a rychle.

Funkce přístroje SOLAR 300N

měření napětí DC/AC TRMS (jednofázové a třífázové),
měření proudu DC/AC TRMS (jednofázové a třífázové),
měření výkonu DC/AC TRMS (jednofázové a třífázové),
měření energie AC (jednofázové a třífázové),
měření účiníku cos φ (jednofázové a třífázové),
měření intenzity slunečního záření (W·m^–2),
měření teploty vnějšího prostředí a modulu snímačem PT1000,
záznam harmonických proudu a napětí do 49. složky,
záznam odchylek napětí (poklesy, nárůsty),
analýza flikru v souladu s normou EN 50160 (Charakteristiky napětí elektrické energie dodávané z veřejné distribuční sítě),
záznam spouštěcích proudů s rozlišením 10 ms,
záznam rychlých změn napětí (výkyvů) s rozlišením 5 μ,
kompletní analýza kvality sítě v souladu s normou EN 50160,
numerické a grafické znázornění každé veličiny,
vyvolání výsledků na displeji,
barevný displej TFT s dotykovou obrazovkou,
napájení dobíjecí baterií Li-ion,
rozšíření paměti kartou CF (Compact Flash),
přenos dat do externí paměti USB (karta Memory Stick),
USB port pro připojení k počítači,
on-line nápověda na displeji.

Funkce přístroje IV 400

měření výstupního napětí modulu/stringu do 1 000 V DC,
měření výstupního proudu modulu/stringu do 10 A DC,
měření intenzity slunečního záření (W·m^–2) referenčním článkem,
měření okolní teploty a teploty modulu automaticky nebo čidlem PT1000,
měření výstupního stejnosměrného a jmenovitého výkonu modulu/stringu,
numerické a grafické znázornění charakteristiky I-V,
měření odporu soustav fotovoltaických modulů,
mechanický inklinometr k určení úhlu dopadu slunečního záření,
měření čtyřdrátovým zapojením,
srovnání se standardními podmínkami (STC 1 000 W·m^–2, 25 °C),
vyhodnocení výsledku testu: OK/NO OK,
správa až 30 typů fotovoltaických modulů v interní databázi,
interní paměť k uložení dat,
vyvolání výsledků na displeji,
optický/USB port pro připojení k PC,
on-line nápověda na displeji.

Další informace na adrese: http://www.nobility.cz

Obr. 1. SOLAR200

Obr. 2. Příklad zapojení měřicího přístroje při kontrole jednofázově připojeného měniče

Obr. 3. Měření IV křivek pomocí přístroje I-V 400

Obr. 4. Vyhodnocení měření IV křivky u vadného panelu (Measures OPC – hodnoty naměřené za aktuálních osvitových a teplotních podmínek, STC – přepočet na standardní podmínky, I_rr= 1 000 W·m^–2, T_c= 25 °C; Nominal – nominální hodnoty panelu)

Obr. 5. Příklad vyhodnocení měření u třífázového střídače měřicím přístrojem SOLAR 300N

Obr. 6. Časový průběh intenzity slunečného záření a vliv jeho změny na účinnost střídače