專利名稱：微網與電網快速并離網切換控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微網系統(tǒng)控制裝置，尤其涉及一種微網與電網快速并離網切換的控制裝置。
背景技術：
近年來，隨著智能電網建設的提出，分布式發(fā)電獲得了越來越多的重視與應用，微網系統(tǒng)為分布式發(fā)電的管理和應用提出了更好的解決方案，其中儲能系統(tǒng)的應用是微網系統(tǒng)解決方案中最重要的組成部分。微網存在兩種典型的運行模式，正常情況下微網與常規(guī)配電電網并網運行，稱為聯(lián)網模式；當檢測到電網故障或電能質量不能滿足要求時，微電網 將及時與電網脫離而獨立運行，稱為孤島模式。微網在實際運行中需要解決的關鍵問題之一就是控制問題，即在電網失電后，微網系統(tǒng)如何快速安全的與主電網脫開，形成微電網獨立運行，當電網恢復供電時,如何使微網供電系統(tǒng)與電網同步,無縫將微網系統(tǒng)并入電網。目前由儲能系統(tǒng)構成的微網系統(tǒng)應用中，系統(tǒng)主要由微網監(jiān)控系統(tǒng)和儲能變流器配合實現(xiàn)微網的控制功能，在此種應用中微網系統(tǒng)的控制主要由微網監(jiān)控系統(tǒng)完成，只有在控制器的主動控制下完成微網系統(tǒng)的并離網切換，這樣使得微網系統(tǒng)并網轉離網運行的時間較長；在微網系統(tǒng)離網轉并網時，由于控制器與變流器間沒有有效的信息通道，雖然控制器可以檢測到電網和微網的狀態(tài)，但變流器無法得到電網信息，使得微網開關兩側電壓的頻率、相位存在差異，無法實現(xiàn)同步并網，如果控制器強制閉合微網開關，因微網內電壓的相位和幅值與電網不同，給微網系統(tǒng)內用電設備的安全運行帶來重大危害。

實用新型內容為克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，本實用新型提供了一種微網與電網快速并離網切換控制裝置，可自動完成并網和離網之間的轉換。本實用新型采用的技術方案一種微網與電網快速并離網切換控制裝置，包括用于控制微網開關的控制器和用于形成微網并網輸出的變流器，所述變流器的輸出端通過所述微網開關接入所述電網，所述控制器和變流器通過用于傳輸電網與微網狀態(tài)信息、微網開關狀態(tài)信息和微網運行狀態(tài)調整信號的數(shù)據(jù)線連接。所述控制器可以包括信號輸出模塊，所述信號輸出模塊的信號輸出端可以連接所述數(shù)據(jù)線。所述控制器還可以包括中央處理模塊、用于檢測電網電壓信號的電網電壓信號檢測模塊、用于檢測微網電壓信號的微網電壓信號檢測模塊和微網開關控制信號輸出模塊，所述電網電壓信號檢測模塊的信號輸出端可以連接所述中央處理模塊的電網電壓信號輸入端，所述微網電壓信號檢測模塊的信號輸出端可以連接所述中央處理模塊的微網電壓信號輸入端，所述中央處理模塊的信息輸出端可以連接所述信號輸出模塊的信號輸入端，所述中央處理模塊的微網開關控制信號輸出端可以連接所述微網開關控制信號輸出模塊的信號輸入端，所述微網開關控制信號輸出模塊可以設有用于連接微網開關的信號輸出端。[0008]所述控制器還可以包括用于檢測微網開關狀態(tài)信號的微網開關回饋信號檢測模塊，所述微網開關回饋信號檢測模塊的信號輸出端可以連接所述中央處理模塊的微網開關狀態(tài)信號輸入端。優(yōu)選地，所述微網開關控制信號輸出模塊和微網開關回饋信號檢測模塊為集成為一體的一個模塊。所述微網開關控制信號輸出模塊的信號輸出端和所述微網開關回饋信號檢測模塊的信號檢測端優(yōu)選采用同一個具有檢測和雙向傳輸信號功能的端子。所述中央處理模塊的微網開關控制信號輸出端和微網開關狀態(tài)信號輸入端優(yōu)選米用同一個具有雙向傳輸信號功能的端子。所述控制器還可以包括電源模塊，所述電源模塊可以設有用于連接蓄電池或電源的輸入端，所述電源模塊的輸出端可以連接所述中央處理模塊的電源輸出端。 所述變流器可以包括信號接收模塊、處理模塊和用于調整變流器工作狀態(tài)的變流控制信號輸出模塊，所述信號接收模塊的信號輸入端可以連接所述數(shù)據(jù)線，所述信號接收模塊的信號輸出端可以連接所述處理模塊的信號輸入端，所述處理模塊的變流控制信號輸出端可以連接所述變流控制信號輸出模塊的變流控制信號輸入端。所述變流器還可以包括電源模塊，所述電源模塊可以設有用于連接蓄電池或電源的輸入端，所述電源模塊的輸出端可以連接所述處理模塊的電源輸入端。本實用新型的有益效果本實用新型的控制器可以直接檢測電網與微網的運行狀態(tài)和微網開關的狀態(tài)，并根據(jù)檢測結果直接控制微網開關的斷開，使微網系統(tǒng)與主電網脫開并形成微電網，轉入離網獨立供電模式，并將電網和微網以及微網開關的狀態(tài)信息傳遞給變流器，在獨立供電模式下變流器根據(jù)接收的信息自動調整微網內電壓幅值和頻率與電網同步，控制器時時檢測電網和微網狀態(tài)，當微網與電網的電壓同步后，控制器直接控制微網開關的閉合，從而實現(xiàn)微網系統(tǒng)無縫平滑的接入電網。本實用新型的控制器與變流器之間通過數(shù)據(jù)線通信，使得變流器可與控制器同步獲得電網信息，有效地解決了并網到離網轉換速度慢和離網到并網無法同步的問題，實現(xiàn)了微網系統(tǒng)與電網間快速、安全的并離網切換，提高了分布式放電裝置及儲能系統(tǒng)的使用效率和供電質量，為用電負荷提供了 “不間斷電源”。

圖I為本實用新型接入微網系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型提供了一種微網與電網快速并離網切換控制裝置，包括用于控制微網開關5的控制器I和用于形成微網4并網輸出的變流器2，所述變流器的輸出端通過所述微網開關接入電網3，所述控制器和變流器之間通過用于傳輸電網與微網狀態(tài)信息、微網開關狀態(tài)信息和微網運行狀態(tài)調整信號的數(shù)據(jù)線6連接。所述控制器可以包括信號輸出模塊，用于輸出所述電網、微網及微網開關的狀態(tài)信息，所述信號輸出模塊的信號輸出端可以連接所述數(shù)據(jù)線。所述控制器還可以包括中央處理模塊、用于檢測電網電壓信號的電網電壓信號檢測模塊、用于檢測微網電壓信號的微網電壓信號檢測模塊和微網開關控制信號輸出模塊，所述電網電壓信號檢測模塊可以設有用于檢測電網電壓信號的檢測端子，用于檢測電網電壓信號并輸入所述控制器，所述電網電壓信號檢測模塊的信號輸出端可以連接所述中央處理模塊的電網電壓信號輸入端，用于將檢測到的電壓信號傳輸給所述中央處理模塊，所述微網電壓信號檢測模塊可以設有用于檢測微網電壓信號的檢測端子，用于檢測微網電壓信號并輸入所述控制器，所述微網電壓信號檢測模塊的信號輸出端可以連接所述中央處理模塊的微網電壓信號輸入端，用于將檢測到的微網電壓信號傳輸給所述中央處理模塊，所述中央處理模塊的信息輸出端可以連接所述信號輸出模塊的信號輸入端，用于將需要輸出給所述變流器的信息傳輸給所述信號輸出模塊，所述中央處理模塊的微網開關控制信號輸出端可以連接所述微網開關控制信號輸出模塊的信號輸入端，所述微網開關控制信號輸出模塊可以設有用于連接微網開關的信號輸出端。所述控制器還可以包括用于檢測微網開關狀態(tài)信號的微網開關回饋信號檢測模塊，用于檢測所述微網開關的狀態(tài)信息，所述微網開關回饋信號檢測模塊可以設有用于檢測微網開關狀態(tài)信號的檢測端子，所述微網開關回饋信號檢測模塊的信號輸出端可以連接所述中央處理模塊的微網開關狀態(tài)信號輸入端，用于將檢測到的微網開關狀態(tài)信息傳輸給所述中央處理模塊。 所述中央處理模塊內設有用于對檢測到的電網電壓信號和微網電壓信號進行比較并生成微網開關控制信號的程序。所述變流器可以包括信號接收模塊、處理模塊和用于調整變流器工作狀態(tài)的變流控制信號輸出模塊，所述信號接收模塊的信號輸入端可以連接所述數(shù)據(jù)線，用于接收來自所述控制器的電網、微網及微網開關的狀態(tài)信息，所述信號接收模塊的信號輸出端可以連接所述處理模塊的信號輸入端，用于將接收到的信息傳輸給所述處理模塊，所述處理模塊的變流控制信號輸出端可以連接所述變流控制信號輸出模塊的變流控制信號輸入端，將變流控制信號傳輸給所述變流控制信號輸出模塊，調整所述變流器的工作狀態(tài)使微網電壓的幅值和頻率與電網同步。所述處理模塊內設有用于對所述控制器檢測到的電網電壓信號和微網電壓信號進行比較運算并生成變流控制信號的程序。優(yōu)選地，所述微網開關控制信號輸出模塊和微網開關回饋信號檢測模塊為集成為一體的一個模塊。所述微網開關控制信號輸出模塊的信號輸出端和所述微網開關回饋信號檢測模塊的檢測端優(yōu)選采用同一個具有檢測和雙向傳輸信號功能的端子，通過一條電線實現(xiàn)對微網開關控制信號和回饋信號的傳輸；所述中央處理模塊的微網開關控制信號輸出端和微網開關狀態(tài)信號輸入端優(yōu)選采用同一個具有雙向傳輸信號功能的端子，實現(xiàn)所述中央處理模塊與所述微網開關控制信號輸出模塊和微網開關回饋信號檢測模塊集成為一體的模塊的信號的雙向傳輸。所述控制器和變流器均可以分別設有電源模塊或設有一個共用的電源模塊，所述電源模塊可以設有用于連接蓄電池或電源的輸入端，所述電源模塊的輸出端可以分別連接所述控制器的中央處理模塊和所述變流器的處理模塊的電源輸出端。當所述微網與電網快速并離網切換控制裝置接入微網系統(tǒng)進行工作時，所述控制器的電網電壓信號檢測模塊的檢測端通過電線連接所述微網開關電網側的電網，對電網的電壓信號進行測量，所述微網電壓信號檢測模塊的檢測端通過電線連接所述微網開關微網側的微網，對微網的電壓信號進行測量，所述控制器的微網開關控制信號輸出模塊的信號輸出端連接所述微網開關的控制信號輸入端，用于將微網開關控制信號傳輸給所述微網開關控制其動作，所述微網開關回饋信號檢測模塊的檢測端連接所述微網開關的回饋信號輸出端。所述控制器的中央處理模塊對測量到的電網電壓信號和微網電壓信號進行運算比較，當檢測出電網電壓出現(xiàn)異常時，所述中央處理模塊生成微網開關控制信號，通過所述微網開關控制信號輸出模塊傳輸給所述微網開關，控制所述微網開關自動斷開，系統(tǒng)轉入離網獨立供電模式，所述控制器將檢測到的電網和微網以及微網開關的狀態(tài)信息實時傳遞給所述變流器。在離網獨立供電模式下，當所述控制器檢測到電網電壓恢復正常，所述變流器的處理模塊根據(jù)電網電壓生成變流控制信號并通過所述變流控制信號輸出模塊調整所述變流器工作狀態(tài)，使微網內電壓的幅值和頻率與電網同步，所述控制器的中央處理模塊根據(jù)所述變流器反饋的電網與微網電壓同步的信號以及時時檢測到的電網和微網狀態(tài)，生成微網開關控制信號并通過所述微網開關控制信號輸出模塊傳輸給所述微網開關，控制所述微網開關自動閉合，進入并網運行模式。本實用新型的控制器與變流器之間通過數(shù)據(jù)線通信，使得變流器可與控制器同步 獲得電網信息，有效地解決了并網到離網轉換速度慢和離網到并網無法同步的問題，實現(xiàn)了微網系統(tǒng)與電網間快速、安全的并離網切換，提高了分布式放電裝置及儲能系統(tǒng)的使用效率和供電質量，為用電負荷提供了 “不間斷電源”。
權利要求1.一種微網與電網快速并離網切換控制裝置，包括用于控制微網開關的控制器和用于形成微網并網輸出的變流器，所述變流器的輸出端通過所述微網開關接入電網，其特征在于所述控制器和變流器通過用于傳輸電網與微網狀態(tài)信息、微網開關狀態(tài)信息和微網運行狀態(tài)調整信號的數(shù)據(jù)線連接。
2.如權利要求I所述的微網與電網快速并離網切換控制裝置，其特征在于所述控制器包括信號輸出模塊，所述信號輸出模塊的信號輸出端連接所述數(shù)據(jù)線。
3.如權利要求2所述的微網與電網快速并離網切換控制裝置，其特征在于所述控制器還包括中央處理模塊、用于檢測電網電壓信號的電網電壓信號檢測模塊、用于檢測微網電壓信號的微網電壓信號檢測模塊和微網開關控制信號輸出模塊，所述電網電壓信號檢測模塊的信號輸出端連接所述中央處理模塊的電網電壓信號輸入端，所述微網電壓信號檢測模塊的信號輸出端連接所述中央處理模塊的微網電壓信號輸入端，所述中央處理模塊的信息輸出端連接所述信號輸出模塊的信號輸入端，所述中央處理模塊的微網開關控制信號輸出端連接所述微網開關控制信號輸出模塊的信號輸入端，所述微網開關控制信號輸出模塊設有用于連接微網開關的信號輸出端。
4.如權利要求3所述的微網與電網快速并離網切換控制裝置，其特征在于所述控制器還包括用于檢測微網開關狀態(tài)信號的微網開關回饋信號檢測模塊，所述微網開關回饋信號檢測模塊的信號輸出端連接所述中央處理模塊的微網開關狀態(tài)信號輸入端。
5.如權利要求4所述的微網與電網快速并離網切換控制裝置，其特征在于所述微網開關控制信號輸出模塊和微網開關回饋信號檢測模塊為集成為一體的一個模塊。
6.如權利要求5所述的微網與電網快速并離網切換控制裝置，其特征在于所述微網開關控制信號輸出模塊的信號輸出端和所述微網開關回饋信號檢測模塊的信號檢測端采用同一個具有檢測和雙向傳輸信號功能的端子。
7.如權利要求6所述的微網與電網快速并離網切換控制裝置，其特征在于所述中央處理模塊的微網開關控制信號輸出端和微網開關狀態(tài)信號輸入端米用同一個具有雙向傳輸信號功能的端子。
8.如權利要求7所述的微網與電網快速并離網切換控制裝置，其特征在于所述控制器還包括電源模塊，所述電源模塊設有用于連接蓄電池或電源的輸入端，所述電源模塊的輸出端連接所述中央處理模塊的電源輸出端。
9.如權利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的微網與電網快速并離網切換控制裝置，其特征在于所述變流器包括信號接收模塊、處理模塊和用于調整變流器工作狀態(tài)的變流控制信號輸出模塊，所述信號接收模塊的信號輸入端連接所述數(shù)據(jù)線，所述信號接收模塊的信號輸出端連接所述處理模塊的信號輸入端，所述處理模塊的變流控制信號輸出端連接所述變流控制信號輸出模塊的變流控制信號輸入端。
10.如權利要求9所述的微網與電網快速并離網切換控制裝置，其特征在于所述變流器還包括電源模塊，所述電源模塊設有用于連接蓄電池或電源的輸入端，所述電源模塊的輸出端連接所述處理模塊的電源輸入端。
專利摘要本實用新型涉及一種微網與電網快速并離網切換控制裝置，包括用于控制微網開關的控制器和用于形成微網并網輸出的變流器，所述變流器的輸出端通過所述微網開關接入電網，所述控制器和變流器通過用于傳輸電網與微網狀態(tài)信息、微網開關狀態(tài)信息和微網運行狀態(tài)調整信號的數(shù)據(jù)線連接。本實用新型的控制器與變流器之間通過數(shù)據(jù)線通信，使得變流器可與控制器同步獲得電網信息，有效地解決了并網到離網轉換速度慢和離網到并網無法同步的問題，實現(xiàn)了微網系統(tǒng)與電網間快速、安全的并離網切換，提高了分布式放電裝置及儲能系統(tǒng)的使用效率和供電質量，為用電負荷提供了“不間斷電源”。
文檔編號H02J3/42GK202616805SQ20122018881
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權日2012年4月28日
發(fā)明者楊寶生 申請人:北京索英電氣技術有限公司