專利名稱：微網(wǎng)智能開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于分布式發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，涉及用于微網(wǎng)系統(tǒng)與大電網(wǎng)連接的微網(wǎng)智能開關(guān)。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力需求迅速增長，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，分布式發(fā)電(Distributed Generation,縮寫DG)可以提供傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)無可比擬的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，具有污染少、可靠性高、能源利用效率高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，分布式電源位置靈活、分散的特點(diǎn)極好地適應(yīng)了分散電力需求和資源分布，延緩了輸、配電網(wǎng)升級(jí)換代所需的巨額投資，它與大電網(wǎng)互為備用也使供電可靠性得以改善。盡管分布式電源優(yōu)點(diǎn)突出，但本身存在諸多問題，如分布式電源單機(jī)接入成本高、控制困難、對(duì)大電網(wǎng)的沖擊，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，分布式電源必須馬上退出運(yùn)行等，這就大大限制了分布式電源的充分發(fā)揮，也間接限制了對(duì)新能源的利用。為了降低DG帶來的不利影響，同時(shí)發(fā)揮DG積極的輔助作用，一個(gè)較好的解決方法就是把DG和負(fù)荷一起作為配電子系統(tǒng)——微網(wǎng)(MiciOgrid)。微網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)。微網(wǎng)是分布式發(fā)電的重要形式之一，微網(wǎng)既可以通過配電網(wǎng)與大型電力網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，形成一個(gè)大型電網(wǎng)與小型電網(wǎng)的聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)(并網(wǎng)運(yùn)行模式)，也可以獨(dú)立地為當(dāng)?shù)刎?fù)荷提供電力需求(孤島運(yùn)行模式)。在微網(wǎng)系統(tǒng)中，PCC(point of common coupling)是指微網(wǎng)系統(tǒng)與大電網(wǎng)的連結(jié)點(diǎn)，微網(wǎng)智能開關(guān)就是在PCC點(diǎn)能夠自主的進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)/孤島模式運(yùn)行的智能裝置?，F(xiàn)有的微網(wǎng)系統(tǒng)在兩種模式相互切換時(shí)，并網(wǎng)開關(guān)動(dòng)作存在以下缺點(diǎn):(I)當(dāng)微網(wǎng)系統(tǒng)從孤島模式切換至并網(wǎng)模式時(shí)，并網(wǎng)開關(guān)的沖擊電流大，容易損壞并網(wǎng)開關(guān)；(2)當(dāng)微網(wǎng)系統(tǒng)從孤島模式切換至并網(wǎng)模式時(shí)，與大電網(wǎng)的協(xié)調(diào)性較差，容易造成保護(hù)裝置的誤動(dòng)作；(3)當(dāng)微網(wǎng)系統(tǒng)從并網(wǎng)模式切換至孤島模式時(shí)，微網(wǎng)系統(tǒng)中電源電壓有較大突變，影響負(fù)荷供電；(4)當(dāng)微網(wǎng)系統(tǒng)從并網(wǎng)模式切換至孤島模式時(shí)，與微網(wǎng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性較差，容易造成保護(hù)裝置的誤動(dòng)作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是結(jié)合我國微網(wǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，為了使微網(wǎng)系統(tǒng)在并網(wǎng)/孤島模式之間平滑切換，提出一種適用于不同類型的微網(wǎng)系統(tǒng)的微網(wǎng)智能開關(guān)，通過此智能開關(guān)可以使微網(wǎng)系統(tǒng)在并網(wǎng)和孤島模式之間平滑切換，當(dāng)孤島模式向并網(wǎng)模式切換時(shí)，智能開關(guān)檢測(cè)大電網(wǎng)與微網(wǎng)電壓相位、幅值，微網(wǎng)電壓與大電網(wǎng)電壓差值進(jìn)入并網(wǎng)容許范圍內(nèi)，則判斷微網(wǎng)滿足并網(wǎng)條件，立即閉合開關(guān)；當(dāng)并網(wǎng)模式向孤島模式切換時(shí)，為了不影響微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷的正常運(yùn)行，智能開關(guān)鎖存切換過程前4-5個(gè)周波(0.08-0.1s)的大電網(wǎng)電壓相位、幅值，作為微網(wǎng)孤島模式下運(yùn)行的初始電壓，這使得微網(wǎng)電壓與并網(wǎng)時(shí)的電壓連貫輸出，不會(huì)出現(xiàn)電壓突變。為此，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)方案:微網(wǎng)智能開關(guān)，其特征在于:包括大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置、微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置、三相雙向晶閘管、控制器，其中:大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置與大電網(wǎng)的交流母線連接，大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置用于檢測(cè)大電網(wǎng)的三相電壓幅值、相位，并把檢測(cè)得到的檢測(cè)信號(hào)傳入控制器；微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置與微網(wǎng)的交流母線連接，微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置用于檢測(cè)微網(wǎng)的三相電壓幅值、相位，并把檢測(cè)得到的檢測(cè)信號(hào)傳入控制器；三相雙向晶閘管連接于大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置和微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置之間，作為微網(wǎng)與大電網(wǎng)的交流母線PCC點(diǎn)開關(guān)，三相雙向晶閘管選擇滿足大電網(wǎng)與微網(wǎng)電壓、電流等級(jí)的常規(guī)三相雙向晶閘管；控制器與大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置、微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置和三相雙向晶閘管分別連接，大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置、微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置分別單向通信連接至控制器，三相雙向晶閘管與控制器之間雙向通信連接；控制器用于接收大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置、微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置傳入的檢測(cè)信號(hào)，并判斷是否滿足并網(wǎng)條件；如果符合并網(wǎng)條件，則控制三相雙向晶閘管處于閉合狀態(tài)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)以及鎖存切換前大電網(wǎng)電壓；如果不符合并網(wǎng)條件，則控制三相雙向晶閘管處于斷開狀態(tài)。所述控制器包括檢測(cè)模塊、控制模塊、通信模塊，檢測(cè)模塊與控制模塊連接，控制模塊與通信模塊連接，通信模塊與上位機(jī)連接；檢測(cè)模塊通過接收檢測(cè)裝置傳入的檢測(cè)信號(hào)(即大電網(wǎng)與微網(wǎng)的三相電壓幅值、相位)，然后傳給控制模塊，通過控制模塊判斷是否滿足并網(wǎng)條件以及鎖存切換過程前大電網(wǎng)電壓(即鎖存大電網(wǎng)電壓的幅值、相位、頻率)，控制模塊將判斷結(jié)果傳給通信模塊，通信模塊與上位機(jī)連接，等待上位機(jī)指令或自動(dòng)控制(根據(jù)大電網(wǎng)與微網(wǎng)電壓信息)，驅(qū)動(dòng)三相雙向晶閘管動(dòng)作；控制器支持多種標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)約、接口(RS232、RS485、以太網(wǎng)等多種標(biāo)準(zhǔn)接口，CAN、M0DBUS、103、104等多種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約)。本實(shí)用新型用于微網(wǎng)并網(wǎng)切換的工作過程如下:當(dāng)微網(wǎng)運(yùn)行在孤島模式時(shí)，微網(wǎng)智能開關(guān)時(shí)刻監(jiān)測(cè)大電網(wǎng)狀態(tài)，通過大電網(wǎng)側(cè)檢測(cè)裝置將大電網(wǎng)電壓的幅值、相位一系列檢測(cè)信號(hào)傳入給檢測(cè)模塊，檢測(cè)模塊根據(jù)檢測(cè)信號(hào)判斷大電網(wǎng)電壓的參數(shù)是否滿足國家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)《電力系統(tǒng)電壓和無功電力管理?xiàng)l例》，如果滿足則判斷大電網(wǎng)正常；然后，控制模塊將大電網(wǎng)電壓正常的信號(hào)通過通信模塊傳遞至上位機(jī)，同時(shí)，通過控制模塊判斷是否滿足并網(wǎng)條件；當(dāng)不滿足時(shí)，微網(wǎng)調(diào)節(jié)本身電壓使得微網(wǎng)電壓與大電網(wǎng)電壓幅值、相位逼近至吻合，以滿足并網(wǎng)條件，然后將滿足并網(wǎng)條件狀態(tài)傳遞至上位機(jī)，等待上位機(jī)指令，通過控制器驅(qū)動(dòng)三相雙向晶閘管閉合實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，最后將并網(wǎng)狀態(tài)傳遞至上位機(jī)。本實(shí)用新型用于微網(wǎng)離網(wǎng)切換的工作過程如下:上位機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)電網(wǎng)故障或人為需要斷網(wǎng)時(shí)，控制器驅(qū)動(dòng)三相雙向晶閘管動(dòng)作，三相雙向晶閘管作為并網(wǎng)開關(guān)處于斷開狀態(tài)；智能開關(guān)鎖存控制器存切換過程前4-5個(gè)周波(0.08-0.1s)的大電網(wǎng)電壓相位、幅值；切換過程后，微網(wǎng)輸出電壓以切換過程前4-5個(gè)周波(0.08-0.1s)的大電網(wǎng)電壓相位、幅值為初始相位和標(biāo)準(zhǔn)幅值。本實(shí)用新型的有益效果如下:本實(shí)用新型能根據(jù)大電網(wǎng)和微網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，能夠自主地控制三相雙向晶閘管的開啟閉合；當(dāng)微網(wǎng)系統(tǒng)從孤島模式切換至并網(wǎng)模式時(shí)，檢測(cè)大電網(wǎng)與微網(wǎng)電壓相位、幅值，微網(wǎng)電壓與大電網(wǎng)電壓差值進(jìn)入并網(wǎng)容許范圍內(nèi)，則判斷微網(wǎng)滿足并網(wǎng)條件，立即閉合智能開關(guān)，此時(shí)與大電網(wǎng)的協(xié)調(diào)性較好，智能開關(guān)受到的沖擊電流小，智能開關(guān)不易被損壞；當(dāng)并網(wǎng)模式向孤島模式切換時(shí)，與微網(wǎng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性較好，為了不影響微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷的正常運(yùn)行，可以鎖存切換過程前4-5個(gè)周波(0.08-0.1s)的大電網(wǎng)電壓相位、幅值，作為微網(wǎng)孤島模式下運(yùn)行的初始電壓，這使得微網(wǎng)電壓與并網(wǎng)時(shí)的電壓連貫輸出，不會(huì)出現(xiàn)電壓突變。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。其中附圖標(biāo)記為:1大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置，2微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置，3三相雙向晶閘管，4控制器，5上位機(jī)，6檢測(cè)模塊，7控制模塊，8通信模塊。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，微網(wǎng)智能開關(guān)，包括大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置1、微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置
2、三相雙向晶閘管3、控制器4，其中:大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置I與大電網(wǎng)的交流母線連接，大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置I用于檢測(cè)大電網(wǎng)的三相電壓幅值、相位，并把檢測(cè)得到的檢測(cè)信號(hào)傳入控制器4 ；微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置2與微網(wǎng)的交流母線連接，微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置2用于檢測(cè)微網(wǎng)的三相電壓幅值、相位，并把檢測(cè)得到的檢測(cè)信號(hào)傳入控制器4 ；三相雙向晶閘管3連接于大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置I和微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置2之間，每一相雙向晶閘管對(duì)應(yīng)交流母線的A、B、C相，三相雙向晶閘管3作為微網(wǎng)與大電網(wǎng)的交流母線PCC點(diǎn)開關(guān)，三相雙向晶閘管3選擇滿足大電網(wǎng)與微網(wǎng)電壓、電流等級(jí)的常規(guī)三相雙向晶閘管3 ；控制器4與大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置1、微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置2和三相雙向晶閘管3分別連接，大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置1、微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置2分別單向通信連接至控制器4，三相雙向晶閘管3與控制器4之間雙向通信連接；控制器4用于接收大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置1、微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置2傳入的檢測(cè)信號(hào)，并判斷是否滿足并網(wǎng)條件；如果符合并網(wǎng)條件，則控制三相雙向晶閘管3處于閉合狀態(tài)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)以及鎖存切換前大電網(wǎng)電壓；如果不符合并網(wǎng)條件，則控制三相雙向晶閘管3處于斷開狀態(tài)。所述控制器4包括檢測(cè)模塊6、控制模塊7、通信模塊8，檢測(cè)模塊6與控制模塊7連接，控制模塊7與通信模塊8連接，通信模塊8與上位機(jī)5連接；檢測(cè)模塊6通過接收檢測(cè)裝置傳入的檢測(cè)信號(hào)(即大電網(wǎng)與微網(wǎng)的三相電壓幅值、相位)，然后傳給控制模塊7，通過控制模塊7判斷是否滿足并網(wǎng)條件以及鎖存切換過程前大電網(wǎng)電壓(即鎖存大電網(wǎng)電壓的幅值、相位、頻率)，控制模塊7將判斷結(jié)果傳給通信模塊8，通信模塊8與上位機(jī)5連接，等待上位機(jī)5指令或自動(dòng)控制(根據(jù)大電網(wǎng)與微網(wǎng)電壓信息)，驅(qū)動(dòng)三相雙向晶閘管3開關(guān)，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)系統(tǒng)在并網(wǎng)/孤島運(yùn)行模式之間的平滑切換。由于微網(wǎng)智能開關(guān)具有自主動(dòng)作的功能，當(dāng)開關(guān)狀態(tài)改變時(shí)，上位機(jī)5能及時(shí)得至岍關(guān)的狀態(tài)信息，從而跟隨開關(guān)的動(dòng)作進(jìn)行微網(wǎng)運(yùn)行模式的切換，因此晶閘管與控制器4之間的通信是雙向的。當(dāng)微網(wǎng)運(yùn)行模式進(jìn)行切換時(shí)，微網(wǎng)模式切換首先要關(guān)注的是大電網(wǎng)正常、故障信
肩、O當(dāng)微網(wǎng)從孤島運(yùn)行模式切換到并網(wǎng)運(yùn)行模式，大電網(wǎng)正常時(shí)，微網(wǎng)模式切換才進(jìn)行，微網(wǎng)調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值、相位，使其逐步與大電網(wǎng)電壓逼近，直至吻合，通過控制器4驅(qū)動(dòng)微網(wǎng)智能開關(guān)閉合，完成并網(wǎng)切換。規(guī)定:
權(quán)利要求1.微網(wǎng)智能開關(guān)，其特征在于:包括大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置(I)、微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置(2)、三相雙向晶閘管(3)、控制器(4)，其中:大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置(I)與大電網(wǎng)的交流母線連接，微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置(2)與微網(wǎng)的交流母線連接；三相雙向晶閘管(3)連接于大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置(I)和微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置(2)之間，作為微網(wǎng)與大電網(wǎng)的交流母線PCC點(diǎn)開關(guān)；控制器(4)與大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置(I)、微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置(2)和三相雙向晶閘管(3)分別連接，大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置(I)、微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置(2)分別單向通信連接至控制器(4)，三相雙向晶閘管(3)與控制器(4)之間雙向通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微網(wǎng)智能開關(guān)，其特征在于:所述控制器(4)包括檢測(cè)模塊(6)、控制模塊(7)、通信模塊(8)，檢測(cè)模塊(6)與控制模塊(7)連接，控制模塊(7)與通信模塊(8 )連接，通信模塊(8 )與上位機(jī)(5 )連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及分布式發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)的微網(wǎng)智能開關(guān)，包括大電網(wǎng)側(cè)和微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置、三相雙向晶閘管、控制器，大電網(wǎng)側(cè)和微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置用于檢測(cè)大電網(wǎng)、微網(wǎng)的三相電壓幅值、相位，并把檢測(cè)得到的信號(hào)傳入控制器；三相雙向晶閘管作為微網(wǎng)與大電網(wǎng)的交流母線PCC點(diǎn)開關(guān)；控制器用于接收大電網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置、微網(wǎng)側(cè)電壓檢測(cè)裝置傳入的檢測(cè)信號(hào)，并判斷是否滿足并網(wǎng)條件，如果符合并網(wǎng)條件則控制三相雙向晶閘管處于閉合狀態(tài)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)以及鎖存切換前大電網(wǎng)電壓，如果不符合并網(wǎng)條件則控制三相雙向晶閘管處于斷開狀態(tài)；本實(shí)用新型可以使微網(wǎng)系統(tǒng)在并網(wǎng)/孤島模式之間平滑切換，并且具有檢測(cè)控制、鎖相、通信、邏輯管理功能。
文檔編號(hào)H02J3/38GK202997589SQ201220722829
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者田軍, 唐健, 舒軍, 肖文靜, 劉征宇, 劉靜波, 于海坤, 邊曉光, 王多平, 吳小田 申請(qǐng)人:中國東方電氣集團(tuán)有限公司