分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備及控制方法，包括：分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，與分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的三相電網(wǎng)，控制并網(wǎng)啟閉的并網(wǎng)開關(guān)，還包括：接收三相電網(wǎng)電壓信號、電流信號的信號采集模塊，判斷電壓信號、電流信號是否安全并作出欠壓、過壓、過流保護(hù)命令的主控制器，接收主控制器的命令并連接于經(jīng)三相電網(wǎng)整流成的直流電源的繼電模塊，接收主控制器的命令并控制并網(wǎng)開關(guān)的可延時脫扣模塊。本發(fā)明提供一種適用于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，降低并網(wǎng)成本；包括過壓、欠壓、過流的全面保護(hù)功能；技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)場情況實(shí)時無級設(shè)定過壓、欠壓、過流的保護(hù)閾值和保護(hù)延時時間。
【專利說明】分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于分布式光伏發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，分布式光伏發(fā)電憑借其容量小、電壓等級低、接近負(fù)荷、對電網(wǎng)影響小等優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、公共建筑以及居民屋頂。作為太陽能發(fā)電的重要應(yīng)用方式，分布式光伏發(fā)電能夠充分利用太陽能廣泛存在的特點(diǎn)，避免集中建設(shè)的場地限制因素，尤其面對我國中東部居住密集的現(xiàn)實(shí)條件，其大范圍應(yīng)用前景極為廣闊。
[0003]為支持分布式光伏發(fā)電發(fā)展，國家相繼出臺一系列政策。在國內(nèi)諸多政策措施的激勵下，分布式電源大規(guī)模接入配電網(wǎng)。光伏發(fā)電以分布式方式接入配電網(wǎng)，將在我國得到迅速發(fā)展。但分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接入問題，一直是制約分布式光伏發(fā)電發(fā)展的一個瓶頸。雖然國家電網(wǎng)公司出臺《分布式光伏發(fā)電的兩個意見》這一規(guī)定后，從政策上解決了并網(wǎng)、接入、審批等問題，但制約并網(wǎng)接入的技術(shù)問題仍然存在。當(dāng)前，分布式光伏發(fā)電接入系統(tǒng)仍按傳統(tǒng)火電接入電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。分布式光伏并網(wǎng)接入位置多樣、設(shè)計(jì)方案多樣，使得并網(wǎng)開關(guān)、測控保護(hù)裝置的選型變得十分復(fù)雜。保護(hù)裝置性能超出工程需要，存在功能冗余現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備配置成本增加，嚴(yán)重影響客戶的投資回報(bào)率。沒有一種帶延時的過壓、欠壓、過流保護(hù)的安全設(shè)備，為光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)提供監(jiān)測與保護(hù)功能，從而代替測控保護(hù)裝置，降低并網(wǎng)成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的帶延時的過壓、欠壓、過流保護(hù)的安全設(shè)備和控制方法。
[0005]分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，包括:分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，與分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的三相電網(wǎng)，控制并網(wǎng)啟閉的并網(wǎng)開關(guān)，還包括:接收三相電網(wǎng)電壓信號、電流信號的信號采集模塊，判斷電壓信號、電流信號是否安全并作出欠壓、過流保護(hù)命令的主控制器，接收主控制器的命令并控制并網(wǎng)開關(guān)的可延時脫扣模塊。
[0006]分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，包括:分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，與分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的三相電網(wǎng)，控制并網(wǎng)啟閉的并網(wǎng)開關(guān)，還包括:接收三相電網(wǎng)電壓信號、電流信號的信號采集模塊，判斷電壓信號、電流信號是否安全并作出欠壓、過壓、過流保護(hù)命令的主控制器，接收主控制器的命令并連接于經(jīng)三相電網(wǎng)整流成的直流電源的繼電模塊，接收主控制器的命令并控制并網(wǎng)開關(guān)的可延時脫扣模塊。
[0007]前述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，還包括:連接于主控制器并可修改保護(hù)閾值和延時保護(hù)時間的人機(jī)交互模塊，人機(jī)交互模塊組成有:連接于主控制器的輸入設(shè)備，連接于主控制器并用于顯示運(yùn)行狀態(tài)和保護(hù)閾值的可視設(shè)備，連接于主控制器并用于儲存輸入設(shè)備輸入的參數(shù)值的存儲器。[0008]前述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，繼電模塊組成有:接收主控制器命令的繼電驅(qū)動單元，連接于繼電驅(qū)動單元、直流電源的繼電器。
[0009]前述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，繼電驅(qū)動單元組成有:接收主控制器提供的電源電壓和輸出的DOl信號的光耦Ul ;入口處連接光耦Ul、接出電路，出口處連接接入電路的二極管Dl。
[0010]前述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，接收主控制器命令的可延時脫扣驅(qū)動單元，控制并網(wǎng)開關(guān)開閉并連接于可延時脫扣驅(qū)動單元、繼電器、直流電源的脫扣器。
[0011]前述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，可延時脫扣驅(qū)動單元組成有:接收主控制器提供的電源電壓和輸出的D02信號的光耦U2 ;入口處連接光耦Ul，出口處連接接入電路的二極管D2 ;接于二極管D2兩端的繼電器K1，連接于繼電器Kl的放電電阻，一端連接于放電電阻另一端連接于繼電器Kl的電壓維持電容C3。
[0012]前述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，信號采集模塊組成有:連接于三相電網(wǎng)和主控制器之間的電壓采集器，連接于三相電網(wǎng)和主控制器之間的電流采集器。
[0013]分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備的控制方法，包括如下步驟:
(1)通過輸入設(shè)備修改保護(hù)閾值和延時保護(hù)時間；
(2)主控制器接收信號采集模塊采集的電壓信號和電流信號并根據(jù)上述保護(hù)閾值進(jìn)行分析；
(3)分析結(jié)果若為欠壓、過壓、過流，則主控制器置位標(biāo)志位并啟動延時計(jì)時器；
(4)當(dāng)達(dá)到欠壓、過流保護(hù)延時時間閾值，主控制器控制脫扣器斷扣，重新進(jìn)入(2)；
(5)當(dāng)達(dá)到過壓保護(hù)延時時間閾值時，主控制器控制脫扣器脫扣的同時斷開繼電器、脫扣器與直流電源的連接，重新進(jìn)入(2)；
(6)主控制器分析進(jìn)入無故障狀態(tài)，清除標(biāo)志位，清零并關(guān)閉延時計(jì)時器。
[0014]前述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備的控制方法，過流保護(hù)單元可設(shè)置多段過流保護(hù)閾值。
[0015]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明提供一種適用于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，降低并網(wǎng)成本；包括過壓、欠壓、過流的全面保護(hù)功能；技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)場情況實(shí)時無級設(shè)定過壓、欠壓、過流的保護(hù)閾值和保護(hù)延時時間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施例的安全設(shè)備示意圖；
圖2是本發(fā)明的一種實(shí)施例的繼電驅(qū)動單元電路圖；
圖3是本發(fā)明的一種實(shí)施例的可延時脫扣驅(qū)動單元電路圖；
圖4是本發(fā)明的一種實(shí)施例的控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0018]分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，包括:分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，與分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的三相電網(wǎng)，控制并網(wǎng)啟閉的并網(wǎng)開關(guān)，還包括:接收三相電網(wǎng)電壓信號、電流信號的信號采集模塊，判斷電壓信號、電流信號是否安全并作出過壓、欠壓、過流保護(hù)命令的主控制器，接收主控制器的命令并控制并網(wǎng)開關(guān)的可延時脫扣模塊。
[0019]分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備,包括:分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，與分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的三相電網(wǎng)，控制并網(wǎng)啟閉的并網(wǎng)開關(guān)，還包括:接收三相電網(wǎng)電壓信號、電流信號的信號采集模塊，判斷電壓信號、電流信號是否安全并作出欠壓、過壓、過流保護(hù)命令的主控制器，接收主控制器的命令并連接于經(jīng)三相電網(wǎng)整流成的直流電源的繼電模塊，接收主控制器的命令并控制并網(wǎng)開關(guān)的可延時脫扣模塊。
[0020]主控制器形成有:過壓保護(hù)單元，欠壓保護(hù)單元和過流保護(hù)單元。還形成有:標(biāo)志位和延時計(jì)時器，標(biāo)志位為:過壓標(biāo)志位，欠壓標(biāo)志位，過流標(biāo)志位；延時計(jì)時器為:過壓延時計(jì)時器，欠壓延時計(jì)時器，過流延時計(jì)時器。
[0021]分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，還包括:連接于主控制器并可修改保護(hù)閾值和延時保護(hù)時間的人機(jī)交互模塊，人機(jī)交互模塊組成有:連接于主控制器的輸入設(shè)備，連接于主控制器并用于顯示運(yùn)行狀態(tài)和保護(hù)閾值的可視設(shè)備，連接于主控制器并用于儲存輸入設(shè)備輸入的參數(shù)值的存儲器；作為一種優(yōu)選，輸入設(shè)備為鍵盤，可視設(shè)備為LCD顯示屏，存儲器為E2PR0M存儲器，是一種電可擦可編程只讀存儲器，也是一種即使掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲芯片。
[0022]繼電模塊組成有:接收主控制器命令的繼電驅(qū)動單元，連接于繼電驅(qū)動單元、直流電源的繼電器。
[0023]如圖2所示，繼電驅(qū)動單元組成有:接收主控制器提供的輸出的DOl信號的光耦Ul ;入口處連接光耦U1、接出電路，出口處連接接入電路的二極管Dl。
[0024]可延時脫扣模塊組成有:接收主控制器命令的可延時脫扣驅(qū)動單元，控制并網(wǎng)開關(guān)開閉并連接于可延時脫扣驅(qū)動單元、繼電器、直流電源的脫扣器。
[0025]如圖3所示，可延時脫扣驅(qū)動單元組成有:接收主控制器提供的輸出的D02信號的光耦U2 ;入口處連接光耦U1，出口處連接接入電路的二極管D2 ;接于二極管D2兩端的繼電器K1，連接于繼電器Kl的放電電阻R3，一端連接于放電電阻R3另一端連接于繼電器Kl的電壓維持電容C3。需要說明的是，電壓維持電容C3為大容量儲能電容，用于維持脫扣器兩端的電壓、防止脫扣器自動脫扣。并聯(lián)于電壓維持電容C3的放電電阻R3用于釋放電容C3的電荷，降低脫扣器兩端電壓，控制脫扣器脫扣。
[0026]信號采集模塊組成有:連接于三相電網(wǎng)和主控制器之間的電壓采集器，連接于三相電網(wǎng)和主控制器之間的電流采集器。
[0027]分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備的控制方法，包括如下步驟:
(1)通過輸入設(shè)備修改保護(hù)閾值和延時保護(hù)時間；
(2)主控制器接收信號采集模塊采集的電壓信號和電流信號并根據(jù)上述保護(hù)閾值進(jìn)行分析；
(3)分析結(jié)果若為欠壓、過壓、過流，則主控制器置位標(biāo)志位并啟動延時計(jì)時器；
(4)當(dāng)達(dá)到欠壓、過流保護(hù)延時時間閾值，主控制器控制脫扣器斷扣，重新進(jìn)入(2)；
(5)當(dāng)達(dá)到過壓保護(hù)延時時間閾值時，主控制器控制脫扣器斷扣的同時斷開繼電器、脫扣器與直流電源的連接，重新進(jìn)入(2)；
(6)主控制器分析進(jìn)入無故障狀態(tài)，清除標(biāo)志位，清零并關(guān)閉延時計(jì)時器。
[0028]過流保護(hù)單元可設(shè)置多段過流保護(hù)閾值。[0029]如圖4，當(dāng)主控制器分析信息采集模塊采集到的三相電網(wǎng)的任一相電壓低于欠壓保護(hù)閾值時，主控制器置位為欠壓標(biāo)志位，啟動欠壓延時計(jì)時器，因?yàn)榇藭r存在電壓維持模塊，脫扣器兩端電壓高于脫扣電壓，脫扣器不脫扣；當(dāng)欠壓時間達(dá)到欠壓保護(hù)延時時間閾值，主控制器將控制脫扣器脫扣，進(jìn)行欠壓保護(hù)。若檢測到系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常，則系統(tǒng)進(jìn)入無故障狀態(tài)，主控制器清除欠壓標(biāo)志位，清零并關(guān)閉欠壓延時定時器。
[0030]具體過壓保護(hù)過程:
如圖4，當(dāng)主控制器分析信息采集模塊采集到的三相電網(wǎng)的任一相電壓高于過壓保護(hù)閾值時，主控制器置位為過壓標(biāo)志位，啟動過壓延時計(jì)時器，因?yàn)榇藭r存在電壓維持模塊，脫扣器兩端電壓高于脫扣電壓，脫扣器不脫扣；當(dāng)過壓時間達(dá)到過壓保護(hù)延時時間閾值，主控制器將斷開繼電器、切斷母線回路并控制脫扣器脫扣，進(jìn)行過壓保護(hù)。若檢測到系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常，則系統(tǒng)進(jìn)入無故障狀態(tài)，主控制器清除過壓標(biāo)志位，清零并關(guān)閉欠壓延時定時器。因?yàn)榇藭r母線電壓高于脫扣器脫扣電壓，必須切斷母線回路，脫扣器才能正常脫扣。
[0031]具體過流保護(hù)電路:
如圖4，當(dāng)主控制器分析信息采集模塊采集到的三相電網(wǎng)的任一相電流高于過流保護(hù)閾值時，主控制器置位為過流標(biāo)志位，啟動過流延時計(jì)時器，因?yàn)榇藭r存在電壓維持模塊，脫扣器兩端電壓高于脫扣電壓，脫扣器不脫扣；當(dāng)過流時間達(dá)到過流保護(hù)延時時間閾值，主控制器將控制脫扣器脫扣，進(jìn)行過流保護(hù)。若檢測到系統(tǒng)電流恢復(fù)正常，則系統(tǒng)進(jìn)入無故障狀態(tài)，主控制器清除過流標(biāo)志位，清零并關(guān)閉過流延時定時器。過流保護(hù)主要針對負(fù)載過大，超出系統(tǒng)所能承受的范圍時，斷開電路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)。過流保護(hù)可設(shè)置多個過流保護(hù)閾值和相應(yīng)過流保護(hù)延時時間，即可根據(jù)過流情況進(jìn)行多段過流保護(hù)。
[0032]本發(fā)明提供一種適用于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備及控制方法，相比按傳統(tǒng)火電接入電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的安全設(shè)備，具有實(shí)用性和針對性，降低了并網(wǎng)成本；本發(fā)明的主控制器形成有:過壓保護(hù)單元，欠壓保護(hù)單元和過流保護(hù)單元；所以具有過壓、欠壓、過流的全面保護(hù)功能；技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)場情況實(shí)時無級設(shè)定過壓、欠壓、過流的保護(hù)閾值和保護(hù)延時時間。具有安全性能高，控制效果好，適用范圍廣，應(yīng)變能力強(qiáng)，成本低的實(shí)質(zhì)性進(jìn)
止/J/ O
[0033]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，包括:分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，與上述分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的三相電網(wǎng)，控制并網(wǎng)啟閉的并網(wǎng)開關(guān)，其特征在于，還包括:接收上述三相電網(wǎng)電壓信號、電流信號的信號采集模塊，判斷上述電壓信號、電流信號是否安全并作出欠壓、過流保護(hù)命令的主控制器，接收上述主控制器的命令并控制上述并網(wǎng)開關(guān)的可延時脫扣模塊。
2.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，包括:分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，與上述分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的三相電網(wǎng)，控制并網(wǎng)啟閉的并網(wǎng)開關(guān)，其特征在于，還包括:接收上述三相電網(wǎng)電壓信號、電流信號的信號采集模塊，判斷上述電壓信號、電流信號是否安全并作出欠壓、過壓、過流保護(hù)命令的主控制器，接收上述主控制器的命令并連接于經(jīng)上述三相電網(wǎng)整流成的直流電源的繼電模塊，接收上述主控制器的命令并控制上述并網(wǎng)開關(guān)的可延時脫扣豐吳塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，其特征在于，還包括:連接于上述主控制器并可修改保護(hù)閾值和延時保護(hù)時間的人機(jī)交互模塊，上述人機(jī)交互模塊組成有:連接于上述主控制器的輸入設(shè)備，連接于上述主控制器并用于顯示運(yùn)行狀態(tài)和保護(hù)閾值的可視設(shè)備，連接于上述主控制器并用于儲存上述輸入設(shè)備輸入的參數(shù)值的存儲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，其特征在于，上述繼電模塊組成有:接收上述主控制器命令的繼電驅(qū)動單元，連接于上述繼電驅(qū)動單元、直流電源的繼電器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，其特征在于，上述繼電驅(qū)動單元組成有:接收主控制器提供的電源電壓和輸出的DOl信號的光耦Ul ;入口處連接上述光耦U1、接出電路，出口處連接接入電路的二極管Dl。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或`2所述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，其特征在于，上述可延時脫扣模塊組成有:接收上述主控制器命令的可延時脫扣驅(qū)動單元，控制上述并網(wǎng)開關(guān)開閉并連接于上述可延時脫扣驅(qū)動單元、繼電器、直流電源的脫扣器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，其特征在于，上述可延時脫扣驅(qū)動單元組成有:接收主控制器提供的電源電壓和輸出的D02信號的光耦U2 ;入口處連接上述光耦U1，出口處連接接入電路的二極管D2 ;接于上述二極管D2兩端的繼電器K1，連接于上述繼電器Kl的放電電阻，一端連接于放電電阻另一端連接于繼電器Kl的電壓維持電容C3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備，其特征在于，上述信號采集模塊組成有:連接于上述三相電網(wǎng)和主控制器之間的電壓采集器，連接于上述三相電網(wǎng)和主控制器之間的電流采集器。
9.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 通過輸入設(shè)備修改保護(hù)閾值和延時保護(hù)時間； 主控制器接收信號采集模塊采集的電壓信號和電流信號并根據(jù)上述保護(hù)閾值進(jìn)行分析； 分析結(jié)果若為欠壓、過壓、過流，則主控制器置位標(biāo)志位并啟動延時計(jì)時器； 當(dāng)達(dá)到欠壓、過流保護(hù)延時時間閾值，主控制器控制脫扣器斷扣，重新進(jìn)入(2)；當(dāng)達(dá)到過壓保護(hù)延時時間閾值時，主控制器控制脫扣器脫扣的同時斷開繼電器、脫扣器與直流電源的連接，重新進(jìn)入(2)； 主控制器分析進(jìn)入無故障狀 態(tài)，清除標(biāo)志位，清零并關(guān)閉延時計(jì)時器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)安全設(shè)備的控制方法，其特征在于，過流保護(hù)單元可設(shè)置多段過流保護(hù)閾值。
【文檔編號】H02H7/00GK103490382SQ201310405727
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】祁濤, 呂政良, 林海濤, 幸玲, 蒯圣颋, 顧昊, 徐韜, 田國良, 杜煒, 曹智杰, 武福濤, 徐高晶, 徐小飛, 蘇憲彬, 王海潮 申請人:南京南瑞太陽能科技有限公司