一種分布式電源併網檢測系統及方法
2023-10-09 11:27:14 2
專利名稱：一種分布式電源併網檢測系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測裝置，尤其涉及一種分布式電源併網檢測系統。此外，本發明還涉及一種分布式電網併網檢測方法。
背景技術：
分布式電源(Distributed Generation, DG)是區別於傳統集中發電、遠距離傳輸和大網際網路的發電形式。DG通常指功率為數kW 50MW的小型模塊式、分布在負荷附近、與環境兼容的獨立電源，由電力部門、用戶或第三方所有，以滿足電力系統和用戶的特定要求的發電設施。
從規模上講，DG指的是任何安裝分布在用戶附近的小型發電設施，包含小型的傳統發電機組、小型的燃氣渦輪機等發電機，或利用可再生能源的微電源，主要包括風力發電、光伏發電、太陽熱發電、生物質能發電、地熱及海洋能發電等。目前，我國智能電網建設正如火如荼的開展，分布式電源作為智能電網的重要組成部分也已在電力系統中大量應用。分布式電源併網對配電網的運行會帶來巨大影響，主要包括以下幾個方面a)對電壓分布的影響；b)對電能質量的影響；c)對系統保護的影響；d)對系統可靠性的影響；e)對配電網故障恢復的影響；鑑於分布式電源的併網對電網運行有如此大的影響，因此一個良好的分布式電網併網檢測裝置和方法至關重要。在分布式電源併網前必須按照檢測要求逐項檢測分布式電源的運行指標，並將檢測結果與區域供電網的實際要求比對，做出最終是否負荷併網要求的判斷。只有經過了併網檢測，才能在分布式電源併網時保證電網的安全性、穩定性和經濟性。近年來，國內外對分布式電網併網的研究眾多，但相關研究成果主要體現在分布式電源併網運行監測領域，通過專用的裝置對併網中的分布式電源進行實時監測，監測項目主要為電能質量方面，當併網點的電能質量產生較大波動不符合要求時進行報警或切斷分布式電源。其具體內容可參見中國專利CN200910109925. 9「在配網終端中監控分布式電源的方法」和CN200910239646. 4 「分布式電源併網檢測裝置及方法」。雖然上述方法可以用來在分布式電網併網運行是監測併網點的電能質量，但不能滿足分布式電網併網檢測關於「功率控制和電壓調節檢測、電壓電流與頻率響應特性檢測、電能質量檢測、分布式電源啟停對電網影響檢測」以及前文所述人工檢測項目的要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種分布式電源併網檢測系統和檢測方法。
為實現上述發明目的所採用的檢測系統包括總控單元、模擬調度通信單元、電能質量擾動單元、電參量信號採集單元以及檢測分析單元；所述總控單元控制併網檢測按照指定項目依次進行並記錄；所述模擬調度通信單元接收總控單元指令模擬主供電網的調度指令與分布式電源進行通信以便進行檢測；所述電能質量擾動單元接收總控單元指令產生電壓/頻率/電流等的擾動；所述電參量信號採集單元採集併網點的電參量數據；所述檢測分析系統對檢測結果數據進行逐項分析比對，給出檢測結果和檢測報告，並可對檢測項目和參數實施管理。
為實現上述發明目的所採用的檢測方法是將併網檢測項目分為自動檢測項目和人工檢測項目，自動檢測項目通過檢測裝置檢測，人工檢測項目由檢測人得出結果後錄入檢測系統，包括以下步驟A.檢測分布式電源併網的人工檢測項目；B.通過專用檢測裝置在分布式電源併網點進行自動檢測項目的檢測，收集分布式電源運行特性數據，保存成專用特性文件；C.將人工檢測項目的結果和特性文件輸入併網檢測系統進行分析，得出各項評分和檢測結果；D.併網檢測系統根據檢測結果和檢測報告模板文件生成檢測報告，給出檢測的建議結論。本發明通過將併網檢測項目分為自動檢測項目和人工檢測項目，自動檢測項目通過檢測裝置檢測，再結合人工檢測項目的結果檢測出分布式電源是否符合接入區域供電網的規範要求，並提供標準格式的檢測報告和檢測建議結論供併網檢測管理人員參考，大大提高工作效率。
圖I是分布式電源併網檢測系統的原理框圖；圖2是分布式電源併網檢測方法的原理框圖；圖3是總控單元內部模塊圖；圖4是模擬調度通信單元、電能質量擾動單元、電參量信號採集單元內部模塊圖；圖5是檢測分析系統內部模塊圖；圖6是分布式電源併網檢測系統的檢測流程圖。實施例I結合圖1，分布式電源併網檢測系統包括總控單元10、模擬調度通信單元20、電能質量擾動單元30、電參量信號採集單元40以及檢測分析單元50 ；所述總控單元10控制檢測按照指定項目依次進行並記錄，生成包含檢測進度和檢測結果的特性文件；所述模擬調度通信單元20接收總控單元10指令模擬主供電網的調度指令與分布式電源進行通信以便進行檢測；所述電能質量擾動單元30接收總控單元10指令產生電壓/頻率/電流等的擾動；
所述電參量信號採集單元40接收總控單元10指令採集併網點的電參量數據；所述檢測分析單元50對檢測結果數據進行逐項分析比對，給出檢測結果和檢測報告，並對檢測項目和參數實施管理。如圖3所示，所述總控單元10包括檢測控制模塊11、檢測項目管理模塊12、採樣處理控制模塊13、檢測數據存儲模塊14、乙太網接口模塊15、USB接口模塊16、按鈕模塊17、人機界面模塊18 ；所述檢測控制模塊11作為檢測系統的神經中樞從檢測項目管理模塊12獲取檢測項目並根據檢測項目向其他模塊發送指令，逐一完成各個檢測項目；所述檢測項目管理模塊12，管理所有待檢測項目和已檢測項目，向檢測控制模塊11提供下一個待檢測項目； 所述採樣處理控制模塊13根據檢測項目的要求從電參量信號採集單元40中採集電流、電源、頻率等模擬信號並進行分析計算，得出功率、功率因數、諧波、直流分量等數據；所述檢測數據存儲模塊14將採樣處理控制模塊13的結果以指定特性文件的形式保存到存儲器中；所述乙太網接口模塊15管理檢測裝置的乙太網接口，可以接受部署在上位機上的檢測分析單元50的管理設置命令，在檢測開始後實時地向上位機反饋檢測進度和檢測結果。
所述USB接口模塊16管理檢測裝置的USB接口，接受使用USB設備中的從上位機 系統上的檢測分析單元50獲取檢測項目配置信息，也可將檢測結果的特性文件寫入USB設備中。所述按鈕模塊17至少包括上下左右四個方向鍵、Enter鍵、Cancel鍵、菜單鍵、啟動鍵、停止鍵；所述人機界面模塊18顯示檢測進度和檢測狀態，以及反映檢測控制模塊11對按鈕的響應界面。如圖3所示，所述模擬調度通信單元20包括通訊模塊23、幀組碼模塊21、幀解碼模塊22 ；所述通訊模塊23負責檢測系統與分布式電源直接的信息通訊；所述幀組碼模塊21負責將調度命令組碼成指定的命令數據幀；所述幀解碼模塊22負責將分布式電源的反饋結果數據解析出來。所述電能指令擾動單元30包括電壓擾動器31、電流擾動器33、頻率擾動器32和擾動電源34 ；所述電壓擾動器31根據檢測控制模塊11命令產生指定的電壓擾動；所述電流擾動器33根據檢測控制模塊11命令產生指定的電流擾動；所述頻率擾動器32根據檢測控制模塊命令產生指定的頻率擾動；所述擾動電源34向併網點提高電壓或增大電流，其額定功率根據待檢測分布式電源的額定功率確定。所述電參量信號採集單元40包括電壓互感器41和電流互感器42 ；所述電壓互感器41將併網點的高電壓轉換為便於測量的低電壓並給出數位化的電壓數據；所述電流互感器42將併網點的大電流轉換為便於測量的小電流並給出數位化的電流數據。如圖5所示，所述檢測分析單元50包括檢測項目管理模塊51、標準參數管理模塊52、檢測裝置交互模塊53、特性文件分析模塊54、人工檢測錄入模塊55、檢測結果評分模塊56、檢測報告生成模塊57 ；所述檢測項目管理模塊51，管理所有針對分布式電源的檢測項目，包括自動檢測項目和人工檢測項目，可以新增修改刪除檢測項目，並可針對制定的分布式電源選擇檢測項目的組合；所述標準參數管理模塊52管理每個檢測項目的標準要求；
所述檢測裝置交互模塊53與檢測裝置硬體系統通信，設定檢測項目，獲取自動檢測項目的特性文件；所述特性文件分析模塊54分析檢測裝置自動檢測得到的分布式電源運行特性文件，得出自動檢測項目的檢測進度和檢測結果；所述人工檢測錄入模塊55錄入人工檢測項目的檢測結果；所述檢測結果評分模塊56設定每個檢測項目的分值，根據檢測項目的結果評分並計算總分；所述檢測報告生成模塊57設定檢測報告模板，並根據自動檢測項目和人工檢測項目的結果按照檢測報告模板的格式生成檢測報告。實施例2結合圖2，所述檢測方法將併網檢測項目分為自動檢測項目和人工檢測項目，自動檢測項目通過檢測裝置檢測，人工檢測項目由檢測人得出結果後錄入檢測系統，包括以下步驟A.檢測分布式電源併網的人工檢測項目；B.通過專用檢測裝置在分布式電源併網點進行自動檢測項目的檢測，收集分布式電源運行特性數據，保存成專用特性文件；C.將人工檢測項目的結果和特性文件輸入併網檢測系統進行分析，得出各項評分和檢測結果；D.併網檢測系統根據檢測結果和檢測報告模板文件生成檢測報告，給出檢測的建議結論。所述功率控制檢測，其方法為，調度指令至少包括進將分布式電源輸出的有功功率控制為額定功率的25%、50%、75%和100%。所述電壓調節控制檢測，其方法為向分布式電源發送指定功率因數的調度指令，然後由電參量信號採集單元採集調度指令發出後併網點的電參量變化情況並交由總控單元處理保存。電能質量擾動命令中包含電流/電壓/頻率擾動的變化量、變化率和持續時間，並由此可進行分布式電源的低電壓穿越能力檢測。所述電壓擾動器通過可調節串聯分壓電阻降低併網點的電壓，提高併網點的電壓時通過擾動電源和並聯分流電阻同步作用，提高併網點的電壓，保證電流可以不改變；所述電流擾動器通過可調節的並聯分流電阻減小併網點的電流，通過擾動電源增大併網點的電流；所述頻率擾動器通過變頻器增大或減小併網點的電壓變化頻率。本發明通過將併網檢測項目分為自動檢測項目和人工檢測項目，自動檢測項目通過檢測裝置檢測，再結合人工檢測項目的結果檢測出分布式電源是否符合接入區域供電網的規範要求，並提供標準格式的檢測報告和檢測建議結論供併網檢測管理人員參考，大大提高工作效率。以下結合附圖對系統工作原理和流程作簡要說明最初，由分布式電源併網檢測人員分析確定需要進行的檢測項目，並將檢測項目輸入檢測分析單元50，設定檢測參數和標準要求。通過檢測項目管理模塊51管理所有檢測項目，通過檢測參數設置模塊52設置各項檢測參數。
如果是人工檢測項目，則由人工判斷各項檢測的結果；如果是自動檢測項目，檢測分析單元50生成特定格式的檢測配置文件，通過檢測裝置交互模塊53和檢測系統的USB接口模塊16將檢測配置文件導入檢測系統。當檢測人員通過檢測裝置的按鈕模塊17將檢測系統啟動後，檢測控制模塊11從檢測項目管理模塊12中獲取下一個自動檢測項目。如果已全部完成則進入收尾流程。如果未完成的檢測項目，則判斷檢測項目的類型。如果是功率控制或啟停檢測，檢測控制模塊11向模擬調度通信單元20發出生成調度命令請求。調度通信單元20判斷具體命令，由幀組碼模塊21根據待檢測分布式電源系統的調度接口生成具體調度指令或直接提供預先設置的調度指令，通訊模塊23將調度指令發送給分布式電源，並在分布式電源反饋後通知檢測控制模塊11。檢測控制模塊11控制電參量信號採集單元40，由電壓互感器41和電流互感器42，採集併網點處的實時電壓電流數位訊號，由採樣處理控制模塊13按照採樣頻率處理原始電壓電流數據生成電參量數據，然後將這些電參量數據送至檢測數據存儲模塊14，存儲至特性文件中。電參量數據至少包括分布式電源的諧波電流分量、電壓偏差、電壓波動值與閃變頻率、電壓不平衡度、直流分量比例。乙太網接口模塊15將實時檢測進度和狀態發送至人機界面模塊18和檢測分析單元50。如果是電壓電流頻率響應特性檢測，則由檢測控制模塊11，通過電能質量擾動單元在併網點產生特定擾動，再通過與功率控制或啟停檢測同樣的檢測結果處理流程處理。對於電壓擾動，則通過電壓擾動器31進行，如果是降壓擾動則通過可自動調節的串聯分壓電阻降低併網點電壓，如果是增壓擾動則通過擾動電源34和並聯分流電阻使併網點電壓升高，電流可以保持不變。對於頻率擾動，則通過頻率擾動器32產生頻率擾動，主要通過變頻器增大或減小併網點的頻率。對於電流擾動，通過電流擾動器33進行，如果是減小電流的擾動則通過可自動調節的並聯分流電阻減小併網點的電流，如果是增大電流的擾動則通過擾動電源34增大併網點的電流。如果是電能質量檢測，則直接通過與前面功率控制檢測相同的結果處理方式進行。在一項檢測完成後，檢測控制模塊11檢查按鈕模塊17是否已要求中斷檢測，如是則進入收尾流程，如否則循環檢測下一檢測項目。下面所述為收尾流程。在人工檢測項目和自動檢測項目都完成後，將特性文件和人工檢測項目的結果輸入檢測分析單元50，由特性文件分 析模塊54分析特性文件的數據結合人工檢測錄入模塊55錄入的人工檢測結果，分析處理全部檢測項目，然後由檢測結果評分模塊56根據設定的分值和檢測要求的對比為每項檢測評分，最終由檢測報告生成模塊57按照檢測報告模板生成檢測報告。
權利要求
1.一種分布式電源併網檢測系統，其特徵在於所述檢測系統包括總控單元(10)、模擬調度通信單元(20)、電能質量擾動單元(30)、電參量信號採集單元(40)以及檢測分析單元(50)； 所述總控單元(10 )控制檢測按照指定項目依次進行並記錄，生成包含檢測進度和檢測結果的特性文件； 所述模擬調度通信單元(20)接收總控單元(10)指令模擬主供電網的調度指令與分布式電源進行通信以便進行檢測； 所述電能質量擾動單元(30)接收總控單元(10)指令產生電壓/頻率/電流等的擾動；所述電參量信號採集單元(40)接收總控單元(10)指令採集併網點的電參量數據；所述檢測分析單元(50)對檢測結果數據進行逐項分析比對，給出檢測結果和檢測報告，並對檢測項目和參數實施管理。
2.根據權利要求I所述的分布式電源併網檢測系統，其特徵在於所述總控單元(10)包括檢測控制模塊(11)、檢測項目管理模塊(12)、採樣處理控制模塊(13)、檢測數據存儲模塊(14 )、乙太網接口模塊(15 )、USB接口模塊(16 )、按鈕模塊(17 )、人機界面模塊(18 ); 所述檢測控制模塊(11)作為檢測系統的神經中樞從檢測項目管理模塊(12)獲取檢測項目並根據檢測項目向其他模塊發送指令，逐一完成各個檢測項目； 所述檢測項目管理模塊(12)，管理所有待檢測項目和已檢測項目，向檢測控制模塊(11)提供下一個待檢測項目； 所述採樣處理控制模塊(13)根據檢測項目的要求從電參量信號採集單元(40)中採集電流、電源、頻率等模擬信號並進行分析計算，得出功率、功率因數、諧波、直流分量等數據； 所述檢測數據存儲模塊(14)將採樣處理控制模塊(13)的結果以指定特性文件的形式保存到存儲器中； 所述乙太網接口模塊(15)管理檢測裝置的乙太網接口，可以接受部署在上位機上的檢測分析單元(50)的管理設置命令，在檢測開始後實時地向上位機反饋檢測進度和檢測結果。
所述USB接口模塊(16)管理檢測裝置的USB接口，接受使用USB設備中的從上位機系統上的檢測分析單元(50)獲取檢測項目配置信息，也可將檢測結果的特性文件寫入USB設備中。
所述按鈕模塊(17)至少包括上下左右四個方向鍵、Enter鍵、Cancel鍵、菜單鍵、啟動鍵、停止鍵； 所述人機界面模塊(18)顯示檢測進度和檢測狀態，以及反映檢測控制模塊(11)對按鈕的響應界面。
3.根據權利要求I所述的分布式電源併網檢測系統，其特徵在於所述模擬調度通信單元(20 )包括通訊模塊(23 )、幀組碼模塊(21)、幀解碼模塊(22 ); 所述通訊模塊(23)負責檢測系統與分布式電源直接的信息通訊； 所述幀組碼模塊(21)負責將調度命令組碼成指定的命令數據幀； 所述幀解碼模塊(22)負責將分布式電源的反饋結果數據解析出來。
4.根據權利要求I所述的分布式電源併網檢測裝置，其特徵在於所述電能指令擾動單元(30)包括電壓擾動器(31)、電流擾動器(33)、頻率擾動器(32)和擾動電源(34)； 所述電壓擾動器(31)根據檢測控制模塊(11)命令產生指定的電壓擾動； 所述電流擾動器(33)根據檢測控制模塊(11)命令產生指定的電流擾動； 所述頻率擾動器(32)根據檢測控制模塊命令產生指定的頻率擾動； 所述擾動電源(34)向併網點提高電壓或增大電流，其額定功率根據待檢測分布式電源的額定功率確定。
5.根據權利要求I所述的分布式電源併網檢測系統，其特徵在於所述電參量信號採集單元(40 )包括電壓互感器(41)和電流互感器(42 ); 所述電壓互感器(41)將併網點的高電壓轉換為便於測量的低電壓並給出數位化的電壓數據； 所述電流互感器(42)將併網點的大電流轉換為便於測量的小電流並給出數位化的電流數據。
6.根據權利要求I所述的分布式電源併網檢測系統，其特徵在於所述檢測分析單元(50)包括檢測項目管理模塊(51)、標準參數管理模塊(52)、檢測裝置交互模塊(53)、特性文件分析模塊(54)、人工檢測錄入模塊(55)、檢測結果評分模塊(56)、檢測報告生成模塊(57)； 所述檢測項目管理模塊(51 )，管理所有針對分布式電源的檢測項目，包括自動檢測項目和人工檢測項目，可以新增修改刪除檢測項目，並可針對制定的分布式電源選擇檢測項目的組合； 所述標準參數管理模塊(52)管理每個檢測項目的標準要求； 所述檢測裝置交互模塊(53)與檢測裝置硬體系統通信，設定檢測項目，獲取自動檢測項目的特性文件； 所述特性文件分析模塊(54)分析檢測裝置自動檢測得到的分布式電源運行特性文件，得出自動檢測項目的檢測進度和檢測結果； 所述人工檢測錄入模塊(55)錄入人工檢測項目的檢測結果； 所述檢測結果評分模塊(56)設定每個檢測項目的分值，根據檢測項目的結果評分並計算總分； 所述檢測報告生成模塊(57)設定檢測報告模板，並根據自動檢測項目和人工檢測項目的結果按照檢測報告模板的格式生成檢測報告。
7.一種分布式電源併網檢測方法，其特徵在於所述檢測方法將併網檢測項目分為自動檢測項目和人工檢測項目，自動檢測項目通過檢測裝置檢測，人工檢測項目由檢測人得出結果後錄入檢測系統，包括以下步驟 A.檢測分布式電源併網的人工檢測項目； B.通過專用檢測裝置在分布式電源併網點進行自動檢測項目的檢測，收集分布式電源運行特性數據，保存成專用特性文件； C.將人工檢測項目的結果和特性文件輸入併網檢測系統進行分析，得出各項評分和檢測結果； D.併網檢測系統根據檢測結果和檢測報告模板文件生成檢測報告，給出檢測的建議結論。
8.根據權利要求7所述的分布式電源併網檢測方法，其特徵在於所述人工檢測項目至少包括分布式電源總容量與供電區域最大負荷的比值、分布式電源併網點短路電流與其額定電流的比值、分布式電源的功率與待併入的電網電壓等級、設備和人身安全檢測、安全標識檢測、繼電保護與安全自動裝置檢測、通信與信息提供能力檢測、電能計量檢測、通用性能檢測； 所述分布式電源自動檢測項目至少包括功率控制和電壓調節檢測、電壓電流與頻率響應特性檢測、電能質量檢測、分布式電源啟停對電網影響檢測。
9.根據權利要求8所述的分布式電源併網檢測方法，其特徵在於所述功率控制檢測，由總控單元向模擬調度通訊單元發送命令，模擬調度通訊單元向分布式電源發送功率控制調度指令，電參量信號採集單元採集功率控制指令發出後併網點的電參量變化情況並交由總控單元處理保存； 所述功率控制檢測，具體步驟是調度指令至少包括進將分布式電源輸出的有功功率控制為額定功率的25%、50%、75%和100%。所述電壓調節控制檢測，其方法為向分布式電源發送指定功率因數的調度指令，然後由電參量信號採集單元採集調度指令發出後併網點的電參量變化情況並交由總控單元處理保存。
10.根據權利要求9所述的分布式電源併網檢測方法，其特徵在於所述電壓電流與頻率響應特性檢測，其方法為，模擬調度控制單元向電能質量擾動單元發送電壓/電流/頻率擾動命令，電能質量擾動單元根據命令產生電壓/電流/頻率擾動，由電參量信號採集單元採集擾動命令執行後併網點的電參量變化情況並交由總控單元處理保存。
11.根據權利要求9所述的分布式電源併網檢測方法，其特徵在於所述電能質量檢測，其方法為，由電參量信號採集單元持續採集併網點的電參量變化情況並交由總控單元處理保存；所述持續採集時間至少為24小時，並可由檢測分析系統設定；由總控單元向模擬調度通訊單元發送命令，模擬調度通訊單元向分布式電源發送啟停指令，電參量信號採集單元採集啟停指令發出後併網點的電參量變化情況並交由總控單元處理保存。
全文摘要
本發明涉及分布式電源併網檢測系統，包括總控單元、模擬調度通信單元、電能質量擾動單元、電參量信號採集單元以及檢測分析單元；總控單元控制併網檢測按照指定項目依次進行並記錄；模擬調度通信單元接收總控單元指令模擬主供電網的調度指令與分布式電源進行通信以便進行檢測；電能質量擾動單元接收總控單元指令產生電壓/頻率/電流等的擾動；電參量信號採集單元採集併網點的電參量數據。通過將併網檢測項目分為自動檢測項目和人工檢測項目，自動檢測項目通過檢測裝置檢測，再結合人工檢測項目的結果檢測出分布式電源是否符合接入區域供電網的規範要求，提供檢測報告和檢測建議結論供併網檢測管理人員參考，提高工作效率。
文檔編號G01R31/40GK102749593SQ201210230258
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月5日 優先權日2012年7月5日
發明者孟光, 徐強, 王玢, 臧偉, 袁禮山, 鄭燕飛 申請人:安徽中興繼遠信息技術股份有限公司