一種電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統的製作方法
2023-07-13 17:55:36
一種電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統的製作方法
【專利摘要】一種電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統，包括可編程直流電源、可編程交流電源、被測逆變器、自動控制開關櫃、防孤島實驗檢測裝置、防孤島參數測試儀及其電壓、電流探頭、高精度功率分析儀及其電壓、電流探頭及控制臺。該系統除能夠完成併網逆變器的併網防孤島效應檢測外，還可實現對併網逆變器的逆變效率檢測、併網電流諧波檢測、過欠壓實驗、過欠頻實驗等性能檢測，為全面評估逆變器的性能提供實驗檢測數據。該系統上述的各項性能的檢測方法根據ICE-62116-2008以及CGC/GF004：2011《併網光伏發電專用逆變器技術條件》中的實驗方法的要求，在上位機上編制自動測試程序，系統根據實驗流程自動執行檢測，自動導出實驗報告。
【專利說明】—種電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統【技術領域】
[0001]本實用新型一種電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統。
【背景技術】
[0002]新能源的併網設備都應該具有防孤島保護功能，孤島指的是:當電網由於電氣故障、誤操作或自然因素等原因中斷供電時，各個接入點的新能源發電系統未能及時檢測出停電狀態將自身脫離市電電網，則新能源發電系統和負載形成一個公共電網系統無法控制的自給供電孤島。一旦孤島產生以後，將可能對配電系統設備及用戶端的設備造成不利的影響，包括:
[0003](I)電力公司輸電線路維修人員的安全危害；[0004](2)影響配電系統上的保護開關動作程序；
[0005](3)電力孤島區域所發生的供電電壓與頻率的不穩定現象；
[0006](4)當電力公司供電恢復時所造成的相位不同步問題；
[0007](5)對逆變器併網電能的計量產生影響。
[0008]由於併網逆變器併網時候孤島現場的存在，對於併網點具有防孤島保護功能是必須的技術條件，防孤島的方式分為:主動孤島和被動孤島，由於每個逆變器生產廠家走的技術路線不同，所以併網逆變器在安裝之前都要進行孤島實驗，測試該逆變器的防孤島保護性能，是以很多機構都在展開併網逆變器的防孤島保護實驗和檢測技術的研究。
[0009]傳統的併網逆變器防孤島實驗過程，先通過手工記錄數據，再通過計算得出結果，檢測一套併網逆變器需要幾天的時間。由於過程比較複雜，檢測過程需要專業的技術工程師在現場指導和計算分析，才能得出有效準確的結果。
【發明內容】
[0010]為解決以上問題，本實用新型提供一種電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統，該系統的各個設備通過上位機控制臺控制，能夠根據預先設置實驗條件，自動執行孤島實驗檢測，並自動導出實驗報告，有效解決測試耗時，及測試結果人為分析的問題。併網逆變器防孤島的檢測方法參考標準:ICE-62116-2008《併網連接式光伏逆變器孤島防護措施測試方法》以及CGC/GF004:2011《併網光伏發電專用逆變器技術條件》中的實驗要求。
[0011]本實用新型採用以下技術方案達到上述目的:一種電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統，包括可編程直流電源、可編程交流電源、被測逆變器、自動控制開關櫃、防孤島實驗檢測裝置、防孤島參數測試儀高精度功率分析儀以及上位機控制臺，具體連接方式是:
[0012]所述可編程直流電源的輸出端與被測逆變器直流輸入端連接，可編程交流電源的輸出端通過開關S4與開關S2與被測逆變器輸出端相連，電網通過開關S3和開關S2與被測逆變器的輸出端，防孤島實驗檢測裝置通過開關SI與逆變器輸出端相連，防孤島參數測試儀的兩對電壓、電流探頭分別安裝在被測逆變器的輸出端及開關S2與開關S3之間，高精度功率分析儀的兩對電壓、電流探頭安裝在被測逆變器的輸入、輸出端，上位機控制臺的通訊埠與可編程直流電源、可編程交流電源、防孤島參數測試儀、防孤島試驗檢測裝置以及高精度功率分析儀的通訊埠相連接。
[0013]所述可編程直流電源採用工頻隔離變壓器、SCR器件及三相全橋12脈衝整流器，輸出功率:0-150kVA，電壓範圍:100-800V，電流0-187A，輸出參數可編程。
[0014]所述可編程交流電源採用IGBT/PWM脈寬調製方式控制及數字DDS頻率合成技術，輸出電壓範圍:單相0-300V，電流範圍:0-139A，輸出參數可編程。
[0015]所述被測逆變器為普通併網型逆變器。
[0016]所述自動控制開關櫃由開關S1、S2、S3、S4四個自動控制開關組成，其中開關S2為自動斷網開關，由防孤島參數測試儀控制。
[0017]所述防孤島實驗檢測裝置由獨立的電阻R、電感L、電容C組成負載迴路，三套電能參數測試模塊組成RLC參數測量迴路，電感電容迴路帶有寄生量自動補償功能，阻性功率為:0-68.33kW可調，感性功率為0-68.33kVA可調，容性功率為0_68.33kVA可調，調整步幅為1W，電流:0-100A,加載可以編程。
[0018]所述防孤島參數測試儀包括電能參數測試模塊、多通道示波器以及控制板。
[0019]所述高精度功率分析儀採用四通道獨立的功率分析儀，並配備四套高精度電流傳感器，電壓檢測範圍:0-1000V電流檢測範圍:0-300A，精度0.05%，可以檢測電壓、電流、有功、無功、0-40次諧波、效率、電量等參數，用於測量逆變器的輸入、輸出特性。
[0020]所述上位機控制臺控制可編程直流電源、可編程交流電源、防孤島實驗檢測裝置、防孤島測試測試儀、高精度功率分析儀設備，並根據實驗要求自動編制實驗流程，實現自動測試和自動導出測試報告。
[0021 ] 所述上位機控制臺是裝有WINDOWS作業系統且具備無線網卡的可攜式電腦。
[0022]一種適用於所述的電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統的檢測方法，包括如下步驟:
[0023](I)啟動系統，閉合對應的開關，打開上位機控制臺連接各個設備；
[0024](2)根據需要測試的條件，設定可編程直流電源的輸出、閉合併網開關S2，使被測逆變器按預定的參數運行；
[0025]( 3 )上位機控制臺讀取高精度功率分析儀上的被測逆變器併網的有功、無功值，並根據品質因數自動計算孤島狀態需要加載的防孤島實驗檢測裝置的參數，控制防孤島實驗檢測裝置自動加載；
[0026](4)防孤島檢測裝置加載完成，使用防孤島參數測試儀測試被測逆變器併網端的無功和基頻電流，當被測逆變器併網的無功趨於零、基頻電流小於被測逆變器輸出電流的1%時，提示被測逆變器工作在孤島狀態；
[0027](5)被測逆變器工作在孤島狀態時，由防孤島參數測試儀控制斷開開關S2，並同時記錄被測逆變器輸出端的電流波形和被測逆變器併網端的電流波形，逆變器保護即完成實驗;
[0028](6)實驗完成後，防孤島參數測試儀根據被測逆變器輸出端的電流波形和被測併網端的電流波形自動計算被測逆變器併網開關斷開時間和被測逆變器保護停止輸出時間，自動導出波形及數據，作為本次測試的實驗報告。[0029]本實用新型的突出優點在於:
[0030]( I)系統通過上位機控制臺實現對系統內可編程直流電源、可編程交流電源、防孤島實驗檢測裝置、防孤島參數測試儀、高精度功率分析儀、開關櫃自動控制，實現實驗檢測過程自動控制。
[0031](2)實驗檢測過程可以根據實際條件，預先編制實驗檢測流程、過程自動進行，自動測試並自動導出測試報告。
[0032](3)實驗過程都是由上位機控制臺來判斷，自動實現安全保護，測試可以不需要專業人員在場指導即可自動進行。
[0033](4)系統通過編制不同的流程，滿足多種型號逆變器的測試。
[0034](5)實驗檢測過程自動進行，效率高，節省實驗時間。
[0035](6)自動導出報告，省去人為計算實驗結果，編輯實驗報告的工作。
[0036](7)上位機控制臺通過改變RLC的加載偏差，可以讀出被測逆變器防孤島不同的保護時間，用來測試被測逆變器防孤島保護是否有盲區。通過改變防孤島檢測裝置LC的諧振深度測試出被測逆變器的防孤島保護時間，來評估被測逆變器的防孤島保護能力，即孤島保護對電網的適用性。
[0037](8)防孤島實驗檢測裝置為高精度的RLC負載，可以應用在逆變器的併網電量計量上，RLC可以改變加載的功率因數，模擬不同的電能質量，來考量在不同的電能質量情況下，併網電能表的計量精度是否發生改變。同時可以模擬衝擊負載對電能計量的影響，研究寬範圍的負載變化情況下，電能表的計量精度。
[0038](9)能夠實現併網逆變器的防孤島實驗和檢測技術研究；對併網逆變器的併網電能的計量進行研究；可以和充電機檢測平臺配合進行雙向電能表的計量研究，還可以擴展到逆變器整體性能的檢測和鑑定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]圖1為本實用新型所述的電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統的結構示意圖。
[0040]圖2為本實用新型所述的併網逆變器防孤島檢測測試流程圖。
[0041]圖3為本實用新型所述的併網逆變器防孤島保護時間圖。
[0042]圖中標記為:
[0043]I可編程直流電源，2電流探頭，3被測逆變器，4電壓探頭，5防孤島參數測試儀，6電網配電櫃，7可編程交流電源，8防孤島試驗檢測裝置，9上位機控制臺，10高精度功率分析儀。
[0044]開關說明:S1為防孤島試驗檢測裝置和被測逆變器輸出端的連接開關，S2為逆變器併網開關，S3為接入電網市電開關，S4為接入可編程交流電源輸出端開關，S3和S4互鎖，不能同時開啟。
【具體實施方式】
[0045]如圖1所示，本實用新型所述的電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統，包括可編程直流電源、可編程交流電源、被測逆變器、自動控制開關櫃、防孤島實驗檢測裝置、防孤島參數測試儀及其電壓、電流探頭、高精度功率分析儀及其電壓、電流探頭、上位機控制臺，具體連接方式如下:
[0046](I)可編程直流電源的輸出與被測逆變器直流輸入端連接。
[0047](2)可編程交流電源的輸出通過開關S4和S2與被測逆變器輸出端連接。
[0048](3)電網通過開關S3和開關S2與被測逆變器輸出端連接。
[0049](4)防孤島實驗檢測裝置通過開關SI與被測逆變器輸出端連接。
[0050](5)防孤島參數測試儀的兩對電壓、電流探頭分別安裝在被測逆變器的輸出端及開關S2與S3之間。
[0051](6)高精度功率分析儀的兩對電壓、電流探頭安裝在被測逆變器的輸入、輸出端。
[0052](7)上位機控制臺的通訊埠與可編程直流電源、可編程交流電源、防孤島參數測試儀、防孤島試驗檢測裝置以及高精度功率分析儀的通訊埠相連接。
[0053]如圖2所示，電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統的檢測方法，包括如下步驟:
[0054]1、按圖1連接好檢測系統，啟動檢測系統，讓系統自檢，檢查各個設備是否正常，如有報警檢查報警項，並處理。說明:被測逆變器併網點可以是可編程交流電源輸出端也可以是電網，通過開關S3和開關S4選擇，由於電網從被測逆變器吸收有功功率和無功功率的不確定性，該項試驗使用實際電網比模擬電網更具有說服力。
[0055]2、根據被測逆變器的參數以及要檢測的項目，設定參數，編制試驗檢測流程。
[0056]3、根據以下表格選擇防孤島效應保護的試驗條件。
[0057]
【權利要求】
1.一種電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統，其特徵在於，包括可編程直流電源、可編程交流電源、被測逆變器、自動控制開關櫃、防孤島實驗檢測裝置、防孤島參數測試儀高精度功率分析儀以及上位機控制臺，具體連接方式是: 所述可編程直流電源的輸出端與被測逆變器直流輸入端連接，可編程交流電源的輸出端通過開關S4與開關S2與被測逆變器輸出端相連，電網通過開關S3和開關S2與被測逆變器的輸出端，防孤島實驗檢測裝置通過開關SI與逆變器輸出端相連，防孤島參數測試儀的兩對電壓、電流探頭分別安裝在被測逆變器的輸出端及開關S2與開關S3之間，高精度功率分析儀的兩對電壓、電流探頭安裝在被測逆變器的輸入、輸出端，上位機控制臺的通訊埠與可編程直流電源、可編程交流電源、防孤島參數測試儀、防孤島試驗檢測裝置以及高精度功率分析儀的通訊埠相連接。
2.根據權利要求1所述的電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統，其特徵在於，所述可編程直流電源採用工頻隔離變壓器、SCR器件及三相全橋12脈衝整流器，輸出功率:0-150kVA,電壓範圍:100-800V，電流0-187A，輸出參數可編程。
3.根據權利要求1所述的電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統，其特徵在於，所述可編程交流電源採用IGBT/PWM脈寬調製方式控制及數字DDS頻率合成技術，輸出電壓範圍:單相0-300V，電流範圍:0-139A，輸出參數可編程。
4.根據權利要求1所述的電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統，其特徵在於，所述被測逆變器為普通併網型逆變器。
5.根據權利要求1所述的電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統，其特徵在於，所述自動控制開關櫃由開關S1、S2、S3、S4四個自動控制開關組成，其中開關S2為自動斷網開關，由防孤島參數測試儀控制。
6.根據權利要求1所述的電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統，其特徵在於，所述防孤島實驗檢測裝置由獨立的電阻R、電感L、電容C組成負載迴路，三套電能參數測試模塊組成RLC參數測量迴路，電感電容迴路帶有寄生量自動補償功能，阻性功率為:0-68.33kW可調，感性功率為0-68.33kVA可調，容性功率為0_68.33kVA可調，調整步幅為1W,電流:0-100A，加載可以編程。
7.根據權利要求1所述的電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統，其特徵在於，所述防孤島參數測試儀包括電能參數測試模塊、多通道示波器以及控制板。
8.根據權利要求1所述的電動汽車儲能併網逆變器防孤島檢測系統，其特徵在於，所述高精度功率分析儀採用四通道獨立的功率分析儀，並配備四套高精度電流傳感器，電壓檢測範圍:0-1000V電流檢測範圍:0-300A，精度0.05%，可以檢測電壓、電流、有功、無功、0-40次諧波、效率、電量參數，用於測量逆變器的輸入、輸出特性。
【文檔編號】G01R31/00GK203396866SQ201320473827
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月5日 優先權日:2013年8月5日
【發明者】曾博, 張進濱, 韓帥, 李剛, 劉路, 卿柏元, 李麗娜, 陳俊 申請人:廣西電網公司電力科學研究院, 北京群菱能源科技有限公司