一種自適應的末端接地選線裝置製造方法
2023-05-18 03:31:21
一種自適應的末端接地選線裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型是一種低壓直流輸配電在線絕緣監測方法及自適應的末端接地選線裝置，該自適應的末端接地選線置包括主控模塊和漏電流測量模塊，主控模塊上設置外部通信接口、內部通信接口和自適應檢測電路，自適應檢測電路實時檢測正負母線對地電壓值，判斷是否投切自身平衡電阻到正負母線；漏電流測量模塊上設置零序互感器、信號處理單元及通信電路，零序互感器檢測支路漏電信號，通過通信電路與主控模塊的內部通信接口進行交互。本實用新型可實時監測多個發電支路絕緣狀況，在系統中有其他的接地平衡電阻時自動退出自身的平衡電阻，否則自動投切自身的平衡電阻。同時將支路絕緣狀態下降的支路號通過集中監控器上傳，方便了監控和維護。
【專利說明】一種自適應的末端接地選線裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及低壓直流輸配電在線絕緣監測【技術領域】，尤其適用於光伏發電系統中的光伏發電板和智能光伏匯流箱間的在線絕緣監測方法使用的自適應末端接地選線裝置。
【背景技術】
[0002]當今世界，煤炭、石油等化石能源頻頻告急，環境汙染問題日益嚴峻。而太陽能作為最具潛力的可再生能源，因其儲量的無限性、存在的普遍性、利用的清潔性以及實用的經濟性，越來越被人們所青睞。大力發展光伏產業、積極開發太陽能，在全球範圍得到了空前重視，已成為各國可持續發展戰略的重要組成部分。光伏產業也稱太陽能電池產業，即利用太陽能及半導體電子器件吸收太陽光輻射能，並使之轉換為電能的產業。在大型光伏併網發電系統中，為了減少光伏組件和逆變器之間的連線數量，便於維護，提高可靠性，同時降低成本，一般需要在光伏組件與逆變器之間增加直流匯流裝置。通過使用光伏陣列匯流箱，用戶可以根據逆變器輸入的直流電壓範圍，將一定數量的相同規格的光伏組件串聯成一個光伏組件串列，再將若干個串列接入光伏陣列匯流箱，通過防雷器與斷路器後輸出，從而方便了後級逆變器的接入。
[0003]光伏匯流箱是應用於智能光伏發電系統中用於對光電池串列及外圍輔助元件進行保護和監測的一種智能設備，是伴隨著光伏發電的大規模應用而產生的一個新型產品。隨著光伏產業的迅猛發展，對於光伏匯流箱的安全性、小型化、智能化和低功耗提出了越來越高的要求，目前常規的智能光伏匯流箱只能實現支路電流測量、SPD和開關狀態監測、通信等功能，無法實時對導線絕緣狀況進行在線監測，且由於光伏發電系統中支路較多，在支路出現絕緣損壞等情況導致絕緣下降時會影響發電設備的正常運行，現場維護人員很難及時檢測、排查出絕緣下降支路，在給現場維護人員的人身安全帶來隱患的同時，也增加了現場運維人員的工作量。
[0004]圖1所示是「一種適用於光伏併網發電系統的在線絕緣監測系統」，實用新型專利申請號201220708530.8。其中光伏併網發電系統包括一組連接的多組光伏發電組件、直流櫃及逆變器，每組所述光伏發電組件包括太陽能板及連接太陽能板和直流櫃的匯流箱，直流櫃經由正負母線與所述逆變器連接，逆變器與外電網連接，其特徵在於，用於光伏併網發電系統的在線絕緣監測系統包括絕緣智能漏電傳感器、絕緣平衡電阻、絕緣電壓變送器、絕緣監測儀及上位機，其中，絕緣智能漏電流傳感器至於匯流箱和直流櫃之間，且通過RS485通信接口與絕緣監測儀通信，絕緣平衡電阻一端接地，另一端與正負母線連接，絕緣平衡電阻和正負母線經由絕緣電壓變送器與絕緣監測儀連接，絕緣監測儀包括數據接收模塊、數據處理模塊、1埠以及通信模塊，其中數據接收模塊用以接收漏電流傳感器和絕緣變壓器傳送的數據，數據處理模塊用於將數據接收模塊的數據進行統計並匯總處理，報警模塊與數據處理模塊連接，數據處理模塊的數據超過相應的設定值時，所述報警模塊開啟報警，1埠之間與外接報警執行裝置連接，光伏併網發電系統的在線絕緣監測系統中的各設備或線路出現故障時，1埠驅動報警執行裝置進行報警，通信模塊通過RS485或TCP/IP通信接口將所述數據處理模塊與上位機進行通信。
[0005]現有技術方案的主要問題和缺點如下:
[0006]不能定位具體的光伏串的故障支路，在光伏串較多的情況下排查工作量較大，若每個匯流箱都需要增加一套絕緣監測裝置，購置和後期維護成本較高；
[0007]通常絕緣監測裝置是通過平衡電阻和投切不平衡電阻來測量正負極對地電壓值，利用測量的正負極的電壓值來計算絕緣電阻值，如圖2所示。如果系統中已經存在其他的絕緣監測裝置，勢必會造成系統中存在多個平衡電阻對並聯接地，使平衡電阻阻值變小，弓丨起測量偏差，輸出錯誤的報警信號。
【發明內容】
[0008]本實用新型的目的是實現在線實時監測支路絕緣狀況，對於光伏串的故障位置能夠準確定位；主控模塊能夠實時檢測正負母線對地電壓值，判斷是否投切自身平衡電阻到正負母線，實現自適應在線絕緣檢測。
[0009]本實用新型採用的技術方案是:
[0010]一種自適應的末端接地選線裝置，所述自適應的末端接地選線裝置包括主控模塊和漏電流測量模塊，其中，
[0011]所述主控模塊上設置一個外部通信接口、一個內部通信接口和一個自適應檢測電路，所述自適應檢測電路實時檢測正負母線對地電壓值，判斷是否投切自身平衡電阻到正負母線；所述內部通信接口連接到漏電測量模塊的通信接口，外部通信接口連接到集中監控器；
[0012]所述漏電流測量模塊上設置至少一路零序互感器、一個信號處理單元及通信電路，所述零序互感器檢測支路漏電信號，所述信號處理單元將漏電信號轉換為漏電流值，並通過通信電路與主控模塊的內部通信接口進行交互。
[0013]所述自適應檢測電路包括2個平衡電阻和2個繼電器切換開關Kl和K2，所述繼電器切換開關Ki 一端連接在母線正極，另一端連接到一個所述平衡電阻，該平衡電阻連接到地；所述切換開關K2 —端連接在母線負極，另一端連接到另一個平衡電阻，該平衡電阻連接到地。
[0014]所述自適應的末端接地選線裝置還包括集中監控器，所述集中監控器與主控模塊的外部通信接口連接，所述主控模塊通過外部通信接口與集中監控器進行通信。
[0015]本實用新型提供了一種在光伏匯流箱內使用的在線絕緣測量裝置，該裝置可實時監測多個發電支路絕緣狀況，在系統中有其他的接地平衡電阻時自動退出自身的平衡電阻，否則自動投切自身的平衡電阻，設備通過總線方式將數據傳遞給主控模塊，主控模塊實施監控正負母線對地電壓，如果正負母線對地電壓差超過設定值(直流絕緣監測裝置技術條件要求壓差整定值不大於額定電壓的10% )，則主控模塊通過通信接口與集中監控器進行通信，將支路絕緣狀態下降的支路號通過集中監控器上傳，方便了監控和維護。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是現有光伏併網發電系統的在線絕緣監測系統示意圖；
[0017]圖2是現有絕緣監測裝置多個平衡電阻對並聯接地電路圖；
[0018]圖3是測量模塊結構示意圖；
[0019]圖4是本實用新型自適應的末端接地選線裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型進一步詳細說明。
[0021]一種自適應的末端接地選線裝置，包括測量模塊和主控模塊。
[0022]測量模塊上設置至少一路零序互感器、一個信號處理單元、通信電路及電源電路，如圖3所示。零序互感器檢測支路漏電信號，通過信號處理單元轉換為漏電流值，並通過通信電路與主控模塊的內部通信接口進行交互；同一支路的導線穿過零序互感器線圈，在交變對稱電壓或電流源激勵的鐵心中，若同時存在直流恆定磁場，鐵心中的交變磁通的對稱性就會被破壞，磁通波形的正負半波相位將發生變化，相應地，檢測繞組輸出電壓中的正負半波將發生相對位移。正負半波變化量的方向和大小可以反映出直流偏置電流的方向和大小，通過MCU的輸入捕獲埠分析方波的佔空比，可計算出支路漏電流的數值。
[0023]主控模塊包括一個外部通信接口、一個內部通信接口及一個自適應檢測電路,如圖4所示。主控模塊定時斷開繼電器K1/K2，自適應檢測電路測量母線電壓U、正負母線對地電壓值U+/U-，當正負母線電壓U大於0V、正負母線對地電壓值U+/U-均為0V，且此狀態持續5分鐘後，可判斷出系統中無其他平衡電阻，主控模塊則閉合繼電器K1、K2，投入自身的平衡電阻到母線；當正負母線電壓U大於0V、正負母線對地電壓值U+/U-均大於OV時，且此狀態持續5分鐘後則判斷出系統中有其他設備已經投入了平衡電阻，主控模塊保持自身平衡電阻斷開狀態。在判斷過程中可能會發生其他絕緣檢測裝置切橋選線操作，造成正負母線電壓值變化，根據現場運行經驗，絕緣檢測裝置故障定位時間不會超過3分鐘，主控模塊檢測電壓變化的延時時間設計為5分鐘，可有效躲避系統中其他裝置切換電橋帶來電壓波動幹擾裝置判斷。
[0024]主控模塊中內部通信接口與漏電檢測模塊通信接口相連，漏電檢測模塊通過通信接口上傳支路漏電值到主控模塊，主控模塊測量的正負母線對地電壓差超過設定值，且持續時間超過5分鐘，則漏電檢測模塊上傳各支路序號及對應支路的漏電流，主控按照支路漏電流從大到小的順序對支路序號進行排序，將故障支路編號傳輸給主控模塊對外通信接口，實現接地選線。
[0025]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步的詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種自適應的末端接地選線裝置，其特徵在於:所述自適應的末端接地選線裝置包括主控模塊和漏電流測量模塊，其中， 所述主控模塊上設置一個外部通信接口、一個內部通信接口和一個自適應檢測電路，所述自適應檢測電路實時檢測正負母線對地電壓值，判斷是否投切自身平衡電阻到正負母線；所述內部通信接口連接到漏電測量模塊的通信接口，外部通信接口連接到集中監控器； 所述漏電流測量模塊上設置至少一路零序互感器、一個信號處理單元及通信電路，所述零序互感器檢測支路漏電信號，所述信號處理單元將漏電信號轉換為漏電流值，並通過通信電路與主控模塊的內部通信接口進行交互。
2.根據權利要求1所述的自適應的末端接地選線裝置，其特徵在於:所述自適應檢測電路包括2個平衡電阻和2個繼電器切換開關Kl和K2，所述繼電器切換開關Kl 一端連接在母線正極，另一端連接到一個所述平衡電阻，該平衡電阻連接到地；所述切換開關K2 —端連接在母線負極，另一端連接到另一個平衡電阻，該平衡電阻連接到地。
3.根據權利要求2所述的自適應的末端接地選線裝置，其特徵在於:所述自適應的末端接地選線裝置還包括集中監控器，所述集中監控器與主控模塊的外部通信接口連接，所述主控模塊通過外部通信接口與集中監控器進行通信。
【文檔編號】G01R31/12GK203858322SQ201420253278
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年5月19日 優先權日:2014年5月19日
【發明者】劉芳, 藍利民, 南寅, 趙志群 申請人:北京人民電器廠有限公司