併網接口控制器、併網接口裝置及家庭分布式光伏電站的製作方法

2023-12-04 15:33:56 3

本實用新型屬於光伏發電領域，更具體涉及一種適用於家庭分布式光伏電站的併網接口裝置。

背景技術：

分布式光伏電站是指在用戶現場或靠近用電現場，採用光伏組件，將太陽輻射能直接轉換為電能的發電系統，具有小型分散化、靠近負荷、就地消納等特點。作為分布式光伏電站的一種形式，家庭分布式光伏電站利用居民屋頂架設光伏陣列進行發電，通過併網開關就近接入220V/380V配電網，實現「自發自用，餘電上網」的運行模式，這樣在保證用戶自身用電負荷的同時，還能將富餘的電量銷售給電力公司，為用戶產生一定的收益。家庭分布式光伏電站主要有光伏組件、逆變器、蓄電池(可選)、光伏防雷交流箱及監控系統組成。

目前，大多數家庭分布式光伏電站通過併網開關直接接入220V/380V配電網。這種方式雖然節省了光伏發電的成本，但帶來了如下問題：

1、保護功能不完善。在線路故障時，僅僅依靠併網開關的過流、欠壓保護是不夠的，這給安裝家庭帶來安全隱患；另外，當電網檢修時，光伏系統可能會形成孤島，這對檢修安全造成極大威脅。

2、維護不方便。光伏監控系統配置了各種儀表、開關、防雷裝置、電纜等器件，這些器件安裝比較分散、接線複雜，且用戶本身並非專業人員，使用維護起來比較繁瑣。

3、系統可擴展性差。隨著家庭分布式光伏電站的普及，配電網最終會形成獨立的微電網控制模式，這就需要家庭分布式光伏電站具備對上、對下的通信交互接口，而目前的這種接入模式不能擴展上述功能。

為此，一些廠家專門開發了併網接口裝置，如專利號CN201410164785.6提供了一種針對家庭光伏的保護設備，該設備具備保護、通信等功能。但控制方式只針對當前的配電網運行模式，未考慮未來的微電網運行模式，這可能導致用戶後期需要更換監控設備，不利於用戶投資的保值增值。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種兼顧近期配電網運行、遠期微電網運行兩種模式，集保護、計量、控制、通信於一體的結構緊湊、可維護性強且具有較大工程實用價值的適用於家庭分布式光伏電站的併網接口裝置。

根據本實用新型的一個方面，提供了一種併網接口控制器，包括DSP模塊以及與DSP模塊連接的通信模塊、開出模塊、HMI模塊、雙電源輸入模塊和信號採集模塊，DSP模塊通過通信模塊與電能表、逆變器和配電網採控平臺連接，DSP模塊通過雙電源輸入模塊輸入市電和光伏電源，DSP模塊通過信號採集模塊採集母排電壓和電流開關位置信號，DSP模塊通過開出模塊與併網開關連接。

根據本實用新型的另一個方面，提供了一種併網接口裝置，包括控制箱以及位於控制箱內的防雷器、併網開關、雙向電能表和上述的併網接口控制器，併網接口控制器與母排連接，併網接口控制器與併網開關連接，併網開關與逆變器接入端子連接，逆變器接入端子與防雷器連接，併網型接口控制器與併網接口信號端子連接。

在一些實施方式中，母排與雙向電能表連接，雙向電能表與入戶開關連接，入戶開關與公共網接入端子連接。

根據本實用新型的另一個方面，提供了一種家庭分布式光伏電站，包括光伏組件、併網型逆變器以及上述的併網接口裝置，光伏組件與併網型逆變器連接，併網型逆變器與併網接口裝置連接，併網接口裝置的併網開關和入戶開關分別與家庭配電箱連接，併網接口裝置的雙向電能表與配電網連接。

在一些實施方式中，家庭配電箱通過負荷開關與家庭負荷連接。

其有益效果為：在功能上，採用模塊化的設計，將併網接口裝置的功能細分為保護、控制、計量、通信等子模塊。其中保護模塊包括過壓、過流、欠壓、防孤島等保護功能，用於在光伏系統或配電網出現故障時，及時切除故障，保證系統安全；控制模塊包含了解列、併網等控制功能，可以由用戶靈活選擇配電網、微電網兩種控制策略，從而兼顧當前、未來的併網控制需求；計量功能用於監視光伏上網電量、家庭電量等信息；通信功能包括對上、對下的雙向通信，其中對上與對下級調度之間進行信息交互，對下與逆變器、電能表、儲能控制器等進行通信。

在結構上，採用控制箱的模式將防雷器、併網開關、雙向電能表、併網接口控制器等器件組合起來。為了簡化用戶接線，在控制箱內部完成上述器件之間的電氣連接，並從控制箱內引出必要的外部接口以便用戶接入逆變器、家庭配電箱等外部設備。

採用上述方案後，該併網接口裝置具有功能豐富、結構緊湊、使用方便等特點，實現了裝置的一機多能，本裝置有助於提高家庭分布式光伏電站的安全性和自動化水平。有助於減輕用戶的維護使用成本、節省用戶投資。

附圖說明

圖1是本實用新型一實施方式的併網接口控制器的結構示意圖；

圖2是本實用新型一實施方式的併網接口裝置的結構示意圖；

圖3是本實用新型一實施方式的家庭分布式光伏電站的結構示意圖。

具體實施方式

圖1示意性地顯示了根據本實用新型的一種實施方式的併網接口控制器。如圖1所示，併網接口控制器1包括DSP模塊11以及與DSP模塊11連接的通信模塊12、開出模塊13、HMI模塊14、雙電源輸入模塊15和信號採集模塊16。

DSP模塊通過通信模塊與電能表、逆變器和配電網採控平臺連接。DSP模塊通過雙電源輸入模塊輸入市電和光伏電源。DSP模塊通過信號採集模塊採集母排電壓和電流開關位置信號。DSP模塊通過開出模塊與併網開關連接。

如圖2所示，本實用新型還提供了一種併網接口裝置2包括控制箱21以及位於控制箱內的防雷器22、併網開關23、雙向電能表24和上述的併網接口控制器1。併網接口控制器1與母排25連接。併網接口控制器1與併網開關23連接。併網開關23與逆變器接入端子26連接。逆變器接入端子26與防雷器22連接。併網型接口控制器1與併網接口信號端子27連接。母排25與雙向電能表24連接。雙向電能表24與入戶開關28連接。入戶開關28與公共網接入端子29連接。

如圖3所示，本實用新型還提供了一種家庭分布式光伏電站包括光伏組件31、併網型逆變器32以及上述的併網接口裝置2。光伏組件31與併網型逆變器32連接。併網型逆變器32與併網接口裝置2連接。併網接口裝置2的併網開關23和入戶開關28分別與家庭配電箱33連接。併網接口裝置2的雙向電能表24與配電網34連接。家庭配電箱33通過負荷開關331與家庭負荷332連接。

以上所述的僅是本實用新型的一些實施方式。對於本領域普通技術人員來講，在不脫離本實用新型創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。