分布式光伏發電系統併網安全設備及控制方法
2023-05-02 01:16:41
分布式光伏發電系統併網安全設備及控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種分布式光伏發電系統併網安全設備及控制方法，包括：分布式光伏發電系統，與分布式光伏發電系統併網的三相電網，控制併網啟閉的併網開關，還包括：接收三相電網電壓信號、電流信號的信號採集模塊，判斷電壓信號、電流信號是否安全並作出欠壓、過壓、過流保護命令的主控制器，接收主控制器的命令並連接於經三相電網整流成的直流電源的繼電模塊，接收主控制器的命令並控制併網開關的可延時脫扣模塊。本發明提供一種適用於分布式光伏發電系統併網安全設備，降低併網成本；包括過壓、欠壓、過流的全面保護功能；技術人員可以根據現場情況實時無級設定過壓、欠壓、過流的保護閾值和保護延時時間。
【專利說明】分布式光伏發電系統併網安全設備及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於分布式光伏發電【技術領域】，特別是一種分布式光伏發電系統併網安全設備及控制方法。
【背景技術】
[0002]近年來，分布式光伏發電憑藉其容量小、電壓等級低、接近負荷、對電網影響小等優勢，已廣泛應用於工業廠房、公共建築以及居民屋頂。作為太陽能發電的重要應用方式，分布式光伏發電能夠充分利用太陽能廣泛存在的特點，避免集中建設的場地限制因素，尤其面對我國中東部居住密集的現實條件，其大範圍應用前景極為廣闊。
[0003]為支持分布式光伏發電發展，國家相繼出臺一系列政策。在國內諸多政策措施的激勵下，分布式電源大規模接入配電網。光伏發電以分布式方式接入配電網，將在我國得到迅速發展。但分布式光伏發電併網接入問題，一直是制約分布式光伏發電發展的一個瓶頸。雖然國家電網公司出臺《分布式光伏發電的兩個意見》這一規定後，從政策上解決了併網、接入、審批等問題，但制約併網接入的技術問題仍然存在。當前，分布式光伏發電接入系統仍按傳統火電接入電路進行設計。分布式光伏併網接入位置多樣、設計方案多樣，使得併網開關、測控保護裝置的選型變得十分複雜。保護裝置性能超出工程需要，存在功能冗餘現象，導致設備配置成本增加，嚴重影響客戶的投資回報率。沒有一種帶延時的過壓、欠壓、過流保護的安全設備，為光伏發電系統併網點提供監測與保護功能，從而代替測控保護裝置，降低併網成本。
【發明內容】
[0004]為解決現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種適用於分布式光伏發電系統併網的帶延時的過壓、欠壓、過流保護的安全設備和控制方法。
[0005]分布式光伏發電系統併網安全設備，包括:分布式光伏發電系統，與分布式光伏發電系統併網的三相電網，控制併網啟閉的併網開關，還包括:接收三相電網電壓信號、電流信號的信號採集模塊，判斷電壓信號、電流信號是否安全並作出欠壓、過流保護命令的主控制器，接收主控制器的命令並控制併網開關的可延時脫扣模塊。
[0006]分布式光伏發電系統併網安全設備，包括:分布式光伏發電系統，與分布式光伏發電系統併網的三相電網，控制併網啟閉的併網開關，還包括:接收三相電網電壓信號、電流信號的信號採集模塊，判斷電壓信號、電流信號是否安全並作出欠壓、過壓、過流保護命令的主控制器，接收主控制器的命令並連接於經三相電網整流成的直流電源的繼電模塊，接收主控制器的命令並控制併網開關的可延時脫扣模塊。
[0007]前述的分布式光伏發電系統併網安全設備，還包括:連接於主控制器並可修改保護閾值和延時保護時間的人機互動模塊，人機互動模塊組成有:連接於主控制器的輸入設備，連接於主控制器並用於顯示運行狀態和保護閾值的可視設備，連接於主控制器並用於儲存輸入設備輸入的參數值的存儲器。[0008]前述的分布式光伏發電系統併網安全設備，繼電模塊組成有:接收主控制器命令的繼電驅動單元，連接於繼電驅動單元、直流電源的繼電器。
[0009]前述的分布式光伏發電系統併網安全設備，繼電驅動單元組成有: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體Dl。
[0010]前述的分布式光伏發電系統併網安全設備，接收主控制器命令的可延時脫扣驅動單元，控制併網開關開閉並連接於可延時脫扣驅動單元、繼電器、直流電源的脫扣器。
[0011]前述的分布式光伏發電系統併網安全設備，可延時脫扣驅動單元組成有: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體D2 ;接於二極體D2兩端的繼電器K1，連接於繼電器Kl的放電電阻，一端連接於放電電阻另一端連接於繼電器Kl的電壓維持電容C3。
[0012]前述的分布式光伏發電系統併網安全設備，信號採集模塊組成有:連接於三相電網和主控制器之間的電壓採集器，連接於三相電網和主控制器之間的電流採集器。
[0013]分布式光伏發電系統併網安全設備的控制方法，包括如下步驟:
(1)通過輸入設備修改保護閾值和延時保護時間；
(2)主控制器接收信號採集模塊採集的電壓信號和電流信號並根據上述保護閾值進行分析；
(3)分析結果若為欠壓、過壓、過流，則主控制器置位標誌位並啟動延時計時器；
(4)當達到欠壓、過流保護延時時間閾值，主控制器控制脫扣器斷扣，重新進入(2)；
(5)當達到過壓保護延時時間閾值時，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，重新進入(2)；
(6)主控制器分析進入無故障狀態，清除標誌位，清零並關閉延時計時器。
[0014]前述的分布式光伏發電系統併網安全設備的控制方法，過流保護單元可設置多段過流保護閾值。
[0015]本發明的有益之處在於:本發明提供一種適用於分布式光伏發電系統併網安全設備，降低併網成本；包括過壓、欠壓、過流的全面保護功能；技術人員可以根據現場情況實時無級設定過壓、欠壓、過流的保護閾值和保護延時時間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的一種實施例的安全設備示意圖；
圖2是本發明的一種實施例的繼電驅動單元電路圖；
圖3是本發明的一種實施例的可延時脫扣驅動單元電路圖；
圖4是本發明的一種實施例的控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖和具體實施例對本發明作具體的介紹。
[0018]分布式光伏發電系統併網安全設備，包括:分布式光伏發電系統，與分布式光伏發電系統併網的三相電網，控制併網啟閉的併網開關，還包括:接收三相電網電壓信號、電流信號的信號採集模塊，判斷電壓信號、電流信號是否安全並作出過壓、欠壓、過流保護命令的主控制器，接收主控制器的命令並控制併網開關的可延時脫扣模塊。
[0019]分布式光伏發電系統併網安全設備,包括:分布式光伏發電系統，與分布式光伏發電系統併網的三相電網，控制併網啟閉的併網開關，還包括:接收三相電網電壓信號、電流信號的信號採集模塊，判斷電壓信號、電流信號是否安全並作出欠壓、過壓、過流保護命令的主控制器，接收主控制器的命令並連接於經三相電網整流成的直流電源的繼電模塊，接收主控制器的命令並控制併網開關的可延時脫扣模塊。
[0020]主控制器形成有:過壓保護單元，欠壓保護單元和過流保護單元。還形成有:標誌位和延時計時器，標誌位為:過壓標誌位，欠壓標誌位，過流標誌位；延時計時器為:過壓延時計時器，欠壓延時計時器，過流延時計時器。
[0021]分布式光伏發電系統併網安全設備，還包括:連接於主控制器並可修改保護閾值和延時保護時間的人機互動模塊，人機互動模塊組成有:連接於主控制器的輸入設備，連接於主控制器並用於顯示運行狀態和保護閾值的可視設備，連接於主控制器並用於儲存輸入設備輸入的參數值的存儲器；作為一種優選，輸入設備為鍵盤，可視設備為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，也是一種即使掉電後數據不丟失的存儲晶片。
[0022]繼電模塊組成有:接收主控制器命令的繼電驅動單元，連接於繼電驅動單元、直流電源的繼電器。
[0023]如圖2所示，繼電驅動單元組成有: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體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動單元，控制併網開關開閉並連接於可延時脫扣驅動單元、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體D2 ;接於二極體D2兩端的繼電器K1，連接於繼電器Kl的放電電阻R3，一端連接於放電電阻R3另一端連接於繼電器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，用於維持脫扣器兩端的電壓、防止脫扣器自動脫扣。並聯於電壓維持電容C3的放電電阻R3用於釋放電容C3的電荷，降低脫扣器兩端電壓，控制脫扣器脫扣。
[0026]信號採集模塊組成有:連接於三相電網和主控制器之間的電壓採集器，連接於三相電網和主控制器之間的電流採集器。
[0027]分布式光伏發電系統併網安全設備的控制方法，包括如下步驟:
(1)通過輸入設備修改保護閾值和延時保護時間；
(2)主控制器接收信號採集模塊採集的電壓信號和電流信號並根據上述保護閾值進行分析；
(3)分析結果若為欠壓、過壓、過流，則主控制器置位標誌位並啟動延時計時器；
(4)當達到欠壓、過流保護延時時間閾值，主控制器控制脫扣器斷扣，重新進入(2)；
(5)當達到過壓保護延時時間閾值時，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，重新進入(2)；
(6)主控制器分析進入無故障狀態，清除標誌位，清零並關閉延時計時器。
[0028]過流保護單元可設置多段過流保護閾值。[0029]如圖4，當主控制器分析信息採集模塊採集到的三相電網的任一相電壓低於欠壓保護閾值時，主控制器置位為欠壓標誌位，啟動欠壓延時計時器，因為此時存在電壓維持模塊，脫扣器兩端電壓高於脫扣電壓，脫扣器不脫扣；當欠壓時間達到欠壓保護延時時間閾值，主控制器將控制脫扣器脫扣，進行欠壓保護。若檢測到系統電壓恢復正常，則系統進入無故障狀態，主控制器清除欠壓標誌位，清零並關閉欠壓延時定時器。
[0030]具體過壓保護過程:
如圖4，當主控制器分析信息採集模塊採集到的三相電網的任一相電壓高於過壓保護閾值時，主控制器置位為過壓標誌位，啟動過壓延時計時器，因為此時存在電壓維持模塊，脫扣器兩端電壓高於脫扣電壓，脫扣器不脫扣；當過壓時間達到過壓保護延時時間閾值，主控制器將斷開繼電器、切斷母線迴路並控制脫扣器脫扣，進行過壓保護。若檢測到系統電壓恢復正常，則系統進入無故障狀態，主控制器清除過壓標誌位，清零並關閉欠壓延時定時器。因為此時母線電壓高於脫扣器脫扣電壓，必須切斷母線迴路，脫扣器才能正常脫扣。
[0031]具體過流保護電路:
如圖4，當主控制器分析信息採集模塊採集到的三相電網的任一相電流高於過流保護閾值時，主控制器置位為過流標誌位，啟動過流延時計時器，因為此時存在電壓維持模塊，脫扣器兩端電壓高於脫扣電壓，脫扣器不脫扣；當過流時間達到過流保護延時時間閾值，主控制器將控制脫扣器脫扣，進行過流保護。若檢測到系統電流恢復正常，則系統進入無故障狀態，主控制器清除過流標誌位，清零並關閉過流延時定時器。過流保護主要針對負載過大，超出系統所能承受的範圍時，斷開電路，實現系統保護。過流保護可設置多個過流保護閾值和相應過流保護延時時間，即可根據過流情況進行多段過流保護。
[0032]本發明提供一種適用於分布式光伏發電系統併網安全設備及控制方法，相比按傳統火電接入電路進行設計的安全設備，具有實用性和針對性，降低了併網成本；本發明的主控制器形成有:過壓保護單元，欠壓保護單元和過流保護單元；所以具有過壓、欠壓、過流的全面保護功能；技術人員可以根據現場情況實時無級設定過壓、欠壓、過流的保護閾值和保護延時時間。具有安全性能高，控制效果好，適用範圍廣，應變能力強，成本低的實質性進
止/J/ O
[0033]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發明，凡採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.分布式光伏發電系統併網安全設備，包括:分布式光伏發電系統，與上述分布式光伏發電系統併網的三相電網，控制併網啟閉的併網開關，其特徵在於，還包括:接收上述三相電網電壓信號、電流信號的信號採集模塊，判斷上述電壓信號、電流信號是否安全並作出欠壓、過流保護命令的主控制器，接收上述主控制器的命令並控制上述併網開關的可延時脫扣模塊。
2.分布式光伏發電系統併網安全設備，包括:分布式光伏發電系統，與上述分布式光伏發電系統併網的三相電網，控制併網啟閉的併網開關，其特徵在於，還包括:接收上述三相電網電壓信號、電流信號的信號採集模塊，判斷上述電壓信號、電流信號是否安全並作出欠壓、過壓、過流保護命令的主控制器，接收上述主控制器的命令並連接於經上述三相電網整流成的直流電源的繼電模塊，接收上述主控制器的命令並控制上述併網開關的可延時脫扣豐吳塊。
3.根據權利要求1或2所述的分布式光伏發電系統併網安全設備，其特徵在於，還包括:連接於上述主控制器並可修改保護閾值和延時保護時間的人機互動模塊，上述人機互動模塊組成有:連接於上述主控制器的輸入設備，連接於上述主控制器並用於顯示運行狀態和保護閾值的可視設備，連接於上述主控制器並用於儲存上述輸入設備輸入的參數值的存儲器。
4.根據權利要求2所述的分布式光伏發電系統併網安全設備，其特徵在於，上述繼電模塊組成有:接收上述主控制器命令的繼電驅動單元，連接於上述繼電驅動單元、直流電源的繼電器。
5.根據權利要求4所述的分布式光伏發電系統併網安全設備，其特徵在於，上述繼電驅動單元組成有: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體Dl。
6.根據權利要求1或`2所述的分布式光伏發電系統併網安全設備，其特徵在於，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動單元，控制上述併網開關開閉並連接於上述可延時脫扣驅動單元、繼電器、直流電源的脫扣器。
7.根據權利要求6所述的分布式光伏發電系統併網安全設備，其特徵在於，上述可延時脫扣驅動單元組成有: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體D2 ;接於上述二極體D2兩端的繼電器K1，連接於上述繼電器Kl的放電電阻，一端連接於放電電阻另一端連接於繼電器Kl的電壓維持電容C3。
8.根據權利要求1所述的分布式光伏發電系統併網安全設備，其特徵在於，上述信號採集模塊組成有:連接於上述三相電網和主控制器之間的電壓採集器，連接於上述三相電網和主控制器之間的電流採集器。
9.分布式光伏發電系統併網安全設備的控制方法，其特徵在於，包括如下步驟: 通過輸入設備修改保護閾值和延時保護時間； 主控制器接收信號採集模塊採集的電壓信號和電流信號並根據上述保護閾值進行分析； 分析結果若為欠壓、過壓、過流，則主控制器置位標誌位並啟動延時計時器； 當達到欠壓、過流保護延時時間閾值，主控制器控制脫扣器斷扣，重新進入(2)；當達到過壓保護延時時間閾值時，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，重新進入(2)； 主控制器分析進入無故障狀 態，清除標誌位，清零並關閉延時計時器。
10.根據權利要求9所述的分布式光伏發電系統併網安全設備的控制方法，其特徵在於，過流保護單元可設置多段過流保護閾值。
【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 優先權日:2013年9月9日
【發明者】祁濤, 呂政良, 林海濤, 幸玲, 蒯聖頲, 顧昊, 徐韜, 田國良, 杜煒, 曹智傑, 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