CN1893214A - 低压光伏并网控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低压光伏并网控制装置，所要解决的问题是：目前是由电力调度来解决孤岛效应的问题，随着分散式可再生能源的大量使用，仅采用电力***传统的通讯加电力调度不能及时发现和解决这一问题，容易形成安全隐患。本发明的要点是：它包括多功能电能计量监测器、固态并网开关、标准通信接口和并网控制器，并网控制器通过串行接口与电能监测器和标准通信接口相连，通过控制电缆与自动并网开关相连接。本发明的效果是：能够对孤岛效应等非正常运行监测信号迅速作出反应，及时控制并网开关动作。同时将低压光伏并网的操作规程变为可更新的机器程序，以完善的自动逻辑，从技术角度有效地解决了光伏并网的安全问题。

Description

低压光伏并网控制装置

技术领域

本发明涉及一种由供电公司对低压光伏发电进行并网管理的的控制装置，尤其是能实现对孤岛效应进行实时双信号孤岛监测、并实现远程/就地组合逻辑控制的自动并网控制装置。

背景技术

在国内，由于以前低压光伏并网缺乏政策支持，因此没有成型的标准、技术和产品，只是在一些示范项目上，采用分散型的交流控制柜、直流控制柜、逆变器等相组合的应用方式，造成管理界限模糊，质低价高，可靠性差，作为示范项目尚可，实际无法进行商业推广应用。目前，《可再生能源法》已经颁布和即将实施，在政策的引导下，国内低压光伏并网市场业已启动，对于尽快划清管理界限、形成管理标准和技术标准、开发较高可靠性和安全性的低压并网控制装置都提出了迫切的要求。

由于目前低压光伏并网技术标准还未成熟，普通低压并网用户也不熟悉操作规程，容易出现操作失误和工作疏漏；或因经验欠缺，在处理异常情况时，不能及时准确地作出判断和采取措施，有可能导致严重的后果，轻则对设备或电网造成损坏或损失，重则可能酿成人身安全事故。

当低压光伏发电***并网时，电网因故障事故或停电维修而断电时，低压光伏并网发电***若未能及时检测出停电状态而与市电分离，就会由低压光伏并网发电***和周围的负载形成一个自给式供电孤岛。随着低压光伏并网发电***及其它分散式并网电源的增多，发生孤岛效应的概率也会越来越高，近年来在可再生能源发展较快的国家和地区引起了人们的广泛重视。孤岛效应对配电***设备及终端用户设备都将造成影响，而且容易发生触电事故。我国在电力***中，“孤岛效应”是通过通讯方式，由电力***的电力调度来解决这一问题，随着分散式可再生能源的大量使用，仅采用电力***传统的通讯加电力调度显然不能及时发现和完全解决这一问题，容易形成安全隐患，而必须采用实时监测和就地/远程控制的组合策略，才能够实现***安全和稳定地运行。

发明内容

本发明作为供电公司能够进行标准化计量、监控、运行和管理的一体化设备，重点放在并网控制这一关键环节上，无论并网用户使用什么规格的逆变器、充电控制器等设备，都能够在本标准装置的规定和控制之下，接入电网，有效运行或切离。本发明将逆变器、直流保护、充电控制器等设备排除在外，它们归并网用户自由选用。

为了供电公司针对低压光伏并网实现实时双信号孤岛监测和就地/远程控制的组合，本发明除了提供电力通信的标准通信接口、具备实时远程监测(包括孤岛监测)和远程控制功能外，还具有就地控制功能，及与远程控制功能的逻辑组合，以保证低压光伏并网***的安全和可靠运行。

本发明的目的是这样实现的：将具备并网自动控制和计量、监测功能的电子器件安装在一个金属箱体内，主要由多功能电能计量监测器、并网控制器、固态并网开关和标准通信接口共四部分组成。除并网控制器外，其他三部分属于成熟技术，市场上有现成产品。

本发明与现有技术方案相比，由于实现了实时监测和就地/远程控制的组合，因此能够对孤岛效应等非正常运行监测信号迅速作出反应，及时控制并网开关动作。同时，将低压光伏并网的操作规程变为可更新的机器程序，以完善的自动逻辑杜绝人为操作的不确定因素，从技术角度有效地解决了光伏并网的安全问题。

附图说明

下面结合附图进一步说明本发明。

图1是本发明的一种原理示意图。

图2是本发明中并网控制器的结构示意图。

图3是本发明中并网控制器中控制程序流程框图。

图4是本发明中实时双信号孤岛监测的原理示意图。

具体实施方式

参见图1，它是由四个主要的部分组成，即电能计量监测器、并网控制器、自动并网开关和标准通信接口。具体说明如下：

电能计量监测器：通过CT、PT采集低压电网和光伏发电***的电压、电流、相位和频率，通过串行接口与并网控制器相连，将采集到的信号送给并网控制器。

并网控制器：通过串行接口与电能监测器和标准通信接口相连，通过控制电缆与自动并网开关相连接。

并网控制器能够采集电能监测器产生的各种监测信号，并在内部进行相应的逻辑运算，在内部产生相应的孤岛监测逻辑信号和实时运行逻辑信号，孤岛监测逻辑信号和实时运行逻辑信号再经过一定的逻辑运算后，生成实时运行参数包和输出控制信号，实时运行参数包通过通信接口可以发送给电力调度机或通信机，输出控制信号则直接送给自动并网开关，由自动并网开关产生动作，将光伏发电***切离或切入电网。并网控制器还可以接收通过通信接口到达的远程调度指令，并执行相应的控制操作。

标准通信接口：是能够兼容(至少两种)多种调度信令的接口设备，通过串行接口与并网控制器和电力调度机或通信机相连。

自动并网开关：由固态电子开关组合构成，与并网控制器通过控制电缆相连，并网控制器产生的输出控制信号通过控制电缆送到自动并网开关时，自动并网开关产生相应动作。

电源模块：主要为电能监测器、并网控制器和通信接口提供直流供电，输入220VAC，输出5～30VDC。

控制箱：金属制作成，防护等级需达到IP65。

参见图2，它采用嵌入式设计技术(ARM+Linux)。是由二个主要的部分组成，即ARM控制器和固态继电器。具体说明如下：

ARM控制器可以采用ARM 7或ARM 9系列控制器，嵌入式***采用Linux嵌入式***。ARM控制器通过串口与电能计量监测器通讯，采集电能监测数据，在ARM控制器内部通过程序进行计算后，输出控制信号给固态继电器，经固态继电器后输出接点容量足够驱动自动并网开关的控制信号到自动并网开关。

控制程序工作流程见附图3：控制程序流程框图。

参见图4，实时双信号孤岛监测逻辑信号是在并网控制器的内部经过逻辑运算后产生，并网控制器先通过电能计量监测器采集低压电网和光伏发电***的实时电压、电流、相位和频率，经过与存储的参数进行对比，判断是否有过低压、过低频率和相位急剧变化；然后按照下述方式产生孤岛监测逻辑信号输出：首先将过低压信号、过低频率信号进行逻辑“与”运算，之后将运算结果再与相位急剧变化信号进行逻辑“或”运算，最后产生孤岛监测逻辑信号输出。

Claims (2)

1、一种低压光伏并网控制装置，它包括多功能电能计量监测器、固态并网开关和标准通信接口，其特征是：它还有并网控制器，并网控制器通过串行接口与电能监测器和标准通信接口相连，通过控制电缆与自动并网开关相连接。

2、按照权利要求1所述的低压光伏并网控制装置，其特征是：所说的并网控制器主要是由ARM控制器和固态继电器组成。

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