專利名稱：低壓光伏并網(wǎng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由供電公司對低壓光伏發(fā)電進行并網(wǎng)管理的的控制裝置，尤其是能實現(xiàn)對孤島效應(yīng)進行實時雙信號孤島監(jiān)測、并實現(xiàn)遠(yuǎn)程/就地組合邏輯控制的自動并網(wǎng)控制裝置。
背景技術(shù)：
在國內(nèi)，由于以前低壓光伏并網(wǎng)缺乏政策支持，因此沒有成型的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和產(chǎn)品，只是在一些示范項目上，采用分散型的交流控制柜、直流控制柜、逆變器等相組合的應(yīng)用方式，造成管理界限模糊，質(zhì)低價高，可靠性差，作為示范項目尚可，實際無法進行商業(yè)推廣應(yīng)用。目前，《可再生能源法》已經(jīng)頒布和即將實施，在政策的引導(dǎo)下，國內(nèi)低壓光伏并網(wǎng)市場業(yè)已啟動，對于盡快劃清管理界限、形成管理標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、開發(fā)較高可靠性和安全性的低壓并網(wǎng)控制裝置都提出了迫切的要求。
由于目前低壓光伏并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還未成熟，普通低壓并網(wǎng)用戶也不熟悉操作規(guī)程，容易出現(xiàn)操作失誤和工作疏漏；或因經(jīng)驗欠缺，在處理異常情況時，不能及時準(zhǔn)確地作出判斷和采取措施，有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，輕則對設(shè)備或電網(wǎng)造成損壞或損失，重則可能釀成人身安全事故。
當(dāng)?shù)蛪汗夥l(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)時，電網(wǎng)因故障事故或停電維修而斷電時，低壓光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)若未能及時檢測出停電狀態(tài)而與市電分離，就會由低壓光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和周圍的負(fù)載形成一個自給式供電孤島。隨著低壓光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及其它分散式并網(wǎng)電源的增多，發(fā)生孤島效應(yīng)的概率也會越來越高，近年來在可再生能源發(fā)展較快的國家和地區(qū)引起了人們的廣泛重視。孤島效應(yīng)對配電系統(tǒng)設(shè)備及終端用戶設(shè)備都將造成影響，而且容易發(fā)生觸電事故。我國在電力系統(tǒng)中，“孤島效應(yīng)”是通過通訊方式，由電力系統(tǒng)的電力調(diào)度來解決這一問題，隨著分散式可再生能源的大量使用，僅采用電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的通訊加電力調(diào)度顯然不能及時發(fā)現(xiàn)和完全解決這一問題，容易形成安全隱患，而必須采用實時監(jiān)測和就地/遠(yuǎn)程控制的組合策略，才能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)安全和穩(wěn)定地運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明作為供電公司能夠進行標(biāo)準(zhǔn)化計量、監(jiān)控、運行和管理的一體化設(shè)備，重點放在并網(wǎng)控制這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)上，無論并網(wǎng)用戶使用什么規(guī)格的逆變器、充電控制器等設(shè)備，都能夠在本標(biāo)準(zhǔn)裝置的規(guī)定和控制之下，接入電網(wǎng)，有效運行或切離。本發(fā)明將逆變器、直流保護、充電控制器等設(shè)備排除在外，它們歸并網(wǎng)用戶自由選用。
為了供電公司針對低壓光伏并網(wǎng)實現(xiàn)實時雙信號孤島監(jiān)測和就地/遠(yuǎn)程控制的組合，本發(fā)明除了提供電力通信的標(biāo)準(zhǔn)通信接口、具備實時遠(yuǎn)程監(jiān)測(包括孤島監(jiān)測)和遠(yuǎn)程控制功能外，還具有就地控制功能，及與遠(yuǎn)程控制功能的邏輯組合，以保證低壓光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的安全和可靠運行。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的將具備并網(wǎng)自動控制和計量、監(jiān)測功能的電子器件安裝在一個金屬箱體內(nèi)，主要由多功能電能計量監(jiān)測器、并網(wǎng)控制器、固態(tài)并網(wǎng)開關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)通信接口共四部分組成。除并網(wǎng)控制器外，其他三部分屬于成熟技術(shù)，市場上有現(xiàn)成產(chǎn)品。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，由于實現(xiàn)了實時監(jiān)測和就地/遠(yuǎn)程控制的組合，因此能夠?qū)聧u效應(yīng)等非正常運行監(jiān)測信號迅速作出反應(yīng)，及時控制并網(wǎng)開關(guān)動作。同時，將低壓光伏并網(wǎng)的操作規(guī)程變?yōu)榭筛碌臋C器程序，以完善的自動邏輯杜絕人為操作的不確定因素，從技術(shù)角度有效地解決了光伏并網(wǎng)的安全問題。


下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明的一種原理示意圖。
圖2是本發(fā)明中并網(wǎng)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明中并網(wǎng)控制器中控制程序流程框圖。
圖4是本發(fā)明中實時雙信號孤島監(jiān)測的原理示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，它是由四個主要的部分組成，即電能計量監(jiān)測器、并網(wǎng)控制器、自動并網(wǎng)開關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)通信接口。具體說明如下電能計量監(jiān)測器通過CT、PT采集低壓電網(wǎng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的電壓、電流、相位和頻率，通過串行接口與并網(wǎng)控制器相連，將采集到的信號送給并網(wǎng)控制器。
并網(wǎng)控制器通過串行接口與電能監(jiān)測器和標(biāo)準(zhǔn)通信接口相連，通過控制電纜與自動并網(wǎng)開關(guān)相連接。
并網(wǎng)控制器能夠采集電能監(jiān)測器產(chǎn)生的各種監(jiān)測信號，并在內(nèi)部進行相應(yīng)的邏輯運算，在內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的孤島監(jiān)測邏輯信號和實時運行邏輯信號，孤島監(jiān)測邏輯信號和實時運行邏輯信號再經(jīng)過一定的邏輯運算后，生成實時運行參數(shù)包和輸出控制信號，實時運行參數(shù)包通過通信接口可以發(fā)送給電力調(diào)度機或通信機，輸出控制信號則直接送給自動并網(wǎng)開關(guān)，由自動并網(wǎng)開關(guān)產(chǎn)生動作，將光伏發(fā)電系統(tǒng)切離或切入電網(wǎng)。并網(wǎng)控制器還可以接收通過通信接口到達(dá)的遠(yuǎn)程調(diào)度指令，并執(zhí)行相應(yīng)的控制操作。
標(biāo)準(zhǔn)通信接口是能夠兼容(至少兩種)多種調(diào)度信令的接口設(shè)備，通過串行接口與并網(wǎng)控制器和電力調(diào)度機或通信機相連。
自動并網(wǎng)開關(guān)由固態(tài)電子開關(guān)組合構(gòu)成，與并網(wǎng)控制器通過控制電纜相連，并網(wǎng)控制器產(chǎn)生的輸出控制信號通過控制電纜送到自動并網(wǎng)開關(guān)時，自動并網(wǎng)開關(guān)產(chǎn)生相應(yīng)動作。
電源模塊主要為電能監(jiān)測器、并網(wǎng)控制器和通信接口提供直流供電，輸入220VAC，輸出5～30VDC。
控制箱金屬制作成，防護等級需達(dá)到IP65。
參見圖2，它采用嵌入式設(shè)計技術(shù)(ARM+Linux)。是由二個主要的部分組成，即ARM控制器和固態(tài)繼電器。具體說明如下ARM控制器可以采用ARM 7或ARM 9系列控制器，嵌入式系統(tǒng)采用Linux嵌入式系統(tǒng)。ARM控制器通過串口與電能計量監(jiān)測器通訊，采集電能監(jiān)測數(shù)據(jù)，在ARM控制器內(nèi)部通過程序進行計算后，輸出控制信號給固態(tài)繼電器，經(jīng)固態(tài)繼電器后輸出接點容量足夠驅(qū)動自動并網(wǎng)開關(guān)的控制信號到自動并網(wǎng)開關(guān)。
控制程序工作流程見附圖3控制程序流程框圖。
參見圖4，實時雙信號孤島監(jiān)測邏輯信號是在并網(wǎng)控制器的內(nèi)部經(jīng)過邏輯運算后產(chǎn)生，并網(wǎng)控制器先通過電能計量監(jiān)測器采集低壓電網(wǎng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的實時電壓、電流、相位和頻率，經(jīng)過與存儲的參數(shù)進行對比，判斷是否有過低壓、過低頻率和相位急劇變化；然后按照下述方式產(chǎn)生孤島監(jiān)測邏輯信號輸出首先將過低壓信號、過低頻率信號進行邏輯“與”運算，之后將運算結(jié)果再與相位急劇變化信號進行邏輯“或”運算，最后產(chǎn)生孤島監(jiān)測邏輯信號輸出。
權(quán)利要求
1.一種低壓光伏并網(wǎng)控制裝置，它包括多功能電能計量監(jiān)測器、固態(tài)并網(wǎng)開關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)通信接口，其特征是它還有并網(wǎng)控制器，并網(wǎng)控制器通過串行接口與電能監(jiān)測器和標(biāo)準(zhǔn)通信接口相連，通過控制電纜與自動并網(wǎng)開關(guān)相連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的低壓光伏并網(wǎng)控制裝置，其特征是所說的并網(wǎng)控制器主要是由ARM控制器和固態(tài)繼電器組成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低壓光伏并網(wǎng)控制裝置，所要解決的問題是目前是由電力調(diào)度來解決孤島效應(yīng)的問題，隨著分散式可再生能源的大量使用，僅采用電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的通訊加電力調(diào)度不能及時發(fā)現(xiàn)和解決這一問題，容易形成安全隱患。本發(fā)明的要點是它包括多功能電能計量監(jiān)測器、固態(tài)并網(wǎng)開關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)通信接口和并網(wǎng)控制器，并網(wǎng)控制器通過串行接口與電能監(jiān)測器和標(biāo)準(zhǔn)通信接口相連，通過控制電纜與自動并網(wǎng)開關(guān)相連接。本發(fā)明的效果是能夠?qū)聧u效應(yīng)等非正常運行監(jiān)測信號迅速作出反應(yīng)，及時控制并網(wǎng)開關(guān)動作。同時將低壓光伏并網(wǎng)的操作規(guī)程變?yōu)榭筛碌臋C器程序，以完善的自動邏輯，從技術(shù)角度有效地解決了光伏并網(wǎng)的安全問題。
文檔編號H02J3/38GK1893214SQ20051004680
公開日2007年1月10日 申請日期2005年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月5日
發(fā)明者劉洪志, 湯新, 楊志國, 金光宇, 彭先海, 王維家 申請人:沈陽網(wǎng)格電子信息技術(shù)有限公司