本實(shí)用新型屬于新型微網(wǎng)下局域網(wǎng)內(nèi)配、變電系統(tǒng)多站點(diǎn)綜合性電力系統(tǒng)減載保護(hù)裝置領(lǐng)域，更具體涉及一種局域網(wǎng)區(qū)域的光伏電站因故障或者過負(fù)荷的減載保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下頻率是維持一個(gè)穩(wěn)態(tài)值量。對(duì)于光伏電站而言，一般將本地光伏電站和系統(tǒng)電網(wǎng)通過電氣線路連接在一起，共同給用戶符合供電，遵循“自發(fā)自用，余量上網(wǎng)”的原則。而系統(tǒng)電網(wǎng)在某些情況下會(huì)難免出現(xiàn)故障，比如電壓故障和頻率異常等。此時(shí)電網(wǎng)系統(tǒng)的側(cè)會(huì)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，跳開并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)，此時(shí)只剩下微網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行，此刻光伏系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)電工作，微網(wǎng)中的儲(chǔ)能系統(tǒng)接收光伏發(fā)電儲(chǔ)能。此時(shí)僅有微網(wǎng)持續(xù)工作，如果用戶負(fù)荷組過重則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)頻率或者電壓急劇下降，嚴(yán)重者將會(huì)造成不可挽救的損失，比如：

(1)電力系統(tǒng)的頻率變化對(duì)生產(chǎn)型企業(yè)造成嚴(yán)重的產(chǎn)品質(zhì)量的下降。例如，紡織工業(yè)、造紙工業(yè)等都會(huì)因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的頻率變化而出現(xiàn)次品。此外，還會(huì)造成電動(dòng)機(jī)自動(dòng)保護(hù)裝置以及繼電保護(hù)設(shè)備動(dòng)作。

(2)影響電子設(shè)備的工作。特別是，雷達(dá)、電子計(jì)算機(jī)等重要設(shè)施在電力系統(tǒng)頻率過低時(shí)將無法運(yùn)行。

(3)電力系統(tǒng)的頻率變化對(duì)電力系統(tǒng)自身和用戶而言，也是非常危險(xiǎn)的。系統(tǒng)頻率在過高或者過低狀態(tài)下運(yùn)行，會(huì)對(duì)發(fā)電設(shè)備和用戶造成嚴(yán)重?fù)p壞，導(dǎo)致電網(wǎng)有功更加缺乏，造成惡性循環(huán)。

這種情況下根據(jù)用戶負(fù)荷組的不一，需要切除部分非重要等級(jí)用戶負(fù)荷組，使系統(tǒng)頻率趨于穩(wěn)定正常值，同時(shí)也切斷部分故障線路，以便于電網(wǎng)系統(tǒng)的故障檢修等工作。

正常情況下，各個(gè)光伏發(fā)電場(chǎng)站進(jìn)行發(fā)電操作，并將電能儲(chǔ)存到局域網(wǎng)系統(tǒng)的儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)中，并與電力系統(tǒng)主電網(wǎng)相連，行成一個(gè)多光伏發(fā)電系統(tǒng)的微網(wǎng)。

在一般的微網(wǎng)系統(tǒng)中通常會(huì)配備一些頻率減載保護(hù)裝置，通過采集微網(wǎng)系統(tǒng)中是否有主電網(wǎng)失電，如果主電網(wǎng)失電，則進(jìn)行負(fù)荷切除工作。

這種方式需要在現(xiàn)場(chǎng)安裝較多的信號(hào)電纜和采集動(dòng)作回路，接線復(fù)雜，施工調(diào)試周期長(zhǎng)，成本較高。并且對(duì)于有多個(gè)光伏電站以及多個(gè)儲(chǔ)能裝置行成局域網(wǎng)的情況下，需要多臺(tái)同樣的減載裝置，造成保護(hù)裝置重復(fù)，并且接線方式復(fù)雜的局面。并且也是針對(duì)單個(gè)站點(diǎn)的保護(hù)，缺少對(duì)局域網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的綜合性能進(jìn)行考慮。局域網(wǎng)內(nèi)發(fā)電系統(tǒng)的兼容性不樂觀。隨著計(jì)算機(jī)硬件性能的快速提升，網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的大大提高，硬件網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的可靠性、雙網(wǎng)、熱備的技術(shù)應(yīng)用使得基于局域網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用可以滿足原先必須由獨(dú)立裝置完成的應(yīng)用技術(shù)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述一個(gè)或的多個(gè)技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種基于局域網(wǎng)的多場(chǎng)光伏發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)減載裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

基于局域網(wǎng)的多場(chǎng)站光伏發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)的減載裝置，包括

從站數(shù)據(jù)采集裝置，用于實(shí)時(shí)采集母線上的電氣量，對(duì)采集的電氣量進(jìn)行保護(hù)量計(jì)算獲得計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)，并將計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)上傳；

與所述從站數(shù)據(jù)采集裝置連接的主站控制系統(tǒng)，根據(jù)所述從站數(shù)據(jù)采集裝置上傳的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯計(jì)算和分析獲得計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果下發(fā)控制命令，

與所述主站控制系統(tǒng)連接的從站控制裝置，接收主站控制系統(tǒng)下達(dá)的控制命令，并根據(jù)控制命令對(duì)與所述從站控制裝置連接的用戶負(fù)荷組進(jìn)行操作。

其有益效果為：當(dāng)有主電壓失電情況發(fā)生，或者局域網(wǎng)負(fù)荷過重，局域網(wǎng)中的從站控制裝置根據(jù)接收到的主站控制系統(tǒng)的控制命令，自動(dòng)切除部分負(fù)荷，以及跳開預(yù)先設(shè)定的并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)，從而使微網(wǎng)系統(tǒng)頻率不再下降，直至恢復(fù)到正常穩(wěn)定值，保護(hù)電力設(shè)備的安全運(yùn)行。

本實(shí)用新型可減少局域網(wǎng)內(nèi)多個(gè)光伏場(chǎng)站組成的發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)的減載保護(hù)裝置的數(shù)量，取消各站點(diǎn)的保護(hù)處理器單元系統(tǒng)，降低局域網(wǎng)內(nèi)微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)單一重復(fù)的保護(hù)裝置的數(shù)量，降低綜合保護(hù)裝置成本。同時(shí)本實(shí)用新型可直接嵌入到現(xiàn)有的組合式多站點(diǎn)的光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用，安裝方便。

在一些實(shí)施方式中，所述從站數(shù)據(jù)采集裝置通過光纖局域網(wǎng)和主站控制系統(tǒng)連接，所述主站控制系統(tǒng)通過光纖局域網(wǎng)和從站控制裝置連接。

其有益效果為：從站控制裝置和主站控制系統(tǒng)通過光纖局域網(wǎng)4進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

在一些實(shí)施方式中，所述主站控制系統(tǒng)設(shè)有主站處理器，所述主站處理器通過光纖局域網(wǎng)分別和從站數(shù)據(jù)采集裝置和從站控制裝置連接，所述主站處理器為PowerPC處理器。

其有益效果為：PowerPC處理器通過光纖通信裝置連接到從站控制裝置的光纖收發(fā)器上，再?gòu)墓饫w收發(fā)器連接到從站處理器的網(wǎng)絡(luò)接口。PowerPC處理器對(duì)從站數(shù)據(jù)采集裝置采集上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷并根據(jù)預(yù)先用戶設(shè)定的優(yōu)先級(jí)輸出執(zhí)行命令至從站控制裝置中，從站控制裝置執(zhí)行斷路器斷開動(dòng)作或并網(wǎng)跳閘開關(guān)動(dòng)作或系統(tǒng)內(nèi)的保護(hù)線路的切負(fù)荷開關(guān)動(dòng)作。

在一些實(shí)施方式中，所述從站數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)有從站處理器。

在一些實(shí)施方式中，所述從站處理器為ARM核并存DSP核的雙核處理器。

其有益效果為：DSP用于采集AD7656上的母線電壓電能以及頻率等交流數(shù)據(jù)量，在DSP核心上根據(jù)傅里葉算法計(jì)算出保護(hù)量值，將計(jì)算的交流數(shù)據(jù)通過雙核CPU內(nèi)部的共享內(nèi)存方式傳遞到ARM核心中，ARM核心將計(jì)算數(shù)據(jù)通過光纖以太網(wǎng)口傳送至主站服務(wù)器系統(tǒng)。

在一些實(shí)施方式中，所述ARM核連接有液晶顯示器和鍵盤。

其有益效果為：液晶顯示器用于顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息；用戶可通過外接的鍵盤進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，定值參數(shù)的本地設(shè)置，以及本地故障事件信息查看；從站控制裝置和主站控制系統(tǒng)通過通信裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

在一些實(shí)施方式中，所述DSP核和從站數(shù)據(jù)采集裝置連接。

其有益效果為：DSP核可對(duì)每周波進(jìn)行128點(diǎn)的數(shù)據(jù)采樣，采樣精度更高，計(jì)算出來的諧波數(shù)據(jù)精度高，根據(jù)計(jì)算出來的諧波數(shù)據(jù)，分析出本光伏發(fā)電場(chǎng)站的電能智能，具備一定的電能質(zhì)量監(jiān)控的功能，無需再配置一臺(tái)電能質(zhì)量裝置，做到了系統(tǒng)集成化和統(tǒng)一化，降低了整體系統(tǒng)的成本。

在一些實(shí)施方式中，所述從站處理器連接有自檢裝置。

在一些實(shí)施方式中，所述從站控制裝置為FPGA處理器。

其有益效果為：主站控制系統(tǒng)下達(dá)控制命令至FPGA處理器并由FPGA處理器控制輸出。FPGA處理器的內(nèi)部快速邏輯門陣列具有抗干擾性強(qiáng)，運(yùn)算速度快，且對(duì)開出信號(hào)的控制時(shí)間極短，相比較其他常規(guī)型CPU需要處理器取指令，取數(shù)據(jù)再執(zhí)行指令這一過程消耗多個(gè)機(jī)器指令周期，故在快速控制上FPG A處理器占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)；同理對(duì)于切除負(fù)荷而言，也能保證系統(tǒng)的頻率繼續(xù)下降，在短時(shí)間內(nèi)，將負(fù)荷切除，快速的將微網(wǎng)系統(tǒng)頻率拉回至正常穩(wěn)定值，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。對(duì)于開入信號(hào)的檢測(cè)，F(xiàn)PGA處理器同樣具備優(yōu)勢(shì)，遙信變位信號(hào)經(jīng)由FPGA處理器進(jìn)行濾波處理，分辨率時(shí)間可達(dá)到納秒級(jí)別，最真實(shí)的反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)開入事件的時(shí)間屬性，反應(yīng)開入變位的先后順序，為后期進(jìn)行故障分析提供一定的依據(jù)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的基于局域網(wǎng)的多場(chǎng)站光伏發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)的減載裝置的示意圖；

圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的基于局域網(wǎng)的多場(chǎng)站光伏發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)的減載裝置的從站數(shù)據(jù)采集裝置和從站控制裝置的連接示意圖。

圖中數(shù)字所表示的相應(yīng)部件的名稱：

1.從站數(shù)據(jù)采集裝置、11.液晶顯示器、12.鍵盤、13.自檢裝置、2.主站控制系統(tǒng)、3.從站控制裝置、31.FPGA處理器、4.光纖局域網(wǎng)、5.公共電網(wǎng)、6.用戶負(fù)荷組。

具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，本實(shí)用新型公開一種基于局域網(wǎng)的多場(chǎng)站光伏發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)的減載裝置，包括從站數(shù)據(jù)采集裝置1，用于實(shí)時(shí)采集公共電網(wǎng)5的母線上的電氣量，對(duì)采集的電氣量進(jìn)行保護(hù)量計(jì)算獲得計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)，并將計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)上傳。與從站數(shù)據(jù)采集裝置1連接的主站控制系統(tǒng)2，根據(jù)從站數(shù)據(jù)采集裝置1上傳的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯計(jì)算和分析獲得計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果下發(fā)控制命令。與主站控制系統(tǒng)2連接的從站控制裝置3，接收主站控制系統(tǒng)2下達(dá)的控制命令，并根據(jù)控制命令對(duì)與從站控制裝置3連接的用戶負(fù)荷組6進(jìn)行操作。在實(shí)際使用中，主站控制系統(tǒng)2可與多組從站數(shù)據(jù)采集裝置1和從站控制裝置3連接。

當(dāng)有主電壓失電情況發(fā)生，或者局域網(wǎng)負(fù)荷過重，局域網(wǎng)中的從站控制裝置3根據(jù)接收到的主站控制系統(tǒng)的控制命令，自動(dòng)切除部分負(fù)荷，以及跳開預(yù)先設(shè)定的并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)，從而使微網(wǎng)系統(tǒng)頻率不再下降，直至恢復(fù)到正常穩(wěn)定值，保護(hù)電力設(shè)備的安全運(yùn)行。

本實(shí)用新型可減少局域網(wǎng)內(nèi)多個(gè)光伏場(chǎng)站組成的發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)的減載保護(hù)裝置的數(shù)量，取消各站點(diǎn)的保護(hù)處理器單元系統(tǒng)，降低局域網(wǎng)內(nèi)微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)單一重復(fù)的保護(hù)裝置的數(shù)量，降低綜合保護(hù)裝置成本。同時(shí)本實(shí)用新型可直接嵌入到現(xiàn)有的組合式多站點(diǎn)的光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用，安裝方便。

在本實(shí)施方式中，從站數(shù)據(jù)采集裝置1通過光纖局域網(wǎng)4和主站控制系統(tǒng)2連接，主站控制系統(tǒng)2通過光纖局域網(wǎng)4和從站控制裝置3連接。從站控制裝置3和主站控制系統(tǒng)2通過光纖局域網(wǎng)4進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。主站控制系統(tǒng)2設(shè)有主站處理器。主站處理器通過光纖局域網(wǎng)4和從站控制裝置3連接。主站處理器為PowerPC處理器。PowerPC處理器通過光纖局域網(wǎng)4連接到從站控制裝置3的光纖收發(fā)器上，再?gòu)墓饫w收發(fā)器連接到從站處理器的網(wǎng)絡(luò)接口。PowerPC處理器對(duì)從站數(shù)據(jù)采集裝置1采集上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷并根據(jù)預(yù)先用戶設(shè)定的優(yōu)先級(jí)輸出執(zhí)行命令至從站控制裝置3中，從站控制裝置3執(zhí)行斷路器斷開動(dòng)作或并網(wǎng)跳閘開關(guān)動(dòng)作或系統(tǒng)內(nèi)的保護(hù)線路的切負(fù)荷開關(guān)動(dòng)作。從站數(shù)據(jù)采集裝置1設(shè)有從站處理器和，從站處理器通過光纖局域網(wǎng)4和主站控制系統(tǒng)2連接。從站處理器為ARM核并存DSP核的雙核處理器14，選用TI公司的OMAPL138工業(yè)級(jí)別，DSP核與ARM核之間采用共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)總線讀寫方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。DSP用于采集AD7656上的母線電壓電能以及頻率等交流數(shù)據(jù)量，在DSP核心上根據(jù)傅里葉算法計(jì)算出保護(hù)量值，將計(jì)算的交流數(shù)據(jù)通過雙核CPU內(nèi)部的共享內(nèi)存方式傳遞到ARM核心中，ARM核心將計(jì)算數(shù)據(jù)通過光纖以太網(wǎng)口傳送至主站控制系統(tǒng)。ARM核連接有液晶顯示器11和鍵盤12。液晶顯示器11用于顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息；用戶可通過外接的鍵盤12進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，定值參數(shù)的本地設(shè)置，以及本地故障事件信息查看。DSP核和從站數(shù)據(jù)采集裝置1連接。DSP核可對(duì)每周波進(jìn)行128點(diǎn)的數(shù)據(jù)采樣，采樣精度更高，計(jì)算出來的諧波數(shù)據(jù)精度高，根據(jù)計(jì)算出來的諧波數(shù)據(jù)，分析出本光伏發(fā)電場(chǎng)站的電能智能，具備一定的電能質(zhì)量監(jiān)控的功能，無需再配置一臺(tái)電能質(zhì)量裝置，做到了系統(tǒng)集成化和統(tǒng)一化，降低了整體系統(tǒng)的成本。從站處理器連接有自檢裝置13。從站控制裝置3為FPGA處理器31，選用altera公司的cyclone IV系列EP4CE22I7工業(yè)級(jí)芯片。主站控制系統(tǒng)2下達(dá)控制命令至FPGA處理器31并由FPGA處理器31控制輸出。FPGA處理器31的內(nèi)部快速邏輯門陣列具有抗干擾性強(qiáng)，運(yùn)算速度快，且對(duì)開出信號(hào)的控制時(shí)間極短，相比較其他常規(guī)型CPU需要處理器取指令，取數(shù)據(jù)再執(zhí)行指令這一過程消耗多個(gè)機(jī)器指令周期，故在快速控制上FPGA處理器占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)；同理對(duì)于切除負(fù)荷而言，也能保證系統(tǒng)的頻率繼續(xù)下降，在短時(shí)間內(nèi)，將負(fù)荷切除，快速的將微網(wǎng)系統(tǒng)頻率拉回至正常穩(wěn)定值，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。對(duì)于開入信號(hào)的檢測(cè)，F(xiàn)PGA處理器3131同樣具備優(yōu)勢(shì)，遙信變位信號(hào)經(jīng)由FPGA處理器31進(jìn)行濾波處理，分辨率時(shí)間可達(dá)到納秒級(jí)別，最真實(shí)的反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)開入事件的時(shí)間屬性，反應(yīng)開入變位的先后順序，為后期進(jìn)行故障分析提供一定的依據(jù)。

以上所述為本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。