專利名稱：智能rlc負(fù)載及防孤島檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電源領(lǐng)域，具體涉及一種智能RLC負(fù)載及防孤島檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
隨著用戶側(cè)并網(wǎng)電源并網(wǎng)應(yīng)用越來(lái)越多，對(duì)并網(wǎng)電源的檢測(cè)和評(píng)估系統(tǒng)需求也相應(yīng)增加。而孤島效應(yīng)是用戶側(cè)并網(wǎng)電源并網(wǎng)發(fā)電存在的一個(gè)主要問題，并網(wǎng)電源一旦處于孤島運(yùn)行狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果，例如會(huì)損壞負(fù)載端用戶設(shè)備、會(huì)危及檢修人員的人身安全或當(dāng)沒有消除孤島效應(yīng)時(shí)重新合閘導(dǎo)致不同步并網(wǎng)等等。因此，電網(wǎng)低壓用戶側(cè)電源并網(wǎng)接入前必須檢測(cè)電源的防孤島能力。IEEE Std.2000-929和UL1741等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，所有的并網(wǎng)逆變器必須具有防孤島效應(yīng)的功能。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn) VDE-0126《Automatic disconnection device between agenerator and the public low voltage grid〉〉、IEC62116〈〈Test procedure of islandingprevention measures for utility-1nterconnected photovoltaic inverters〉〉規(guī)定了并網(wǎng)設(shè)備防孤島保護(hù)測(cè)試的初步方法和步驟。該測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)核心內(nèi)容在于規(guī)定了并網(wǎng)設(shè)備工作于最極端的條件，測(cè)試在該條件下并網(wǎng)接入設(shè)備是否具有防孤島保護(hù)功能。目前部分用戶側(cè)電源并網(wǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)采用純阻性負(fù)載模擬用戶側(cè)負(fù)荷及孤島現(xiàn)象，測(cè)試產(chǎn)品性能。這種方法不能完全模擬實(shí)際負(fù)荷運(yùn)行情況，不能全面徹底地檢測(cè)電源的防孤島性能。另外一種方法為采用電阻、電容、電感模擬用戶側(cè)的阻性、容性、感性負(fù)載，這種方法比純阻性負(fù)載更接近實(shí)際負(fù)荷情況、增加了容性和感性模擬單元，但受限于負(fù)載的物理參數(shù)固定的情況，只能模擬實(shí)際負(fù)荷的若干個(gè)負(fù)載點(diǎn)，達(dá)不到VDE-0126、IEC62116等標(biāo)準(zhǔn)的要求。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210023557.8、名稱為一種改進(jìn)的間歇性無(wú)功功率擾動(dòng)孤島檢測(cè)方法的發(fā)明申請(qǐng)披露了一種孤島檢測(cè)方法，通過(guò)在無(wú)功擾動(dòng)周期的初始時(shí)刻檢測(cè)公共耦合點(diǎn)電壓頻率，計(jì)算出本周期所需引入的最小無(wú)功擾動(dòng)量，從而檢測(cè)孤島的發(fā)生。但是該申請(qǐng)仍然使用物理參數(shù)固定的負(fù)載，仍然只能模擬實(shí)際負(fù)荷的若干個(gè)負(fù)載點(diǎn)，達(dá)不到VDE-0126、IEC62116等標(biāo)準(zhǔn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種智能RLC負(fù)載及防孤島檢測(cè)電路，可準(zhǔn)確地檢測(cè)用戶側(cè)并網(wǎng)電源的防孤島功能，檢驗(yàn)用戶側(cè)并網(wǎng)電源防孤島保護(hù)功能的優(yōu)劣，滿足VDE-0126, IEC62116等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的技術(shù)要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種智能RLC負(fù)載及防孤島檢測(cè)電路，其改進(jìn)之處在于，所述電路包括:直流電源、逆變器、開關(guān)單元、RLC可調(diào)負(fù)載單元、波形記錄儀、電網(wǎng)和ADAM控制器；所述逆變器的一側(cè)與所述直流電源連接，另一側(cè)與所述RLC可調(diào)負(fù)載單元和所述電網(wǎng)并聯(lián)；所述波形記錄儀分別測(cè)試所述逆變器和所述電網(wǎng)的電流波形；所述開關(guān)單元分別設(shè)置在所述逆變器、所述RLC可調(diào)負(fù)載單元和所述電網(wǎng)的導(dǎo)電通路上；所述ADAM控制器對(duì)所述開關(guān)單元進(jìn)行控制。本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述RLC可調(diào)負(fù)載單元，包括:依次連接的負(fù)載模塊、可變環(huán)形變壓器和溫度熔斷器。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選技術(shù)方案中，所述負(fù)載模塊包括:并聯(lián)連接的可調(diào)電阻、可調(diào)電感和可調(diào)電容。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選技術(shù)方案中，所述開關(guān)單元，包括:分別設(shè)置在所述逆變器、所述RLC可調(diào)負(fù)載單元和所述電網(wǎng)的導(dǎo)電通路上的kl、k2和k3。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選技術(shù)方案中，ADAM控制器采用型號(hào)為ADAM5000的控制器。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的一種智能RLC負(fù)載及防孤島檢測(cè)電路，采用ADAM控制器控制RLC負(fù)載，達(dá)到快速自動(dòng)檢測(cè)防孤島性能的目的。RLC負(fù)載的阻性、感性、容性負(fù)載獨(dú)立控制，功率輸出連續(xù)可靠，調(diào)節(jié)精度達(dá)到0.0lkVA ；電路的保護(hù)點(diǎn)不限于0.0lkVA,30kVA和30kW等容量參數(shù)；連續(xù)可調(diào)負(fù)載(可調(diào)電阻、可調(diào)電感、可調(diào)電容)均通過(guò)可變環(huán)形變壓器實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)可變環(huán)形變壓器調(diào)節(jié)元器件間的電壓，以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出功率的作用。


圖1為智能RLC負(fù)載原理圖。圖2為連續(xù)可調(diào)負(fù)載單元的示意圖。圖3為控制器ADAM5000/485硬件連接圖。圖4為防孤島檢測(cè)方法流程圖。圖5為防孤島保護(hù)功能測(cè)試電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如若圖5所示，一種智能RLC負(fù)載及防孤島檢測(cè)電路，包括:直流電源、逆變器、開關(guān)單元、RLC可調(diào)負(fù)載單元、波形記錄儀、電網(wǎng)和ADAM控制器；所述逆變器的一側(cè)與所述直流電源連接，另一側(cè)與所述RLC可調(diào)負(fù)載單元和所述電網(wǎng)并聯(lián)；所述波形記錄儀分別測(cè)試所述逆變器和所述電網(wǎng)的電流波形；所述開關(guān)單元分別設(shè)置在所述逆變器、所述RLC可調(diào)負(fù)載單元和所述電網(wǎng)的導(dǎo)電通路上；所述ADAM控制器對(duì)所述開關(guān)單元進(jìn)行控制。如圖2所示，所述RLC可調(diào)負(fù)載單元，包括:依次連接的負(fù)載模塊、可變環(huán)形變壓器和溫度熔斷器。所述負(fù)載模塊包括:并聯(lián)連接的可調(diào)電阻、可調(diào)電感和可調(diào)電容。所述開關(guān)單元，包括:分別設(shè)置在所述逆變器、所述RLC可調(diào)負(fù)載單元和所述電網(wǎng)的導(dǎo)電通路上的kl、k2和k3。如圖3所示，ADAM控制器采用型號(hào)為ADAM5000的控制器。通過(guò)以下實(shí)施例對(duì)智能RLC負(fù)載及防孤島檢測(cè)電路作進(jìn)一步描述。智能RLC負(fù)載及防孤島檢測(cè)電路，用智能RLC諧波電路來(lái)模擬檢測(cè)盲區(qū)，對(duì)用戶側(cè)并網(wǎng)電源防孤島性能進(jìn)行評(píng)估。設(shè)置RLC負(fù)載消耗的有功功率和無(wú)功功率與并網(wǎng)電源提供的有功無(wú)功相等，并且負(fù)載品質(zhì)因數(shù)大于I。此時(shí)，并網(wǎng)電流幾乎為0，電網(wǎng)停止供電，并網(wǎng)電源輸出端電氣量改變非常小，處于孤島檢測(cè)盲區(qū)。電網(wǎng)停電后，LC諧振電路可以保持頻率和電壓基本不變化，品質(zhì)因數(shù)越高，頻率和電壓保持越穩(wěn)定，這就使逆變器更難檢測(cè)出孤島效應(yīng)。智能RLC負(fù)載由阻性負(fù)載、感性負(fù)載、容性負(fù)載、可變環(huán)形變壓器、控制器組成。智能RLC負(fù)載原理如圖1所示，三相智能RLC負(fù)載每相可消耗O-lOkVA，在額定負(fù)載點(diǎn)品質(zhì)因數(shù)范圍最大到1，可根據(jù)需要的有功無(wú)功值調(diào)節(jié)阻抗值。該智能負(fù)載可以以IOW為一檔近似于連續(xù)調(diào)節(jié)分別改變R、L和C消耗功率，實(shí)現(xiàn)多個(gè)工作點(diǎn)的需求，最終滿足試驗(yàn)要求。阻性負(fù)載用于調(diào)節(jié)有功消耗，分別設(shè)有6kW，3kff, 1.5kff和0.75kff的檔位，并有一連續(xù)可調(diào)電阻，每次可精確調(diào)節(jié)0.0lkW。感性負(fù)載用于調(diào)節(jié)無(wú)功消耗，分別設(shè)有12.3kVA，8kVA，4kVA，2kVA和IkVA的檔位，并有一連續(xù)可調(diào)電感，每次可精確調(diào)節(jié)0.0lkVA。由于感性負(fù)載在斷開電源瞬間，貯存在電感中的能量將建立一個(gè)與原有的電壓大小相同，方向相反的反電勢(shì)。為了盡快消除該反電勢(shì)，在電感元件旁并聯(lián)一個(gè)電阻，作為電感元件在斷開電源的瞬間的反電勢(shì)的放電回路。該電阻選為正溫度系數(shù)熱敏電阻，在電流過(guò)大時(shí)，電阻阻值上升，迅速消耗完貯存在電感元件中的能量。電容用于補(bǔ)充無(wú)功，分別設(shè)有9kVAr, 6kvar, 3kvar, 1.5kvar和0.7lkvar的檔位，并有一連續(xù)可調(diào)電容，每次可精確調(diào)節(jié)0.0lkvar。電容在斷電瞬間，儲(chǔ)存著大量的能量，所以需在電容旁并聯(lián)一個(gè)電阻，組成電容元件在斷開電源的瞬間的放電回路，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性?？烧{(diào)負(fù)載(可調(diào)電阻、可調(diào)電感、可調(diào)電容)均通過(guò)可變環(huán)形變壓器實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)可變環(huán)形變壓器調(diào)節(jié)元器件間的電壓，以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出功率的作用。此環(huán)形變壓器的輸入電壓為230V，輸出電壓在0-260V可變?？勺儹h(huán)形變壓器上方增設(shè)了溫度熔斷器，以防止大電流或大電壓對(duì)設(shè)備的損壞。電路圖如圖2所示?？刂破饔葾DAM-5000及其1/0模塊組成組成。ADAM-5000可通過(guò)多通道1/0模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取和控制過(guò)程，ADAM-5000集成了 4個(gè)16通道的數(shù)字1/0模塊ADAM_5055s、I個(gè)7通道的模擬量輸入模塊ADAM-5018及控制器ADAM-5000/485。4個(gè)16通道的數(shù)字1/0模塊ADAM_5055s分別接電阻R、電容C、電感L及逆變器和電網(wǎng)的控制開關(guān)。7通道的模擬量輸入模塊ADAM-5018接溫度傳感器。各模塊通過(guò)屏蔽雙絞線進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，保證信號(hào)的傳輸更加穩(wěn)定、可靠，并能抑制通訊線路上的噪音，具體硬件連接如圖3所示?？刂破鰽DAM-5000/485通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)RLC負(fù)載的自動(dòng)調(diào)節(jié)。防孤島檢測(cè)方法流程圖如圖4所示，它能獨(dú)立完成RLC負(fù)載的調(diào)節(jié)，使逆變器輸出有功功率Pe、無(wú)功功率Qe與RLC負(fù)載匹配。防孤島檢測(cè)試驗(yàn)電氣連接圖如圖5所示，它是由直流電源、被測(cè)逆變器、本專利所述智能RLC負(fù)載、波形記錄儀組成。通過(guò)直流電源模擬并網(wǎng)電源的特性曲線；本專利所述智能RLC負(fù)載模擬用戶側(cè)電能消耗；波形記錄儀采用數(shù)字示波器，分別記錄逆變器輸出電流和并網(wǎng)電流信號(hào)，捕捉電網(wǎng)掉電到逆變器保護(hù)動(dòng)作發(fā)生之間的時(shí)間，從而判斷孤島效應(yīng)是否發(fā)生及評(píng)價(jià)逆變器的防孤島保護(hù)性能。需要聲明的是，本發(fā)明內(nèi)容及具體實(shí)施方式
意在證明本發(fā)明所提供技術(shù)方案的實(shí)際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和原理啟發(fā)下，可作各種修改、等同替換、或改進(jìn)。但這些變更或修改均在申請(qǐng)待批的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種智能RLC負(fù)載及防孤島檢測(cè)電路，其特征在于，所述電路包括:直流電源、逆變器、開關(guān)單元、RLC可調(diào)負(fù)載單元、波形記錄儀、電網(wǎng)和ADAM控制器；所述逆變器的一側(cè)與所述直流電源連接，另一側(cè)與所述RLC可調(diào)負(fù)載單元和所述電網(wǎng)并聯(lián)；所述波形記錄儀分別測(cè)試所述逆變器和所述電網(wǎng)的電流波形；所述開關(guān)單元分別設(shè)置在所述逆變器、所述RLC可調(diào)負(fù)載單元和所述電網(wǎng)的導(dǎo)電通路上；所述ADAM控制器對(duì)所述開關(guān)單元進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述RLC可調(diào)負(fù)載單元，包括:依次連接的負(fù)載模塊、可變環(huán)形變壓器和溫度熔斷器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述負(fù)載模塊包括:并聯(lián)連接的可調(diào)電阻、可調(diào)電感和可調(diào)電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述開關(guān)單元，包括:分別設(shè)置在所述逆變器、所述RLC可調(diào)負(fù)載單元和所述電網(wǎng)的導(dǎo)電通路上的kl、k2和k3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，ADAM控制器采用型號(hào)為ADAM5000的控制器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種智能RLC負(fù)載及防孤島檢測(cè)電路，所述電路包括直流電源、逆變器、開關(guān)單元、RLC可調(diào)負(fù)載單元、波形記錄儀、電網(wǎng)和ADAM控制器；所述逆變器的一側(cè)與所述直流電源連接，另一側(cè)與所述RLC可調(diào)負(fù)載單元和所述電網(wǎng)并聯(lián)；所述波形記錄儀分別測(cè)試所述逆變器和所述電網(wǎng)的電流波形；所述開關(guān)單元分別設(shè)置在所述逆變器、所述RLC可調(diào)負(fù)載單元和所述電網(wǎng)的導(dǎo)電通路上；所述ADAM控制器對(duì)所述開關(guān)單元進(jìn)行控制。本發(fā)明提供的智能RLC負(fù)載及防孤島檢測(cè)電路，可準(zhǔn)確地檢測(cè)用戶側(cè)并網(wǎng)電源的防孤島功能，檢驗(yàn)用戶側(cè)并網(wǎng)電源防孤島保護(hù)功能的優(yōu)劣，滿足VDE-0126、IEC62116等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的技術(shù)要求。
文檔編號(hào)H02J3/38GK103117554SQ20131003399
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者李濤永, 杜金平, 薛金會(huì), 閆華光, 王鶴, 范瀅, 蔣利民, 苗常海, 黃偉, 榮海 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司