一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的檢測保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的檢測保護(hù)系統(tǒng)，發(fā)電端口開關(guān)接分布式發(fā)電設(shè)備，用電端口開關(guān)接負(fù)載，包括并網(wǎng)開關(guān)、多個(gè)傳感器、電腦分析處理模塊，并網(wǎng)開關(guān)接電網(wǎng)母線，多個(gè)傳感器分別連電腦分析處理模塊。通過對多個(gè)端口的電流、電壓采樣分析，判斷功率流的方向，當(dāng)正向功率時(shí)，按常規(guī)保護(hù)，逆向功率時(shí)，通過增大保護(hù)延時(shí)來防止誤動。通過通信端口，將相鄰節(jié)點(diǎn)的信息綜合分析，防止拒動。
【專利說明】—種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的檢測保護(hù)系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及繼電保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及分布式發(fā)電并網(wǎng)的繼電保護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，配電網(wǎng)大多為單電源放射狀結(jié)構(gòu)，多采用速斷、限時(shí)速斷保護(hù)形式，不具備方向性。不具備防誤合閘功能。這種保護(hù)方式在現(xiàn)有的輻射型配電網(wǎng)上，能夠有效地保護(hù)全部線路。但是，在配電網(wǎng)中接入分布式電源后，不能可靠地保護(hù)整體線路，甚至在電網(wǎng)或其他并聯(lián)分支故障時(shí)，引起斷路器誤動作和拒動，隨著分布式電源在電網(wǎng)中比例(滲透率)增大，急需一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的組合斷路器來對發(fā)電設(shè)備、用電設(shè)備進(jìn)行綜合保護(hù)，對并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合測量和通信傳輸，支持分布式電網(wǎng)的運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的檢測保護(hù)系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，發(fā)電端口開關(guān)接分布式發(fā)電設(shè)備，用電端口開關(guān)接負(fù)載，包括并網(wǎng)開關(guān)、多個(gè)傳感器、電腦分析處理模塊，并網(wǎng)開關(guān)接電網(wǎng)母線，多個(gè)傳感器分別連電腦分析處理模塊。
[0005]并網(wǎng)開關(guān)和電網(wǎng)母線之間有第一傳感器；并網(wǎng)母線裝有第一傳感器組，發(fā)電端口裝有第二傳感器組、第二傳感器、第三傳感器；用電端口裝有第三傳感器組、第四傳感器、第五傳感器。
[0006]所述第一傳感器組、第二傳感器組、第三傳感器組是霍爾傳感器。
[0007]第一傳感器、第二傳感器、第四傳感器是零序電流互感器。
[0008]第三傳感器、第五傳感器是漏電電流互感器。
[0009]電腦分析處理模塊的電源由電網(wǎng)端口電壓測量信號線和發(fā)電端口電壓測量信號線并聯(lián)提供。
[0010]并網(wǎng)開關(guān)包括多個(gè)斷路開關(guān)、防誤合閘閉鎖線圈、脫扣線圈。
[0011]電腦分析處理模塊包括阻抗變換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、分析處理芯片、輸出驅(qū)動、功能設(shè)置、通信口、故障波形存貯以及顯示部分。
[0012]電網(wǎng)端口的電壓和發(fā)電端口的電壓經(jīng)霍爾電壓傳感器輸出信號分成三路，一路經(jīng)阻抗變換后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路后，進(jìn)入數(shù)字信號分析處理芯片(CPU)，經(jīng)過數(shù)字信號處理芯片計(jì)算電壓有效值、總諧波分量和電壓的瞬變和波動，供進(jìn)一步分析和顯示用，另一路經(jīng)整形電路和進(jìn)入數(shù)字信號分析處理芯片，供測量頻率和相位用，還有一路送入電壓直接比較電路，直接比較二路電壓的有效值。數(shù)字信號分析處理芯片根據(jù)所測量的二路頻率和相位信號及直接比較電壓的結(jié)果，當(dāng)二個(gè)端口的電壓、頻率、相位等指標(biāo)差值達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在孤島運(yùn)行狀態(tài)，則驅(qū)動電網(wǎng)側(cè)防誤合閘閉鎖線圈，使并網(wǎng)端口的開關(guān)無法合閘，防止發(fā)電端口和電網(wǎng)端口的不同步誤合閘或在電網(wǎng)無電時(shí)發(fā)電端口的電源誤送到電網(wǎng)上。如果是并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)則驅(qū)動發(fā)電端口防誤合閘閉鎖線圈，也是防止二個(gè)端口不同步誤合閘。當(dāng)檢測到發(fā)電端口無電壓信號時(shí)，則由電腦分析處理模塊發(fā)出指令，解除電網(wǎng)側(cè)防誤合閘閉鎖線圈的驅(qū)動，按常規(guī)的配電模式運(yùn)行，保障用戶能正常用電，當(dāng)檢測到并網(wǎng)端口無電壓時(shí)，則取消發(fā)電端口的防誤合閘功能，保障電網(wǎng)能孤島運(yùn)行。當(dāng)檢測到用電端口電壓超過額定電壓7%時(shí)，先通過通信端口發(fā)出指令，降低發(fā)電端口的發(fā)電功率，超過10%時(shí)，則斷開發(fā)電端口，保障用電安全。當(dāng)檢測到發(fā)電端口的電壓諧波超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，驅(qū)動發(fā)電端口防誤合閘線圈，防止諧波超標(biāo)的分布式電源并入電網(wǎng)。
[0013]三個(gè)端口的母線電流都經(jīng)過霍爾電流傳感器輸出信號，經(jīng)阻抗變換、A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入數(shù)字信號分析處理芯片，計(jì)算電流的總有效值、瞬時(shí)值、總諧波分量等，與電壓信號一起，可以分析功率流的方向。通過對電流方向和功率流方向的分析。除保持正常用電端口開關(guān)和發(fā)電端口開關(guān)的常規(guī)反時(shí)限熱保護(hù)功能外，對并網(wǎng)端口開關(guān)采用根據(jù)送電方向進(jìn)行智能調(diào)整閾值方法進(jìn)行保護(hù)。因?yàn)楫?dāng)出現(xiàn)向網(wǎng)上逆送電的情況時(shí)，對于并網(wǎng)端口的斷路開關(guān)，本來是根據(jù)本級負(fù)載確定的容量來設(shè)置的保護(hù)值，一旦進(jìn)入逆送電的情況，電網(wǎng)變?yōu)樨?fù)載，負(fù)載就變成一個(gè)不確定的數(shù)，當(dāng)電網(wǎng)側(cè)有其它負(fù)載短路或過載時(shí)，并網(wǎng)端口的斷路開關(guān)如果沒有智能分析處理，容易發(fā)生誤動和拒動。本發(fā)明通過對多個(gè)端口的電流、電壓采樣分析，判斷功率流的方向，當(dāng)正向功率時(shí)，按常規(guī)保護(hù)，逆向功率時(shí)，通過增大保護(hù)延時(shí)來防止誤動。通過通信端口，將相鄰節(jié)點(diǎn)的信息綜合分析，防止拒動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明電路連接示意圖。
[0015]圖2是電腦分析處理模塊框圖。
[0016]圖3是霍爾傳感器集成連接端口示意圖。
[0017]【具體實(shí)施方式】
如圖1，主要包括電網(wǎng)母線1，電網(wǎng)側(cè)三相零序電流互感器2，電網(wǎng)端口防誤合閘閉鎖線圈3，并網(wǎng)開關(guān)4，并網(wǎng)開關(guān)脫扣線圈5，電網(wǎng)側(cè)霍爾傳感器6，用戶側(cè)漏電流互感器7，發(fā)電側(cè)漏電流互感器8，用電側(cè)零序電流互感器9，發(fā)電側(cè)零序電流互感器10，用電側(cè)霍爾傳感器11，發(fā)電側(cè)霍爾傳感器12，用電端口開關(guān)13，用電端口開關(guān)脫扣線圈14，發(fā)電端口開關(guān)15，脫扣線圈16，發(fā)電端口防誤合閘閉鎖線圈17，發(fā)電端口電壓測量信號線18，電腦分析處理模塊19，電網(wǎng)端口電壓測量信號線20。
[0018]三個(gè)斷路開關(guān)集成在一起，并網(wǎng)開關(guān)4接入電網(wǎng)母線1，發(fā)電端口開關(guān)15接入分布式發(fā)電設(shè)備，用電端口開關(guān)13接入負(fù)載，并網(wǎng)開關(guān)4和電網(wǎng)母線I之間的連接母線上裝有電網(wǎng)側(cè)三相零序電流互感器2，在并網(wǎng)母線上裝有一組電網(wǎng)側(cè)霍爾傳感器6，在發(fā)電端口母線上裝有發(fā)電側(cè)霍爾傳感器12、發(fā)電側(cè)零序電流互感器10、發(fā)電側(cè)漏電電流互感器8 ;在用電母線上裝有用電側(cè)霍爾傳感器11、用電側(cè)零序電流互感器9、用戶側(cè)漏電流互感器7，上述信號和電網(wǎng)端口電壓信號、發(fā)電端口電壓信號一起送入電腦分析處理模塊19。電腦分析處理模塊19輸出接有并網(wǎng)開關(guān)4的并網(wǎng)開關(guān)脫扣線圈5、發(fā)電端口開關(guān)15的脫扣線圈16、發(fā)電端口防誤合閘閉鎖線圈17、用電端口開關(guān)13的用電端口開關(guān)脫扣線圈14以及并網(wǎng)開關(guān)4的電網(wǎng)端口防誤合閘閉鎖線圈3。電腦分析處理模塊19的電源由電網(wǎng)端口電壓測量信號線20和發(fā)電端口電壓測量信號線18 二路并聯(lián)提供。并網(wǎng)開關(guān)4包括三個(gè)斷路開關(guān)、脫扣線圈16、發(fā)電端口防誤合閘閉鎖線圈17。[0019]如圖2，電腦分析處理模塊19由阻抗變換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、電腦分析處理芯片、輸出驅(qū)動、功能設(shè)置、通信口、故障波形存貯以及顯示部分組成。電網(wǎng)端口的電壓和發(fā)電端口的電壓經(jīng)霍爾電壓傳感器輸出信號分成三路，一路經(jīng)阻抗變換后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路后，進(jìn)入數(shù)字信號分析處理芯片(CPU)，經(jīng)過數(shù)字信號處理芯片計(jì)算電壓有效值、總諧波分量和電壓的瞬變和波動，供進(jìn)一步分析和顯示用，另一路經(jīng)整形電路和進(jìn)入數(shù)字信號分析處理芯片，供測量頻率和相位用，還有一路送入電壓直接比較電路，直接比較二路電壓的有效值。數(shù)字信號分析處理芯片根據(jù)所測量的二路頻率和相位信號及直接比較電壓的結(jié)果，當(dāng)兩個(gè)端口的電壓、頻率、相位等指標(biāo)差值達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在孤島運(yùn)行狀態(tài)，則驅(qū)動電網(wǎng)側(cè)防誤合閘閉鎖線圈3，使并網(wǎng)開關(guān)4無法合閘，防止發(fā)電端口和電網(wǎng)端口的不同步誤合閘或在電網(wǎng)無電時(shí)發(fā)電端口的電源誤送到電網(wǎng)上。如果是并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)則驅(qū)動發(fā)電端口防誤合閘閉鎖線圈17，也是防止兩端口不同步誤合閘。當(dāng)檢測到發(fā)電端口無電壓信號時(shí)，則由電腦分析處理模塊發(fā)出指令，解除電網(wǎng)側(cè)防誤合閘閉鎖線圈的驅(qū)動，按常規(guī)的配電模式運(yùn)行，保障用戶能正常用電，當(dāng)檢測到并網(wǎng)端口無電壓時(shí)，則取消發(fā)電端口的防誤合閘功能，保障電網(wǎng)能孤島運(yùn)行。當(dāng)檢測到用電端口電壓超過額定電壓7%時(shí)，先通過通信端口發(fā)出指令，降低發(fā)電端口的發(fā)電功率，超過10%時(shí)，則斷開發(fā)電端口，保障用電安全。當(dāng)檢測到發(fā)電端口的電壓諧波超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，驅(qū)動發(fā)電端口防誤合閘線圈，防止諧波超標(biāo)的分布式電源并入電網(wǎng)。
[0020]三個(gè)端口的母線電流都經(jīng)過霍爾電流傳感器輸出信號，經(jīng)阻抗變換、A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入數(shù)字信號分析處理芯片，計(jì)算電流的總有效值、瞬時(shí)值、總諧波分量等，與電壓信號一起，可以分析功率流的方向。通過對電流方向和功率流方向的分析。除保持正常用電端口開關(guān)和發(fā)電端口開關(guān)的常規(guī)反時(shí)限熱保護(hù)功能外，對并網(wǎng)端口開關(guān)采用根據(jù)送電方向進(jìn)行智能調(diào)整閾值方法進(jìn)行保護(hù)。因?yàn)楫?dāng)出現(xiàn)向網(wǎng)上逆送電的情況時(shí)，對于并網(wǎng)端口的斷路開關(guān)，本來是根據(jù)本級負(fù)載確定的容量來設(shè)置的保護(hù)值，一旦進(jìn)入逆送電的情況，電網(wǎng)變?yōu)樨?fù)載，負(fù)載就變成一個(gè)不確定的數(shù)，當(dāng)電網(wǎng)側(cè)有其它負(fù)載短路或過載時(shí)，并網(wǎng)端口的斷路開關(guān)如果沒有智能分析處理，容易發(fā)生誤動和拒動。本發(fā)明通過對多個(gè)端口的電流、電壓采樣分析，判斷功率流的方向，當(dāng)正向功率時(shí)，按常規(guī)保護(hù)，逆向功率時(shí)，通過增大保護(hù)延時(shí)來防止誤動。通過通信端口，將相鄰節(jié)點(diǎn)的信息綜合分析，防止拒動。
[0021]霍爾傳感器可以作為電壓和電流傳感器，與一般電磁互感器不同，一般電壓互感器傳感的輸出是磁場變化率的函數(shù)，而霍爾元件是磁場絕對大小的函數(shù)，在輸入信號是標(biāo)準(zhǔn)正弦波時(shí)，兩者沒有什么區(qū)別，但輸入波形有瞬間畸變時(shí)，霍爾傳感器能保真的輸出信號，便于瞬態(tài)信號分析。
[0022]如圖3，為減少內(nèi)部元件的占用空間，將六路霍爾電壓傳感器進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，共用電源線，其好處是減少體積和接線，有利于在斷路器內(nèi)部安裝。
[0023]零序電流互感器和漏電流互感器信號經(jīng)阻抗變換和A/D轉(zhuǎn)換電路后進(jìn)入數(shù)字信號分析處理芯片，根據(jù)需要可設(shè)置漏電流和零序電流保護(hù)。
[0024]故障波形存貯對于異常波形進(jìn)行記錄，進(jìn)行分析。便于功能擴(kuò)展。對于正常的三相交流供電系統(tǒng)，如果其有效值是A，其最大值和最大變化率(加速度)都是1.414XA。如果電流、電壓的變化速度超過2XA，則可判斷為異常。這時(shí)，將電流電壓的波形記錄存貯。供進(jìn)一步分析用。[0025]電腦分析處理模塊19的電源由電網(wǎng)和發(fā)電同時(shí)二路并聯(lián)提供的作用是只要二個(gè)端口任一端口有電時(shí)，電腦分析處理模塊就能工作。二路并聯(lián)是在整流后的直流環(huán)節(jié)并聯(lián)，互不影響，兩路電壓不相等時(shí)，自動取電壓高的一路工作。
[0026]通信口采用RS485和RJ45雙通訊口，通過通信口可以接收鄰近相關(guān)節(jié)點(diǎn)的信息和上級管理調(diào)度中心的的管理命令。并作出相對應(yīng)的動作。并將本斷路器內(nèi)部的電流、電壓、三個(gè)開關(guān)的狀態(tài)等信息上報(bào)上級管理單位。
[0027]本發(fā)明通過對用電、發(fā)電、電網(wǎng)多個(gè)端口的三相電流、電壓數(shù)據(jù)采集、分析計(jì)算、再通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行防誤動和拒動，通過采集并網(wǎng)則端口和發(fā)電端口兩邊的電壓，判斷合閘條件，達(dá)到防誤合閘、防誤動、拒動的目的。
[0028]霍爾傳感器、防誤合閘閉鎖線圈、用電端口開關(guān)、脫扣線圈等采用市售商品。
[0029]雙電源并聯(lián)供電電路在整流前分兩路，整流后并聯(lián)工作，一路失電后，另一路完全可支持整個(gè)電源。穩(wěn)壓部分采用公知開關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)。
[0030]整形電路用TILl 17普通光耦進(jìn)行隔離整形。
[0031]A/D轉(zhuǎn)換用TLC2543多路高速A/D轉(zhuǎn)換芯片。
[0032]數(shù)字信號分析處理芯片采用TMS320C2000系列DSP芯片。
[0033]在DSP芯片上通過軟件實(shí)現(xiàn)
【發(fā)明內(nèi)容】
的控制功能。
【權(quán)利要求】
1.一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的檢測保護(hù)系統(tǒng)，發(fā)電端口開關(guān)接分布式發(fā)電設(shè)備，用電端口開關(guān)接負(fù)載，其特征是，包括并網(wǎng)開關(guān)、多個(gè)傳感器、電腦分析處理模塊，并網(wǎng)開關(guān)接電網(wǎng)母線，多個(gè)傳感器分別連電腦分析處理模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的檢測保護(hù)系統(tǒng)，其特征是，并網(wǎng)開關(guān)和電網(wǎng)母線之間有第一傳感器；并網(wǎng)母線裝有第一傳感器組，發(fā)電端口裝有第二傳感器組、第二傳感器、第三傳感器；用電端口裝有第三傳感器組、第四傳感器、第五傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的檢測保護(hù)系統(tǒng)，其特征是，所述第一傳感器組、第二傳感器組、第三傳感器組是霍爾傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的檢測保護(hù)系統(tǒng)，其特征是，第一傳感器、第二傳感器、第四傳感器是零序電流互感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的檢測保護(hù)系統(tǒng)，其特征是，第三傳感器、第五傳感器是漏電電流互感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的檢測保護(hù)系統(tǒng)，其特征是，電腦分析處理模塊的電源由電網(wǎng)端口電壓測量信號線和發(fā)電端口電壓測量信號線并聯(lián)提供。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的檢測保護(hù)系統(tǒng)，其特征是，并網(wǎng)開關(guān)包括多個(gè)斷路開關(guān)、防誤合閘閉鎖線圈、脫扣線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于分布式發(fā)電并網(wǎng)的檢測保護(hù)系統(tǒng)，其特征是，電腦分析處理模塊包括阻抗變換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、分析處理芯片、輸出驅(qū)動、功能設(shè)置、通信口、故障波形存貯以及顯示部分。
【文檔編號】H02H3/20GK103474959SQ201310329818
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】張恩理, 婁志林 申請人:湖南天利恩澤太陽能科技有限公司