一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于微電網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)。具體說是涉及風(fēng)電、光伏及儲能裝置，是一種基于數(shù)據(jù)采集及分析技術(shù)的微電網(wǎng)諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)。本發(fā)明主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲分析模塊和諧波信息顯示控制模塊構(gòu)成；其中數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)存儲分析模塊相連接，數(shù)據(jù)存儲分析模塊與諧波信息顯示控制模塊相連接。本發(fā)明可以充分利用微電網(wǎng)諧波源獨立分布的特點，有效控制微電網(wǎng)內(nèi)諧波電流水平，提高微電網(wǎng)用戶的供電質(zhì)量，減少諧波對微電網(wǎng)內(nèi)敏感設(shè)備的損害，增加設(shè)備使用壽命，保證微電網(wǎng)送出電力的電能質(zhì)量，提高微電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電效益。在含較多電力電子設(shè)備的微電網(wǎng)工程中具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】—種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)。具體說是涉及風(fēng)電、光伏及儲能裝置，是一種基于數(shù)據(jù)采集及分析技術(shù)的微電網(wǎng)諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益突出，積極接納可再生清潔能源，推進(jìn)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，已經(jīng)成為世界各國有效應(yīng)對環(huán)境和資源危機(jī)主要途徑。隨著風(fēng)電技術(shù)、光伏技術(shù)及儲能技術(shù)的快速發(fā)展，微電網(wǎng)成為清潔能源領(lǐng)域的一個重要組成部分，不同國家都在積極開展微電網(wǎng)的相關(guān)研究，我國能源供應(yīng)壓力大，開展微電網(wǎng)技術(shù)研究對我國具有重要意義。目前國內(nèi)已經(jīng)建成了多個微電網(wǎng)示范工程及重點實驗室，將為我國微電網(wǎng)的研究和發(fā)展提供寶貴的技術(shù)支撐和實踐經(jīng)驗。
[0003]微電網(wǎng)接入大電網(wǎng)的首要問題就是電能質(zhì)量，微電網(wǎng)中大量使用的電力電子設(shè)備容易引發(fā)諧波問題。諧波超過標(biāo)準(zhǔn)的微電網(wǎng)不允許接入大電網(wǎng)，同時諧波過高也會導(dǎo)致微電網(wǎng)用戶設(shè)備損壞，電力電子設(shè)備工作不穩(wěn)定。雖然目前微電網(wǎng)都已安裝濾波裝置，但是當(dāng)濾波裝置故障或者運(yùn)行微電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化，微電網(wǎng)的諧波問題將失去控制能力，導(dǎo)致微網(wǎng)將長時間無法正常運(yùn)行。微電網(wǎng)中的諧波源主要是各電力電子設(shè)備，由于設(shè)備質(zhì)量參差不齊及運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)的不同，電力電子設(shè)備引起的諧波問題是差別較大的。因此，有必要開發(fā)一套微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)，當(dāng)微電網(wǎng)的諧波越限時合理切除諧波源，保證用戶用電質(zhì)量及微電網(wǎng)整體效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對上述微電網(wǎng)存在的技術(shù)問題，提供了一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)。目的是為了減少微電網(wǎng)諧波超標(biāo)時由于禁止并網(wǎng)運(yùn)行的損失，提高微電網(wǎng)用戶的電能質(zhì)量，設(shè)計出一種即能保證用戶用電質(zhì)量，又能最大限度的保證微電網(wǎng)效益的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲分析模塊和諧波信息顯示控制模塊構(gòu)成；其中數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)存儲分析模塊相連接，數(shù)據(jù)存儲分析模塊與諧波信息顯示控制模塊相連接。
[0007]所述的數(shù)據(jù)采集模塊由電壓、電流互感器、合并單元及GPS同步授時裝置構(gòu)成；電壓、電流互感器接在220V母線與風(fēng)機(jī)、光伏、儲能各微電源支路之間，合并單元分別與電壓、電流互感器、GPS同步授時裝置、數(shù)據(jù)存儲分析模塊相連，GPS同步授時裝置與各合并單元相連。
[0008]所述的的數(shù)據(jù)采集模塊采用合并單元，將電壓、電流互感器采集的模擬信號進(jìn)行同步采樣后經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，以數(shù)字量形式依照IEC61850規(guī)約通過光纖傳送給數(shù)據(jù)存儲分析模塊，避免了模擬量信息傳輸過程中諧波信號含量的較大偏差變化。
[0009]所述的數(shù)據(jù)存儲分析模塊將各合并單元傳送來的同一時標(biāo)下的電氣量信息進(jìn)行存儲，將數(shù)字信號進(jìn)行離散傅里葉變換后通過一根光纖送至諧波信息顯示控制模塊，減少光纖數(shù)量降低投資。
[0010]所述的諧波信息顯示控制模塊將數(shù)據(jù)存儲分析模塊傳送來的數(shù)據(jù)，通過顯示器依據(jù)不同諧波源監(jiān)測點進(jìn)行展示、監(jiān)視及報警。
[0011]所述的諧波信息顯示控制模塊將各監(jiān)測點諧波信息通過人機(jī)交互界面進(jìn)行顯示，并按照諧波控制計算流程對各次諧波進(jìn)行綜合分析，得出需要切除的諧波源，并給該諧波源對應(yīng)的同期裝置發(fā)出離網(wǎng)信號，同期裝置收到諧波信息顯示控制模塊發(fā)出控制信號后，給與其相連的并網(wǎng)開關(guān)發(fā)出斷開指令，并網(wǎng)開關(guān)收到斷開信號后完成諧波源切除。
[0012]所述的諧波控制計算流程的具體實施步驟如下:
[0013]步驟1:操作人員輸入需要限制的諧波電流次數(shù)及交流母線處的短路容量；
[0014]步驟2:計算各 次諧波電流允許值，得出監(jiān)測數(shù)據(jù)中超出允許值的諧波次數(shù)XI，X2，X3……Xm ；m為超出允許值諧波次數(shù)的數(shù)量；
[0015]步驟3:計算各監(jiān)測點Xl次諧波電流與該監(jiān)測點基波電流值的比值[Jll，J21，J31……Jnl];其中:n為監(jiān)測點個數(shù)，Jnl為第η個監(jiān)測點Xl次諧波電流與該監(jiān)測點基波電流的比值；
[0016]步驟4:重復(fù)步驟3完成Χ2，Χ3……Xm各次諧波的計算，得出各監(jiān)測點Χ2，Χ3……次諧波電流與基波電流的比值:[J12，J22，J32……Jn2] ；[J13, J23，J33……Jn3]等；
[0017]步驟5:分別計算母線送出線路中XI，X2，X3……Xm次諧波電流的含有率，得出各次諧波電流權(quán)重Yl，Y2，Y3……Ym。(其中Ym = IxmA1, Ixm為第m個諧波電流方均根值，I1為基波電流方均根值)；
[0018]步驟6:計算各監(jiān)測點綜合評估值。Z1，12, Z3……Zn ;其中Zn =Yl*Jnl+Y2*Jn2+......Ym^Jnm ；
[0019]步驟7:對各監(jiān)測點的綜合評估值進(jìn)行排序，給綜合評估值最大的監(jiān)測點對應(yīng)的同期裝置發(fā)出切斷控制信號。
[0020]本發(fā)明考慮微電網(wǎng)內(nèi)的諧波源特點建立了檢測控制系統(tǒng)，其有益效果及優(yōu)點是:
[0021]1.諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)的建立，可以保障微電網(wǎng)內(nèi)諧波在標(biāo)準(zhǔn)限定范圍內(nèi)，保障用戶用電安全，減少設(shè)備損壞發(fā)生，提高用戶及微電網(wǎng)內(nèi)諧波敏感設(shè)備使用壽命。
[0022]2.當(dāng)發(fā)生諧波越限時，可以快速給出諧波限制策略，降低微電網(wǎng)內(nèi)諧波電流值，恢復(fù)微電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電,減少微電網(wǎng)損失。
[0023]3.監(jiān)視微電網(wǎng)內(nèi)各電力電子設(shè)備產(chǎn)生的諧波，可以發(fā)現(xiàn)電力電子設(shè)備運(yùn)行中的異?，F(xiàn)象，及時消缺可以避免嚴(yán)重設(shè)備損壞事故發(fā)生。
[0024]4.建立諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)，可以減少微電網(wǎng)對系統(tǒng)諧波的影響，對微電網(wǎng)的發(fā)展和推廣也有重要意義。
[0025]本發(fā)明適用于含有較多電力電子設(shè)備的微電網(wǎng)工程，尤其適用位于高新技術(shù)區(qū)的微電網(wǎng)示范工程，充分考慮到微電網(wǎng)諧波源的分布特點和重要用戶對電能質(zhì)量的需求，對于促進(jìn)清潔能源并網(wǎng)、提高供電質(zhì)量都有積極的現(xiàn)實意義，具有良好的應(yīng)用前景。【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。
[0027]圖中:小型風(fēng)機(jī)1，小型光伏2，儲能單元3，合并單元4，GPS同步授時裝置5，并網(wǎng)開關(guān)6，電壓、電流互感器7，數(shù)據(jù)存儲分析模塊8，諧波信息顯示控制模塊9，同期裝置10。
[0028]下面結(jié)合本發(fā)明的具體實施例和附圖，對本發(fā)明加以詳細(xì)描述。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明是一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)。如圖1所示，圖1為本發(fā)明系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。它主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲分析模塊和諧波信息顯示控制模塊構(gòu)成；其中數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)存儲分析模塊相連接，數(shù)據(jù)存儲分析模塊與諧波信息顯示控制模塊相連接。
[0030]數(shù)據(jù)采集模塊采用GPS同步授時裝置給各合并單元提供統(tǒng)一時鐘信號。
[0031]數(shù)據(jù)采集模塊由電壓、電流互感器7、合并單元4、GPS同步授時裝置5構(gòu)成；電壓、電流互感器7接在220V母線與風(fēng)機(jī)1、光伏2、儲能3各微電源支路之間，合并單元4分別與電壓、電流互感器7、GPS同步授時裝置5、數(shù)據(jù)存儲分析模塊8相連，GPS同步授時裝置5與各合并單元4相連。
[0032]數(shù)據(jù)采集模塊在小型風(fēng)機(jī)1、小型光伏2、儲能單元3的出口處及送出線路處都安裝了電壓、電流互感器7，采集電氣量信息送至合并單元4，合并單元4根據(jù)GPS同步授時裝置5進(jìn)行同步采樣后將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送至數(shù)據(jù)存儲分析模塊。
[0033]數(shù)據(jù)采集模塊重點在各微電源的出口處及送出線路出口處都安裝了電壓、電流互感器7實現(xiàn)對微電網(wǎng)諧波源的全面測量，各微電源包括:小型風(fēng)機(jī)1、小型光伏2、儲能單元3。
[0034]所述的的數(shù)據(jù)采集模塊具體是采用合并單元4，將電壓、電流互感器7采集的模擬信號進(jìn)行同步采樣后經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，以數(shù)字量形式依照IEC61850規(guī)約通過光纖傳輸給數(shù)據(jù)存儲分析模塊8，避免了模擬量信息傳輸過程中諧波信號含量的較大偏差變化。
[0035]數(shù)據(jù)存儲分析模塊8將各合并單元4傳送來的具有同一時標(biāo)的電氣量信息進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，同時將合并單元4傳送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行離散傅里葉變換后通過光纖傳送給諧波信息顯示控制模塊。采用數(shù)據(jù)存儲分析模塊將各合并單元4傳送來的數(shù)據(jù)處理后通過一根光纖送至諧波信息顯示控制模塊9，達(dá)到減少光纖數(shù)量，降低投資的目的。
[0036]所述的諧波信息顯示控制模塊9將數(shù)據(jù)存儲分析模塊8傳送來的數(shù)據(jù)，通過顯示器依據(jù)不同諧波源監(jiān)測點進(jìn)行展示、監(jiān)視及報警。
[0037]諧波信息顯示控制模塊9接收數(shù)據(jù)存儲分析模塊傳送的數(shù)據(jù)后，將各監(jiān)測點諧波信息通過人機(jī)交互界面進(jìn)行顯示，并按照諧波控制計算流程對各次諧波進(jìn)行綜合分析，得出需要切除的諧波源，并給該諧波源對應(yīng)的同期裝置10發(fā)出離網(wǎng)信號，同期裝置收到諧波信息顯示控制模塊發(fā)出控制信號后，給與其相連的并網(wǎng)開關(guān)6發(fā)出斷開指令，并網(wǎng)開關(guān)收到斷開信號后完成諧波源切除。
[0038]諧波信息顯示控制模塊9的諧波控制計算流程的具體實施步驟如下:
[0039]步驟1:操作人員輸入需要限制的諧波電流次數(shù)及交流母線處的短路容量。
[0040]步驟2:計算各次諧波電流允許值，得出監(jiān)測數(shù)據(jù)中超出允許值的諧波次數(shù)XI，X2，X3……Xm。(m為超出允許值諧波次數(shù)的數(shù)量)
[0041]步驟3:計算各監(jiān)測點Xl次諧波電流與該監(jiān)測點基波電流值的比值[Jll，J21，J31……Jnl]。(其中，η為監(jiān)測點個數(shù)，Jnl為第η個監(jiān)測點Xl次諧波電流與該監(jiān)測點基波電流的比值)。
[0042]步驟4:重復(fù)步驟3完成Χ2，Χ3……Xm各次諧波的計算，得出各監(jiān)測點Χ2，Χ3……次諧波電流與基波電流的比值:[J12，J22，J32……Jn2] ；[J13, J23，J33……Jn3]等。
[0043]步驟5:分別計算母線送出線路中XI，X2，X3……Xm次諧波電流的含有率，得出各次諧波電流權(quán)重Yl，Y2，Y3……Ym。(其中Ym = IxmA1, Ixm為第m個諧波電流方均根值，I1為基波電流方均根值)。
[0044]步驟6:計算各監(jiān)測點綜合評估值。Z1，12, Z3……Zn(其中Zn =Yl*Jnl+Y2*Jn2+......Ym*Jnm)。
[0045] 步驟7:對各監(jiān)測點的綜合評估值進(jìn)行排序，給綜合評估值最大的監(jiān)測點對應(yīng)的同期裝置發(fā)出切斷控制信號。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于:它主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲分析模塊和諧波信息顯示控制模塊構(gòu)成；其中數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)存儲分析模塊相連接，數(shù)據(jù)存儲分析模塊與諧波信息顯示控制模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集模塊由電壓、電流互感器(7)、合并單元(4)及GPS同步授時裝置(5)構(gòu)成；電壓、電流互感器(7)接在220V母線與風(fēng)機(jī)(I)、光伏(2)、儲能(3)各微電源支路之間，合并單元(4)分別與電壓、電流互感器(7)、GPS同步授時裝置(5)、數(shù)據(jù)存儲分析模塊(8)相連，GPS同步授時裝置(5)與各合并單元(4)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的的數(shù)據(jù)采集模塊采用合并單元(4)，將電壓、電流互感器(7)采集的模擬信號進(jìn)行同步采樣后經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，以數(shù)字量形式依照IEC61850規(guī)約通過光纖傳送給數(shù)據(jù)存儲分析模塊(8)，避免了模擬量信息傳輸過程中諧波信號含量的較大偏差變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)存儲分析模塊(8)將各合并單元(4)傳送來的同一時標(biāo)下的電氣量信息進(jìn)行存儲，將數(shù)字信號進(jìn)行離散傅里葉變換后通過一根光纖送至諧波信息顯示控制模塊(9)，減少光纖數(shù)量降低投資。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的諧波信息顯示控制模塊(9)將數(shù)據(jù)存儲分析模塊(8)傳送來的數(shù)據(jù)，通過顯示器依據(jù)不同諧波源監(jiān)測點進(jìn)行展示、監(jiān)視及報警。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的諧波信息顯示控制模塊(9)將各監(jiān)測點諧波信息通過人機(jī)交互界面進(jìn)行顯示，并按照諧波控制計算流程對各次諧波進(jìn)行綜合分析，得出需要切除的諧波源，并給該諧波源對應(yīng)的同期裝置(10)發(fā)出離網(wǎng)信號，同期裝置收到諧波信息顯示控制模塊發(fā)出控制信號后，給與其相連的并網(wǎng)開關(guān)(6)發(fā)出斷開指令，并網(wǎng)開關(guān)收到斷開信號后完成諧波源切除。
7.根據(jù)權(quán)利要求書5所述的一種基于多電源微電網(wǎng)的諧波監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的諧波控制計算流程的具體實施步驟如下: 步驟1:操作人員輸入需要限制的諧波電流次數(shù)及交流母線處的短路容量； 步驟2:計算各次諧波電流允許值，得出監(jiān)測數(shù)據(jù)中超出允許值的諧波次數(shù)XI，X2，X3……Xm ；m為超出允許值諧波次數(shù)的數(shù)量； 步驟3:計算各監(jiān)測點Xl次諧波電流與該監(jiān)測點基波電流值的比值[Jl I，J21，J31……Jnl];其中:n為監(jiān)測點個數(shù)，Jnl為第η個監(jiān)測點Xl次諧波電流與該監(jiān)測點基波電流的比值； 步驟4:重復(fù)步驟3完成Χ2，Χ3……Xm各次諧波的計算，得出各監(jiān)測點Χ2，Χ3……次諧波電流與基波電流的比值:[J12，J22，J32……Jn2] ；[J13, J23，J33……Jn3]等； 步驟5:分別計算母線送出線路中XI，X2，X3……Xm次諧波電流的含有率，得出各次諧波電流權(quán)重Y1，Y2，Y3……Ym。(其中Ym= IailA1, Iail為第m個諧波電流方均根值，I1為基波電流方均根值)；
步驟6:計算各監(jiān)測點綜合評估值。Z1，Z2，Z3……Zn ;其中Zn = Yl*Jnl+Y2*Jn2+……Ym氺Jnm ；步驟7:對各 監(jiān)測點的綜合評估值進(jìn)行排序，給綜合評估值最大的監(jiān)測點對應(yīng)的同期裝置發(fā)出切斷控制信號。
【文檔編號】H02J3/38GK103956827SQ201410164660
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】禹加, 孫峰, 朱鈺, 王剛, 程緒可, 張釗, 董鶴楠, 白雪 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院