兼容400v、10kv 、35kv多電壓等級的光伏電站防孤島測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種兼容400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試系統(tǒng)，其包括主電網(wǎng)、開關(guān)S1、分相器FXQ、第一至第三孤島測試電路、400V分布式電網(wǎng)、10KV分布式電網(wǎng)和35KV分布式電網(wǎng)；所述主電網(wǎng)經(jīng)開關(guān)S1連接分相器FXQ的輸入端，分相器FXQ的輸出端分別連接第一至第三孤島測試電路的輸入端；所述分相器FXQ包括并聯(lián)設(shè)置的第一至第三運放器YF1~YF3、單片機U、驅(qū)動裝置QD和開關(guān)S2~S7；所述第一至第三孤島測試電路的結(jié)構(gòu)均相同。本發(fā)明的優(yōu)點是利用分相器自動實現(xiàn)根據(jù)試驗電壓值與功率負荷的實際需求，對大容量交流可調(diào)模擬試驗負載的自動匹配與控制，精確提供試驗所需要的單一阻性負載、容性負載和感性負載或其組合，真實模擬設(shè)備的運行工況，充分驗證功能和性能。
【專利說明】兼容400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試 系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種兼容400V、10KV、35KV多電壓等級 的光伏電站防孤島測試系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 孤島效應(yīng)的本地檢測方法在光伏電站的應(yīng)用非常廣泛。本地檢測法一般分為兩 類：被動式檢測和主動式檢測。兩類方法各有優(yōu)缺點，需根據(jù)應(yīng)用場合選用，或同時采用。 被動式檢測方法，即通過系統(tǒng)的過壓、欠壓、過頻、欠頻保護來判斷是否發(fā)生孤島。除這些之 夕卜，被動式檢測還可以檢測輸出電壓的相位、諧波等方式來檢測孤島。主動式孤島檢測是通 過主動、定時的向電網(wǎng)施加擾動信號，再通過檢測輸出電壓的幅值、頻率、相位、諧波等方式 來檢測孤島。在正常并網(wǎng)工作狀態(tài)時，由于有電網(wǎng)電壓的箝位，小的擾動不會對輸出電壓產(chǎn) 生明顯影響；當孤島發(fā)生時，小的擾動經(jīng)過積累，對輸出電壓的作用就會顯現(xiàn)，最終被檢測 出來。通常光伏電站有不同的電壓等級，一般采用的孤島測試系統(tǒng)都無法兼容從低壓到高 壓的全部檢測范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種運行穩(wěn)定、響應(yīng)快、精度高的兼容 400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試系統(tǒng)，可以實現(xiàn)采用一套綜合設(shè)備進 行400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 一種兼容400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試系統(tǒng)包括主電網(wǎng)、開關(guān) S1、分相器FXQ、第一至第三孤島測試電路、400V分布式電網(wǎng)、10KV分布式電網(wǎng)和35KV分布 式電網(wǎng)；所述主電網(wǎng)經(jīng)開關(guān)S1連接分相器FXQ的輸入端，所述分相器FXQ的輸出端分別連 接第一至第三孤島測試電路的輸入端； 所述分相器FXQ包括并聯(lián)設(shè)置的第一至第三運放器YFf YF3、單片機U、驅(qū)動裝置QD 和開關(guān)S2飛7 ;所述第一至第三運放器YFf YF3的輸入端分別并聯(lián)在主電網(wǎng)的正、負極輸 電線兩端，所述第一至第三運放器YFf YF3的輸出端分別輸入單片機U的相應(yīng)輸入端，所 述單片機U的輸出端接驅(qū)動裝置QD的輸入端，所述驅(qū)動裝置QD的6路輸出端分別接開關(guān) S2~S7的驅(qū)動端S2'?S7' ；所述第一孤島測試電路的輸入端分別經(jīng)開關(guān)S2~S3并聯(lián)在主電 網(wǎng)的正、負極輸電線上，所述第二孤島測試電路的輸入端分別經(jīng)開關(guān)S4~S5并聯(lián)在主電網(wǎng) 的正、負極輸電線上，所述第三孤島測試電路的輸入端分別經(jīng)開關(guān)S6~S7并聯(lián)在主電網(wǎng)的 正、負極輸電線上； 所述第一孤島測試電路包括逆變器NBQ、并聯(lián)型RLC電路和開關(guān)S8?S9，所述逆變器NBQ 和開關(guān)S8組成的串聯(lián)電路和所述并聯(lián)型RLC電路和開關(guān)S9組成的串聯(lián)電路相并聯(lián)，所述 并聯(lián)電路的并聯(lián)節(jié)點為al、bl ;所述并聯(lián)節(jié)點al、bl分別經(jīng)開關(guān)S2~S3并聯(lián)在主電網(wǎng)的正、 負極輸電線上；所述第一至第三孤島測試電路的結(jié)構(gòu)均相同；所述第二孤島測試電路中的 并聯(lián)節(jié)點a2、b2分別經(jīng)開關(guān)S4&S5并聯(lián)在主電網(wǎng)的正、負極輸電線上，所述第三孤島測試電 路中的并聯(lián)節(jié)點a3、b3分別經(jīng)開關(guān)S6~S7并聯(lián)在主電網(wǎng)的正、負極輸電線上； 所述400V分布式電網(wǎng)、10KV分布式電網(wǎng)和35KV分布式電網(wǎng)分別依次通過第一至第三 孤島測試電路后與分相器FXQ的相應(yīng)端子相連接。
[0005] 其中，400V分布式電網(wǎng)通過分相器FXQ的S2和S3接入主電網(wǎng)，10KV分布式電網(wǎng) 通過分相器FXQ的S4和S5接入主電網(wǎng)，35KV分布式電網(wǎng)通過分相器FXQ的S6和S7接入 主電網(wǎng)。
[0006] 所述分相器FXQ控制S2~S7的開關(guān)狀態(tài)選擇并網(wǎng)方式，所述驅(qū)動裝置QD的相應(yīng)輸 出端分別經(jīng)開關(guān)S2~S7的驅(qū)動端S2' ~S7'驅(qū)動開關(guān)S2~S7,所述開關(guān)S2~S7為接觸器或電 磁開關(guān)。
[0007] 進一步的，所述第一至第三運放器YF1?YF3的型號為TLC2254AM。
[0008] 進一步的，所述單片機U的型號為MC9S12G。
[0009] 進一步的，所述驅(qū)動裝置QD的型號為M57962L模塊。
[0010] 進一步的，所述逆變器NBQ的型號為G-500KTL。
[0011] 進一步的，所述第一運放器YF1的采樣范圍是(T500V，當其采樣電壓大于500V時， 所述第一運放器YF1飽和，其輸出電壓為5V，其采樣精度0. 1%。
[0012] 進一步的，所述第二運放器YF2的采樣范圍是(T15KV，當其采樣電壓大于15KV時， 所述第二運放器YF2飽和，其輸出電壓為5V，其采樣精度0. 1%。
[0013] 進一步的，所述第三運放器YF3的采樣范圍是(T40KV，當其采樣電壓大于40KV時， 所述第三運放器YF3飽和，其輸出電壓為5V，其采樣精度0. 1%。
[0014] 本發(fā)明的有益效果如下： 本發(fā)明能夠利用分相器自動實現(xiàn)根據(jù)試驗電壓值與功率負荷的實際需求，對大容量交 流可調(diào)模擬試驗負載的自動匹配與控制，精確提供試驗所需要的單一阻性負載、容性負載 和感性負載或其組合，真實模擬設(shè)備的運行工況，充分驗證功能和性能，具有運算和響應(yīng)速 度快、匹配精度高、操控性好和穩(wěn)定性高等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0016] 附圖2為本發(fā)明電路原理示意圖。
[0017] 附圖3為本發(fā)明中孤島測試電路的示意圖。
[0018] 附圖4為孤島發(fā)生時的電壓變化曲線圖。

【具體實施方式】
[0019] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖 r4及具體實施例進行詳細描述。
[0020] 參照附圖廣3,本實施例中包括主電網(wǎng)、開關(guān)S1、分相器FXQ、第一至第三孤島測試 電路、400V分布式電網(wǎng)、10KV分布式電網(wǎng)和35KV分布式電網(wǎng)；所述主電網(wǎng)經(jīng)開關(guān)S1連接 分相器FXQ的輸入端，所述分相器FXQ的輸出端分別連接第一至第三孤島測試電路的輸入 端； 所述分相器FXQ包括并聯(lián)設(shè)置的第一至第三運放器YFf YF3、單片機U、驅(qū)動裝置QD 和開關(guān)S2飛7 ;所述第一至第三運放器YFf YF3的輸入端分別并聯(lián)在主電網(wǎng)的正、負極輸 電線兩端，所述第一至第三運放器YFf YF3的輸出端分別輸入單片機U的相應(yīng)輸入端，所 述單片機U的輸出端接驅(qū)動裝置QD的輸入端，所述驅(qū)動裝置QD的6路輸出端分別接開關(guān) S2~S7的驅(qū)動端S2'?S7' ；所述第一孤島測試電路的輸入端分別經(jīng)開關(guān)S2~S3并聯(lián)在主電 網(wǎng)的正、負極輸電線上，所述第二孤島測試電路的輸入端分別經(jīng)開關(guān)S4~S5并聯(lián)在主電網(wǎng) 的正、負極輸電線上，所述第三孤島測試電路的輸入端分別經(jīng)開關(guān)S6~S7并聯(lián)在主電網(wǎng)的 正、負極輸電線上； 所述第一孤島測試電路包括逆變器NBQ、并聯(lián)型RLC電路和開關(guān)S8?S9，所述逆變器NBQ 和開關(guān)S8組成的串聯(lián)電路和所述并聯(lián)型RLC電路和開關(guān)S9組成的串聯(lián)電路相并聯(lián)，所述 并聯(lián)電路的并聯(lián)節(jié)點為al、bl ;所述并聯(lián)節(jié)點al、bl分別經(jīng)開關(guān)S2~S3并聯(lián)在主電網(wǎng)的正、 負極輸電線上；所述第一至第三孤島測試電路的結(jié)構(gòu)均相同；所述第二孤島測試電路中的 并聯(lián)節(jié)點a2、b2分別經(jīng)開關(guān)S4&S5并聯(lián)在主電網(wǎng)的正、負極輸電線上，所述第三孤島測試電 路中的并聯(lián)節(jié)點a3、b3分別經(jīng)開關(guān)S6~S7并聯(lián)在主電網(wǎng)的正、負極輸電線上； 所述400V分布式電網(wǎng)、10KV分布式電網(wǎng)和35KV分布式電網(wǎng)分別依次通過第一至第三 孤島測試電路后與分相器FXQ的相應(yīng)端子相連接。
[0021] 其中，400V分布式電網(wǎng)通過分相器FXQ的S2和S3接入主電網(wǎng)，10KV分布式電網(wǎng) 通過分相器FXQ的S4和S5接入主電網(wǎng)，35KV分布式電網(wǎng)通過分相器FXQ的S6和S7接入 主電網(wǎng)。
[0022] 所述分相器FXQ控制S2~S7的開關(guān)狀態(tài)選擇并網(wǎng)方式，所述驅(qū)動裝置QD的相應(yīng)輸 出端分別經(jīng)開關(guān)S2~S7的驅(qū)動端S2' ~S7'驅(qū)動開關(guān)S2~S7,所述開關(guān)S2~S7為接觸器或電 磁開關(guān)。
[0023] 所述第一至第三運放器YF1?YF3的型號為TLC2254AM。
[0024] 所述單片機U的型號為MC9S12G。
[0025] 所述驅(qū)動裝置QD的型號為M57962L模塊。
[0026] 所述逆變器NBQ的型號為G-500KTL。
[0027] 所述第一運放器YF1的米樣范圍是0&500V，當其米樣電壓大于500V時，所述第一 運放器YF1飽和，其輸出電壓為5V，其采樣精度0. 1%。
[0028] 所述第二運放器YF2的采樣范圍是(T15KV，當其采樣電壓大于15KV時，所述第二 運放器YF2飽和，其輸出電壓為5V，其采樣精度0. 1%。
[0029] 所述第三運放器YF3的采樣范圍是(T40KV，當其采樣電壓大于40KV時，所述第三 運放器YF3飽和，其輸出電壓為5V，其采樣精度0. 1%。
[0030] 本實施例的工作過程如下： 當通過第一至第三運放器YF1?YF3進行采樣時，如果第一至第三運放器YF1?YF3均 未飽和，并且第一運放器YF1的采樣值為400V，第二運放器YF2的采樣值為400V左右，第三 運放器YF3的采樣值為400V左右，采樣精度0. 1%，說明此時主電網(wǎng)的電壓等級為400V。
[0031] 如果第一運放器YF1飽和，第二運放器YF2的采樣值為15kV，第三運放器YF3的 采樣值為15kV左右，說明此時主電網(wǎng)的電壓等級為15kV。
[0032] 如果第一運放器YF1飽和，第二運放器YF2的飽和，第三運放器YF3的采樣值為 35kV左右，說明此時主電網(wǎng)的電壓等級為35kV。
[0033] 第一至第三運放器YFf YF3將上述采樣值送入單片機U進行計算，當判斷主電網(wǎng) 電壓等級為400V，單片機U通過I/O輸出高電平，驅(qū)動裝置QD驅(qū)動開關(guān)S2開通，S3開通， 并保持S4關(guān)閉，S5關(guān)閉，S6關(guān)閉，S7關(guān)閉。
[0034] 當判斷電網(wǎng)電壓等級為15kV，單片機U通過10輸出高電平，驅(qū)動開關(guān)S4開通，S5 開通，并保持S2關(guān)閉，S3關(guān)閉，S6關(guān)閉，S7關(guān)閉。
[0035] 當判斷電網(wǎng)電壓等級為35kV，單片機U通過10輸出高電平，驅(qū)動開關(guān)S6開通，S7 開通，并保持S2關(guān)閉，S3關(guān)閉，S4關(guān)閉，S5關(guān)閉。
[0036] 切換好電壓通路后，通過主動、定時地向電網(wǎng)施加擾動信號，再通過檢測主電網(wǎng)的 電壓的幅值、頻率、相位、諧波等方式來檢測孤島。在正常并網(wǎng)工作狀態(tài)時，由于有主電網(wǎng)電 壓的箝位，小的擾動不會對輸出電壓產(chǎn)生明顯影響；當孤島發(fā)生時，小的擾動經(jīng)過積累，對 輸出電壓的作用就會顯現(xiàn)，最終被檢測出來。所述 當判斷出輸入主電網(wǎng)電壓后，進行孤島效應(yīng)測試。差模頻移檢測法是對逆變 器NBQ的輸出電流-電壓的相位運用正反饋使相位偏移并使頻率發(fā)生偏移的一 種方案，電網(wǎng)頻率不受反饋影響，所謂輸出電流-電壓是在圖3中逆變器NBQ左 邊的測試點處得到的。所述逆變器NBQ的輸出電流相位0 sms為前一周期的頻率 /與電網(wǎng)頻率JS的偏差函數(shù)：

【權(quán)利要求】
1. 一種兼容400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試系統(tǒng)，其特征在于： 其包括主電網(wǎng)、開關(guān)S1、分相器FXQ、第一至第三孤島測試電路、400V分布式電網(wǎng)、10KV分布 式電網(wǎng)和35KV分布式電網(wǎng)；所述主電網(wǎng)經(jīng)開關(guān)S1連接分相器FXQ的輸入端，所述分相器 FXQ的輸出端分別連接第一至第三孤島測試電路的輸入端； 所述分相器FXQ包括并聯(lián)設(shè)置的第一至第三運放器YFfYF3、單片機U、驅(qū)動裝置QD和開關(guān)S2飛7 ;所述第一至第三運放器YFfYF3的輸入端分別并聯(lián)在主電網(wǎng)的正、負極輸 電線兩端，所述第一至第三運放器YFfYF3的輸出端分別輸入單片機U的相應(yīng)輸入端，所 述單片機U的輸出端接驅(qū)動裝置QD的輸入端，所述驅(qū)動裝置QD的6路輸出端分別接開關(guān) S2~S7的驅(qū)動端S2'?S7' ；所述第一孤島測試電路的輸入端分別經(jīng)開關(guān)S2~S3并聯(lián)在主電 網(wǎng)的正、負極輸電線上，所述第二孤島測試電路的輸入端分別經(jīng)開關(guān)S4~S5并聯(lián)在主電網(wǎng) 的正、負極輸電線上，所述第三孤島測試電路的輸入端分別經(jīng)開關(guān)S6~S7并聯(lián)在主電網(wǎng)的 正、負極輸電線上； 所述第一孤島測試電路包括逆變器NBQ、并聯(lián)型RLC電路和開關(guān)S8?S9,所述逆變器NBQ和開關(guān)S8組成的串聯(lián)電路和所述并聯(lián)型RLC電路和開關(guān)S9組成的串聯(lián)電路相并聯(lián)，所述 并聯(lián)電路的并聯(lián)節(jié)點為al、bl;所述并聯(lián)節(jié)點al、bl分別經(jīng)開關(guān)S2~S3并聯(lián)在主電網(wǎng)的正、 負極輸電線上；所述第一至第三孤島測試電路的結(jié)構(gòu)均相同；所述第二孤島測試電路中的 并聯(lián)節(jié)點a2、b2分別經(jīng)開關(guān)S4&S5并聯(lián)在主電網(wǎng)的正、負極輸電線上，所述第三孤島測試電 路中的并聯(lián)節(jié)點a3、b3分別經(jīng)開關(guān)S6~S7并聯(lián)在主電網(wǎng)的正、負極輸電線上； 所述400V分布式電網(wǎng)、10KV分布式電網(wǎng)和35KV分布式電網(wǎng)分別依次通過第一至第三 孤島測試電路后與分相器FXQ的相應(yīng)端子相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼容400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試系 統(tǒng)，其特征在于：所述第一至第三運放器YFfYF3的型號為TLC2254AM。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼容400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試系 統(tǒng)，其特征在于：所述單片機U的型號為MC9S12G。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼容400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試系 統(tǒng)，其特征在于：所述驅(qū)動裝置QD的型號為M57962L模塊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼容400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試系 統(tǒng)，其特征在于：所述逆變器NBQ的型號為G-500KTL。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼容400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試系 統(tǒng)，其特征在于：所述開關(guān)S2~S7為接觸器或電磁開關(guān)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼容400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試系 統(tǒng)，其特征在于：所述第一運放器YF1的采樣范圍是(T500V，當其采樣電壓大于500V時，所 述第一運放器YF1飽和，其輸出電壓為5V，其采樣精度0. 1%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼容400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試系 統(tǒng)，其特征在于：所述第二運放器YF2的采樣范圍是(T15KV，當其采樣電壓大于15KV時，所 述第二運放器YF2飽和，其輸出電壓為5V，其采樣精度0. 1%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼容400V、10KV、35KV多電壓等級的光伏電站防孤島測試系 統(tǒng)，其特征在于：所述第三運放器YF3的采樣范圍是(T40KV，當其采樣電壓大于40KV時，所 述第三運放器YF3飽和，其輸出電壓為5V，其采樣精度0. 1%。
【文檔編號】H02S50/00GK104378066SQ201410738534
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】胡文平, 王磊, 段曉波, 賈京華, 周文 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院, 河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗所