本發(fā)明涉及一種用于小型分布式光伏電站的并網(wǎng)接口裝置，屬于智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

以分布式光伏發(fā)電為代表的分布式電源在我國發(fā)展很快，特別是國家能源局、國務(wù)院扶貧辦對光伏扶貧工程的實施推動。以分布式光伏扶貧項目為例，其大多為裝機總?cè)萘?kW～400kW、接入380V系統(tǒng)的小型分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，具有資源分散、密度高、用戶類型多、局部地區(qū)光伏發(fā)電量的滲透率高等特點。這些小型分布式光伏的并網(wǎng)接入對電網(wǎng)安全、管理調(diào)度、運行維護等多個方面提出嚴峻挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，對于光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)接口設(shè)備簡陋，大多由不可控塑殼斷路器、電能表、防雷設(shè)備自行拼湊而成，沒有任何質(zhì)量檢驗、測試不標準。如申請?zhí)枮?01520881832.9的中國專利文獻“一種用于分布式光伏電站方向過流保護的接入結(jié)構(gòu)”，公開了一種并網(wǎng)側(cè)的接口裝置，其僅僅是通過并網(wǎng)斷路器、隔離開關(guān)和浪涌保護器組成的并網(wǎng)接口裝置，并沒有對過流、欠壓、并網(wǎng)時的孤島進行檢測和保護，由于并網(wǎng)設(shè)備的簡陋并不能實現(xiàn)多功能的保護，使得保護并不全面，即對存在隱患的問題不能全面的進行檢測及保護，其并不能適應(yīng)電網(wǎng)運營管理部門對其接入及運行的管理要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于小型分布式光伏電站的并網(wǎng)接口裝置，用以現(xiàn)有技術(shù)中的小型分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口設(shè)備簡陋、保護不全面、不可控等的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于小型分布式光伏電站的并網(wǎng)接口裝置，包括八個并網(wǎng)接口裝置方案：

并網(wǎng)接口裝置方案一：該裝置包括串接在電網(wǎng)側(cè)與光伏側(cè)之間主回路上的并網(wǎng)斷路器和電流采集模塊，主回路上連接有通過浪涌空開連接的浪涌保護器，還包括用于實現(xiàn)保護測控、電能質(zhì)量在線監(jiān)測功能的智能終端模塊、用于提供電源的供電電源模塊和用于主動孤島檢測的專用低頻電源及檢測回路模塊；

所述浪涌保護器一輸出端與智能終端模塊的輸入端連接，另一輸出端接地；

所述智能終端具有電壓檢測端口，該電壓檢測端口對應(yīng)連接光伏側(cè)并采集三相電壓信號，還具有取樣端口，該取樣端口連接電網(wǎng)側(cè)并采集至少一相電壓信號；還具有信號輸入端口，該信號輸入端口連接所述電流采集模塊并采集電流采集模塊的輸出信號；還設(shè)置有脫扣控制端口，該脫扣控制端口與并網(wǎng)斷路器連接；還設(shè)置有電流電壓檢測輸入端口，該電流電壓檢測輸入端口與專用低頻電源及檢測回路模塊的一輸出端連接；專用低頻電源及檢測回路模塊的輸入端與電網(wǎng)側(cè)連接。

并網(wǎng)接口裝置方案二：在并網(wǎng)接口裝置方案一的基礎(chǔ)上，所述智能終端模塊還包括內(nèi)置的CPU單元、模擬量變換單元和GPRS無線通信模塊；所述智能終端模塊將電壓檢測端口和取樣端口采集到的電壓信號引至模擬量變換單元以及將信號輸入端口采集到的輸出信號引至CPU單元。

并網(wǎng)接口裝置方案三：在并網(wǎng)接口裝置方案二的基礎(chǔ)上，所述智能終端模塊經(jīng)邏輯判別后通過脫扣控制端口控制并網(wǎng)斷路器的脫扣線圈動作。

并網(wǎng)接口裝置方案四：在并網(wǎng)接口裝置方案二的基礎(chǔ)上，所述智能終端模塊還具有合閘控制端口，智能終端模塊經(jīng)邏輯判別后通過合閘控制端口控制并網(wǎng)斷路器的合閘線圈動作。

并網(wǎng)接口裝置方案五：在并網(wǎng)接口裝置方案一的基礎(chǔ)上，所述電流采集模塊為外置三相穿心式精密電流變換器，用于將采集的電流信號轉(zhuǎn)換為小電壓信號上傳至智能終端模塊。

并網(wǎng)接口裝置方案六：在并網(wǎng)接口裝置方案一的基礎(chǔ)上，所述供電電源模塊可引入電網(wǎng)側(cè)交流電壓、光伏側(cè)交流電壓以及輔助交流電源實現(xiàn)裝置供電，電網(wǎng)側(cè)作為第一優(yōu)先冗余電源，光伏側(cè)作為第二冗余電源、輔助電源作為第三冗余電源，并通過內(nèi)置供電切換回路實現(xiàn)三路供電電源的無縫隙切換。

并網(wǎng)接口裝置方案七：在并網(wǎng)接口裝置方案一的基礎(chǔ)上，還包括人機交互模塊，所述人機交互模塊的輸入端與智能終端模塊的信號輸出端連接。

并網(wǎng)接口裝置方案八：在并網(wǎng)接口裝置方案一的基礎(chǔ)上，所述主回路上串設(shè)在電網(wǎng)側(cè)與光伏側(cè)之間的并網(wǎng)斷路器和電流采集模塊采用銅排方式排列。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明將小型分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)所需的開關(guān)設(shè)備、保護測控智能終端模塊等集成在一個裝置中，具備電能質(zhì)量監(jiān)測等功能，解決了目前并網(wǎng)設(shè)備簡陋、保護不全面以及不可控等的弊端，有利于實現(xiàn)小型分布式光伏發(fā)電接入電網(wǎng)的即插即用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明小型分布式光伏電站并網(wǎng)接口裝置的應(yīng)用A地點示意圖；

圖2為本發(fā)明小型分布式光伏電站并網(wǎng)接口裝置的應(yīng)用B地點示意圖；

圖3為本發(fā)明并網(wǎng)接口裝置的電氣原理圖；

圖4為本發(fā)明并網(wǎng)接口裝置的裝置內(nèi)部布置圖；

圖5為本發(fā)明并網(wǎng)接口裝置的供電電源模塊的切換回路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

本發(fā)明的一種用于小型分布式光伏電站的并網(wǎng)接口裝置，包括串接在電網(wǎng)側(cè)與光伏側(cè)之間主回路上的并網(wǎng)斷路器和電流采集模塊，主回路上還通過浪涌空開連接的浪涌保護器，還包括用于實現(xiàn)保護測控、電能質(zhì)量在線監(jiān)測功能的智能終端模塊、用于提供電源的供電電源模塊和專用低頻電源及檢測回路模塊。對于接入公共電網(wǎng)380V配電室、用戶380V配電箱、統(tǒng)購統(tǒng)銷的小型分布式光伏發(fā)電，并網(wǎng)接口裝置可裝設(shè)在圖1中的A虛線框處的并網(wǎng)點；對于接入380V用戶配電箱、配電室、自發(fā)自用/余量上網(wǎng)的小型分布式光伏發(fā)電，并網(wǎng)接口裝置可裝設(shè)在圖2中B虛線框處的公共連接點處。

如圖3和4所示，本發(fā)明的并網(wǎng)接口裝置主要包括：串接在電網(wǎng)側(cè)與光伏側(cè)之間的主回路上的并網(wǎng)斷路器2和電流采集模塊3，供電電源模塊6、智能終端模塊5、浪涌空開11、浪涌保護器12、智能電表13、人機交互模塊15和內(nèi)置于智能終端5的GPRS模塊14，還包括20HZ低頻電源7、接地保護電阻8、接地小變壓器9、小型三相Y/Δ變壓器10的專用低頻電源及檢測回路模塊。

其中，主回路上的并網(wǎng)斷路器2的觸頭一側(cè)連接電網(wǎng)側(cè)接線端1，另一側(cè)通過電流采集模塊3與光伏側(cè)接線端4連接；智能終端模塊5還包括電壓檢測端口，該電壓檢測端口對應(yīng)連接光伏側(cè)并采集三相電壓信號，還具有取樣端口，該取樣端口連接電網(wǎng)側(cè)并至少采集一相電壓信號；還具有信號輸入端口，該信號輸入端口連接所述電流采集模塊并采集電流采集模塊的輸出信號；還設(shè)置有脫扣控制端口；該脫扣控制端口與并網(wǎng)斷路器連接；還設(shè)置有電流電壓檢測輸入端口，該電流電壓檢測輸入端口與專用低頻電源及檢測回路模塊的輸出端連接；同時，專用低頻電源及檢測回路模塊的輸入端與電網(wǎng)側(cè)連接。

本發(fā)明中的智能終端模塊5還包括內(nèi)置的CPU單元、模擬量變換單元和GPRS無線通信模塊。

本發(fā)明中的智能終端模塊5的取樣端口與電網(wǎng)側(cè)連接，采集電網(wǎng)側(cè)的單相電壓，電壓檢測端口與光伏側(cè)連接，采集光伏側(cè)三相電壓，其采樣頻率為3200Hz；智能終端模塊5將電壓檢測端口和取樣端口采集到的電壓信號直接引至內(nèi)置的模擬量變換單元；同時，智能終端模塊5的信號輸入端口與電流采集模塊3連接，并將電流采集模塊的輸出信號直接引入智能終端模塊5內(nèi)置的CPU單元進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將采集到的所有信號進行邏輯判別后，智能終端模塊5的脫扣控制端口通過脫扣開出信號控制并網(wǎng)斷路器的脫扣線圈動作，實現(xiàn)故障隔離及遙控操作。

其中，本發(fā)明中的專用低頻電源及檢測回路模塊中的小型三相Y/Δ變壓器10直接接在380V電網(wǎng)側(cè)，實現(xiàn)低頻電流在并網(wǎng)點的注入，并通過接地小變壓器9與20HZ電源7與智能終端模塊5的輸入端相連，智能終端模塊5通過直接采集檢測回路中的低頻電流、電壓信號，實現(xiàn)主動式孤島檢測。同時，接地小變壓器9的一端通過接地保護電阻8接地，實現(xiàn)了接地小變壓器的接地保護。

本發(fā)明中的供電電源模塊6的供電輸出端與智能終端模塊5連接，兩輸入端與并網(wǎng)斷路器的觸頭兩側(cè)的電網(wǎng)側(cè)、光伏側(cè)連接，供電電源模塊6為智能終端模塊5提供電源；浪涌保護器的輸出端與智能終端模塊5連接，另一輸出端接地，其輸入端通過浪涌空開11與分布式光伏側(cè)接線端連接，用于對電流過大時的保護。

本發(fā)明中的并網(wǎng)接口裝置的供電電源模塊是用于實現(xiàn)三路供電電源的切換，即在380V交流電網(wǎng)側(cè)、380V光伏側(cè)以及輔助交流電源三者之中選取，通過專用供電回路實現(xiàn)供電電源的自動切換。如圖5所示，電源16是直接引入380V交流電網(wǎng)側(cè)電壓作為供電電源模塊的第一優(yōu)先冗余電源，電源17是引入分布式光伏側(cè)交流電壓作為供電電源模塊的第二冗余電源，電源18是直接引入交流220V輔助電源作為供電電源模塊的第三冗余電源，當(dāng)雙電源供電均掉電時，第三冗余電源自動投入，并通過內(nèi)置供電切換回路實現(xiàn)三路供電電源的無縫隙切換。

電源供電切換回路的工作原理如下：當(dāng)電源16有電時，繼電器J3動作，繼電器J3進行觸點轉(zhuǎn)換，J3常開觸點閉合，J3常閉觸點打開，電源17回路由于J3常閉觸點打開而斷開，同時J1常閉觸點保持閉合，繼電器J2動作，J2常開觸點閉合，實現(xiàn)電源16的單獨供電，同時J2常閉觸點打開，閉鎖輔助電源回路。當(dāng)電源17有電時，J3常閉觸點保持閉合，J3常開觸點保持打開，繼電器J4得電進行動作并進行觸點轉(zhuǎn)換，J4常開觸點閉合，J4常閉觸點打開，閉鎖電源16回路，同時J1常閉觸點保持閉合，繼電器J2動作，J2常開觸點閉合，最終實現(xiàn)電源17的單獨供電，同時J2常閉觸點打開，閉鎖輔助電源回路。當(dāng)電源18的交流220V輔助電源存在時，圖4的中繼電器J1動作，繼電器J1常開觸點閉合、J1常閉觸點打開，電源16、電源17的供電回路都斷開，繼電器J2常閉觸點閉合、J2常開觸點打開，即只有輔助電源完成系統(tǒng)供電，實現(xiàn)了三路供電電源的無縫隙切換。同時，設(shè)置閉鎖繼電器防止任兩路電源同時供電。

本發(fā)明中的供電電源模塊不僅可以進行交流供電，還設(shè)置了通過整流橋的逆變電路將交流電壓轉(zhuǎn)換成為直流電壓進行直流供電，即直流供電的±220V直流電源為需直流供電的模塊供電，如為智能終端模塊5、并網(wǎng)斷路器脫扣線圈提供電源，交流供電的220V交流電源為需交流供電的模塊供電，如為20HZ低頻電源模塊7、并網(wǎng)斷路器2的電操作機構(gòu)提供工作電源。同時還可以通過限流電阻給儲能電容充電，當(dāng)失去全部外部交流電源時，儲能電容放電，可以為智能終端和并網(wǎng)斷路器脫扣線圈提供電源，保證失壓后延時10秒跳閘。

本發(fā)明中的智能終端模塊5還具有合閘控制端口，當(dāng)需要進行合閘時，智能終端模塊5經(jīng)邏輯判別后通過合閘控制端口控制并網(wǎng)斷路器的合閘線圈動作。

本發(fā)明中的并網(wǎng)斷路器2具有明顯開斷指示、具備開斷故障電流能力。智能終端模塊5可以直接控制并網(wǎng)斷路器2動作，也可以通過控制接觸器或繼電器，來實現(xiàn)并網(wǎng)斷路器的動作。同時，并網(wǎng)斷路器2配置電操作機構(gòu)實現(xiàn)遠方或就地遙控合閘。

同時，本發(fā)明中的智能終端模塊5中的GPRS無線通信模塊14主要依托GPRS網(wǎng)絡(luò)，將智能終端采集的并網(wǎng)狀態(tài)、電壓、電流、有功功率、無功功率、電流不平衡度、總諧波畸變率、日發(fā)電量、累計發(fā)電量等綜合信息上送電網(wǎng)運營管理部門，進行實時的監(jiān)控。

本發(fā)明中的人機交互模塊15與智能終端模塊5的信號輸出端相連接，并設(shè)置在裝置面板上，采用7英寸電阻觸摸顯示屏，正常運行時顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)、累計電量、電價等信息，可實現(xiàn)觸摸操作和按鈕操作斷路器。

本發(fā)明中的用于檢測電量的智能電表13的輸入端接入光伏側(cè)，另一輸入端與電流采集模塊的輸出端連接，對三相電壓與電流進行實時的采集，便于進行電能質(zhì)量監(jiān)測。

本發(fā)明的電流采集模塊可以采用外置三相穿心式精密電流變換器，用于將采集的電流信號轉(zhuǎn)換為小電壓信號，并將小電壓信號作為輸出信號上傳至智能終端模塊。

本發(fā)明的380V電網(wǎng)側(cè)電壓通過電纜接入主回路上的并網(wǎng)接口裝置的電網(wǎng)側(cè)接線端，經(jīng)過具備電操作功能的并網(wǎng)斷路器2、電流采集模塊3采用銅排方式接至分布式光伏側(cè)接線端，構(gòu)成裝置的輸入、輸出回路。

本發(fā)明的并網(wǎng)接口裝置可安裝于室內(nèi)或室外，可采用掛壁式安裝方式，進、出線采用電纜。戶內(nèi)型裝置的防護等級不低于IP20；戶外型防護等級不低于IP54。

本發(fā)明中的智能終端能夠?qū)崿F(xiàn)保護測控功能和電能質(zhì)量在線監(jiān)測功能。保護功能配置方向過流保護、失壓跳閘、自動有壓合閘、過壓保護、被動式孤島檢測、低頻電源注入式主動孤島檢測；測控功能包括分布式光伏并網(wǎng)點遙測、遙信、遙控功能。電能質(zhì)量監(jiān)測功能可檢測小型分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡電流、25次以下諧波等電能質(zhì)量指標。

本發(fā)明通過融合分布式發(fā)電并網(wǎng)保護、主動孤島檢測、測控、電能質(zhì)量監(jiān)測、運行控制、通信管理、遠動等功能，實現(xiàn)保護、通信、調(diào)控一體化，一方面減少了分布式發(fā)電的設(shè)備成本、降低了設(shè)備的占地面積，提高了分布式發(fā)電的經(jīng)濟效益，另一方面規(guī)范了分布式發(fā)電并網(wǎng)，減小分布式發(fā)電對電網(wǎng)安全運行的影響，促進了分布式發(fā)電成為電網(wǎng)友好型分布式清潔能源。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。