本發(fā)明屬于電網(wǎng)保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于低壓載波的反孤島保護(hù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的迫切需求以及環(huán)境問題的日益突出，以環(huán)境友好為特質(zhì)的可再生能源發(fā)電越來越得到的重視。分布式新能源發(fā)電技術(shù)也正在配電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，越來越多的電力用戶開始部署分布式發(fā)電設(shè)備，使得原本的無源配電網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛性磁潆娋W(wǎng)。隨之也對配網(wǎng)運(yùn)行管理帶來許多影響。

孤島問題一直是分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行中的研究焦點，孤島運(yùn)行可分為計劃孤島和非計劃孤島。計劃孤島視在主網(wǎng)斷電后非計劃孤島的運(yùn)行狀態(tài)是偶然的，范圍是不確定的，孤島運(yùn)行一定時間會對電網(wǎng)系統(tǒng)、分布式電源及其電力設(shè)備造成損害。當(dāng)dg處于孤島運(yùn)行狀態(tài)時，會因dg容量與所帶負(fù)荷不匹配而造成逆變器端電壓、頻率等電氣量發(fā)生波動。隨著并網(wǎng)電源和發(fā)電容量的不斷增加，此類問題會更加凸顯。

孤島狀態(tài)的檢測是整個孤島問題研究的基礎(chǔ)。目前常用的孤島檢測方法從安裝位置可分為電網(wǎng)側(cè)(又稱遠(yuǎn)程法)、逆變器端及并網(wǎng)點三種。按具體方法類別又分為被動法、主動法和混合法三大類。被動檢測法原理較為簡單、無需添加額外設(shè)備，且對電能質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定性沒有影響，但存在較大的檢測盲區(qū)，且檢測用時過長。主動式檢測法是通過給系統(tǒng)注入擾動信號來檢測孤島，往往會對電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，或多個擾動信號源相互干擾造成誤判或檢測不出孤島狀態(tài)。因此需要開發(fā)一種能有效判斷孤島狀態(tài)，并在孤島發(fā)生時有效做出保護(hù)動作的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于低壓載波的臺區(qū)反孤島保護(hù)系統(tǒng)，以有效的判斷孤島狀態(tài)并在孤島發(fā)生時有效的做出保護(hù)動作，減少臺區(qū)孤島的發(fā)生。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種臺區(qū)反孤島保護(hù)系統(tǒng)，包括臺變、分布式電源、負(fù)載，所述臺變低壓側(cè)通過低壓電網(wǎng)連接負(fù)載，分布式電源在并網(wǎng)點處與低壓電網(wǎng)連接，反孤島保護(hù)系統(tǒng)還包括載波信號發(fā)生器、載波信號檢測器、第一開關(guān)單元，所述的第一開關(guān)單元設(shè)置在分布式電源和低壓電網(wǎng)之間，所述的載波信號發(fā)生器發(fā)出經(jīng)調(diào)制后的載波信號至低壓電網(wǎng)中，所述的載波信號檢測器從并網(wǎng)點處檢測低壓載波信號并根據(jù)是否檢測到載波信號判斷臺變與低壓電網(wǎng)之間的電力連接是否斷開，在臺變與低壓電網(wǎng)斷電后載波信號檢測器發(fā)出信號至第一開關(guān)單元以控制第一開關(guān)單斷開分布式電源與低壓電網(wǎng)的連接。

所述的載波信號發(fā)生器通過耦合電路與低壓配電網(wǎng)母線連接。

所述的載波信號發(fā)生器通過a相、b相、c相火線和n中線接到低壓配電網(wǎng)上，或者通過a相、b相、c相火線中某一相和n中線接到低壓配電網(wǎng)上。

所述的載波信號發(fā)生器調(diào)制的信號以第一設(shè)定時間為周期發(fā)出調(diào)制后的載波信號。

所述的載波信號檢測器在第二設(shè)定時間內(nèi)未檢測到載波信號時，判斷處于孤島狀態(tài)，載波信號發(fā)生器發(fā)出控制信號至第一開關(guān)單元用于斷開分布式電源與低壓電網(wǎng)的連接。

所述的載波信號波形為方波、脈沖或鋸齒波。

該系統(tǒng)還包括低壓載波信號控制器、通信單元、監(jiān)控單元，所述的監(jiān)控單元通過通信單元與低壓載波信號控制器連接，所述的低壓載波信號控制器與低壓載波信號發(fā)生器連接。

所述的低壓載波信號控制器與電流電壓監(jiān)測模塊連接，所述電流電壓監(jiān)測模塊用于監(jiān)測臺變高壓側(cè)和低壓側(cè)的電流電壓數(shù)據(jù)。

所述的分布式電源為光伏發(fā)電電源、風(fēng)力發(fā)電電源和或儲能電源。

本發(fā)明的優(yōu)點為：采用本技術(shù)方案的反孤島保護(hù)系統(tǒng)在臺區(qū)線路范圍內(nèi)的無孤島監(jiān)測盲區(qū)；基于電力線通信，邏輯判斷簡明，具有較高的可靠性、及時性、有效性；而且實現(xiàn)該系統(tǒng)成本低，經(jīng)濟(jì)效益好，具有很大的應(yīng)用前景；而且能夠在監(jiān)測到孤島時，及時斷開分布式電源與電網(wǎng)的連接，避免孤島產(chǎn)生的損害。

附圖說明

本說明書包括以下附圖，所示內(nèi)容分別是：

圖1為本發(fā)明實施例的反孤島保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為電容耦合電路原理圖；

圖3為低壓載波信號調(diào)制波形；

具體實施方式

下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，目的是幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解，并有助于其實施。

如圖1所示，一種基于低壓載波通信的臺區(qū)反孤島保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括臺變、分布式電源、負(fù)載、載波信號發(fā)生器、載波信號檢測器、第一開關(guān)單元，在配電網(wǎng)臺區(qū)內(nèi)10kv/400v變壓器(臺變)旁設(shè)置低壓載波信號控制器和低壓載波信號發(fā)生器，臺變高壓側(cè)通過開關(guān)k1接高壓供電網(wǎng)，臺變的低壓側(cè)通過開關(guān)k2接低壓電網(wǎng)，低壓電網(wǎng)上連接各個負(fù)載，以完成供電，分布式電源在并網(wǎng)點處與低壓電網(wǎng)連接，完成并網(wǎng)連接，在分布式電源低壓電網(wǎng)之間設(shè)置第一開關(guān)單元用于控制分布式電源是否與低壓電網(wǎng)并網(wǎng)連接。低壓載波信號發(fā)生器發(fā)出低壓載波信號，低壓載波信號是由低壓載波信號發(fā)生器經(jīng)調(diào)制編碼后的信號，能夠在電力線中傳輸。低壓載波信號發(fā)生器的實現(xiàn)可采用調(diào)制解調(diào)器將信號調(diào)制后通過電力線傳輸。低壓載波信號發(fā)送至低壓電網(wǎng)中進(jìn)行傳輸，在并網(wǎng)點處設(shè)置的載波信號檢測器進(jìn)行檢測，通過是否收到通過電力線傳來的載波信號來判斷臺區(qū)是否斷電，并在未接收到經(jīng)低壓電網(wǎng)傳遞來的載波信號后，此時判斷為孤島狀態(tài)，低壓載波信號檢測器發(fā)出控制信號至低壓開關(guān)單元，使得第一開關(guān)單元斷開分布式電源與低壓電網(wǎng)的連接，從而阻止孤島運(yùn)行的發(fā)生。低壓載波信號檢測器的一種實現(xiàn)方式為包括調(diào)制解調(diào)器和控制單元，調(diào)制解調(diào)器對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)發(fā)送至控制單元，控制單元采用現(xiàn)有技術(shù)中的單片機(jī)，當(dāng)未接收到數(shù)據(jù)載波信號時，單片機(jī)控制第一開關(guān)單元斷開低壓電網(wǎng)與分布式電源的連接。第一開關(guān)單元包括繼電器和斷路器，繼電器接收控制單元發(fā)來的控制信號后發(fā)出跳閘信號，跳閘信號發(fā)送至連接在電網(wǎng)和分布式電源之間的斷路器，使得斷路器跳閘。

載波信號發(fā)生器的調(diào)制的信號以設(shè)定時間10ms為周期將載波信號發(fā)送至低壓電網(wǎng)中，低壓載波信號檢測器以10ms為一次檢測周期，在設(shè)定的時間100ms的連續(xù)時間內(nèi)未檢測到載波信號，此時可以認(rèn)為電網(wǎng)斷電，分布式電源處于孤島狀態(tài)，載波信號發(fā)生器發(fā)送控制信號至第一開關(guān)單元以斷開分布式電源與低壓電網(wǎng)的連接。分布式電源為光伏發(fā)電電源、風(fēng)力發(fā)電電源和或儲能電源。

低壓載波信號控制器與低壓載波信號發(fā)生器連接，用于控制低壓載波信號的工作，監(jiān)控單元通過通信單元連接低壓載波信號控制器，低壓載波信號控制器與電流電壓監(jiān)測模塊連接，電流電壓監(jiān)測模塊用于監(jiān)測臺變高壓側(cè)和低壓側(cè)的電流電壓數(shù)據(jù)。電流電壓監(jiān)測模塊可內(nèi)嵌在低壓載波控制器中，在獲取高、低壓側(cè)的電壓電流數(shù)據(jù)后，發(fā)送至低壓載波信號控制器，并由低壓載波信號控制器經(jīng)串通通信、以太網(wǎng)通信、無線通信方式發(fā)送至監(jiān)控單元，監(jiān)控單元可用計算機(jī)實現(xiàn)用于獲取和發(fā)送信息至低壓載波信號控制器。電流電壓監(jiān)測模塊可采用電流采集電路和電壓采集電路實現(xiàn)。

載波信號發(fā)生器通過耦合電路與低壓電網(wǎng)連接，用于向低壓電網(wǎng)發(fā)送載波信號。如圖2所示，為耦合電路原理圖，耦合電路采用電容耦合方式，相線與中線之間采用tvs瞬變抑制二極管；載波通信的中心頻率為270khz且?guī)挒?0khz。載波信號發(fā)生器通過a相、b相、c相火線和n中線接到低壓配電網(wǎng)上，或者通過a相、b相、c相火線中某一相和n中線接到低壓配電網(wǎng)上。從而實現(xiàn)低壓載波信號發(fā)生器通過a相、b相、c相火線和n中線直接連接上電力線，信號發(fā)送可以實現(xiàn)任意單相發(fā)送和三相并行發(fā)送。

如圖3所示，低壓載波信號發(fā)生器所發(fā)矩形波示意圖。低壓載波信號發(fā)生器調(diào)制出1個矩形波耦合入低壓電力線正弦波每次過零點處，圖例波形編碼為10，矩形波信號發(fā)生周期10ms。載波信號波形還可以為方波、脈沖或鋸齒波。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述。顯然，本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制。只要是采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實質(zhì)性的改進(jìn)；或未經(jīng)改進(jìn)，將本發(fā)明的上述構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。