一種供電接入裝置及其保護方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種供電接入裝置,用于接入發(fā)電單元與儲能單元并向負(fù)載供電,供電接入裝置包括控制器以及與控制器連接的、整流器、直流變換器與逆變器,供電接入裝置還包括與所述控制器連接的發(fā)電單元保護單元、儲能保護單元、負(fù)載保護單元以及系統(tǒng)保護單元。本發(fā)明還提供一種供電接入裝置的保護方法。本發(fā)明提供的供電接入裝置及其保護方法,通過與控制器連接的保護單元,對發(fā)電單元、儲能單元、負(fù)載及系統(tǒng)進行全面、協(xié)調(diào)一致的保護,發(fā)電單元故障或由于各種原因不能發(fā)電不會造成供電系統(tǒng)停止供電,從而保證整個供電系統(tǒng)安全可靠地運行。
【專利說明】
一種供電接入裝置及其保護方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電氣控制領(lǐng)域,具體涉及一種供電接入裝置及其保護方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電和光伏具有間歇性和隨機性特點,獨立的風(fēng)電場和光伏電站很難提供連續(xù)穩(wěn)定的能量輸出,因此風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)具有難預(yù)測、難控制、難調(diào)度的特點,對供電的安全穩(wěn)定也帶來較大的隱患,盡管風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)能在一定的程度上進行互補,但是兩者都具有較大的隨機性,因此在風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中加入儲能裝置組成風(fēng)光儲發(fā)電系統(tǒng)。風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)通過對風(fēng)電和光伏的存儲與釋放,可以使不穩(wěn)定的能源變成穩(wěn)定的具有較高品質(zhì)的電力產(chǎn)品,有效改善整個風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出特性,增加電網(wǎng)對可再生能源的吸納程度。
[0003]風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和儲能裝置是智能微電網(wǎng)的重要組成部分,對于一個典型的微網(wǎng)系統(tǒng)來說,需要同時合理利用風(fēng)、光、儲等多個通道的能源,除了需要逆變器、控制器、DCDC電路等電器元件之外,還需要在控制策略上對各個微電源進行協(xié)調(diào)控制,以達到系統(tǒng)的穩(wěn)定性與經(jīng)濟性。同時,針對各個微電源實施具體的全面的保護措施,能夠改善風(fēng)光發(fā)電特性,最大化利用風(fēng)光資源,充分發(fā)揮分布式電源的各項優(yōu)勢,提高聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)可預(yù)測性、可控性和可調(diào)性。
[0004]市面上常規(guī)的風(fēng)光儲供電產(chǎn)品/系統(tǒng),除風(fēng)機、光伏組件、蓄電池之外,主要包含逆變器、控制器、卸荷器、DCDC裝置等關(guān)鍵功能部件,屬于上述功能部件的集成產(chǎn)品。但與此同時,針對該類產(chǎn)品的國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還未出臺,僅有針對單類微電源逆變器、單類微電源控制器的國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此此類產(chǎn)品不論是在前期設(shè)計還是后期試驗認(rèn)證均需要參考多套在行標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有風(fēng)光儲同類產(chǎn)品對保護策略并沒有具體全面的研究,若實現(xiàn)保護功能要依靠單獨的保護裝置,不能實現(xiàn)對三種供電電源全面的保護協(xié)調(diào)控制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,本發(fā)明的目的是提供一種供電接入裝置,通過與控制器連接的保護單元,對發(fā)電單元、儲能單元、負(fù)載及系統(tǒng)進行全面、協(xié)調(diào)一致的保護,發(fā)電單元故障或由于各種原因不能發(fā)電不會造成供電系統(tǒng)停止供電,從而保證整個供電系統(tǒng)安全可靠地運行。
[0006]本發(fā)明還提供一種供電接入裝置的保護方法。
[0007]本發(fā)明提供一種供電接入裝置,用于接入發(fā)電單元與儲能單元并向負(fù)載供電,供電接入裝置包括控制器以及與控制器連接的整流器、直流變換器與逆變器,供電接入裝置還包括與控制器連接的發(fā)電單元保護單元、儲能保護單元、負(fù)載保護單元以及系統(tǒng)保護單
J L ο
[0008]進一步地,發(fā)電單元為風(fēng)機、光伏或柴油發(fā)電機中的一種或多種。
[0009]進一步地,對應(yīng)于發(fā)電單元,發(fā)電單元保護單元為風(fēng)機保護單元、光伏保護單元或柴油發(fā)電機保護單元中的一種或多種。
[0010]進一步地,風(fēng)機保護單元包括采集裝置、制動裝置與風(fēng)機可控開關(guān),采集裝置用于采集環(huán)境風(fēng)速,制動裝置用于對所述風(fēng)機制動,風(fēng)機可控開關(guān)用于接通或斷開所述風(fēng)機。
[0011]進一步地,光伏保護單元包括用于接通或斷開光伏組件的光伏可控開關(guān)與光伏報
I=II~~1.ο
[0012]進一步地,儲能保護單元包括電流檢測電路、電壓檢測電路與儲能可控開關(guān),電流檢測電路用于檢測儲能單元的電流,電壓檢測電路用于檢測儲能單元的電壓,儲能可控開關(guān)用于接通或斷開儲能單元。
[0013]進一步地,負(fù)載保護單元包括負(fù)載電流檢測電路、負(fù)載電壓檢測電路、負(fù)載短路檢測模塊、用于接通或斷開負(fù)載的負(fù)載可控開關(guān)及負(fù)載報警裝置,負(fù)載電流檢測電路用于檢測負(fù)載電流,負(fù)載電壓檢測電路用于檢測負(fù)載電壓,負(fù)載短路檢測模塊用于負(fù)載是否短路。
[0014]進一步地,控制器包括分別控制風(fēng)機、光伏組件與儲能單元的脈寬調(diào)制電路,系統(tǒng)保護單元包括卸荷器、風(fēng)機輸入電流檢測電路、風(fēng)機輸入電壓檢測電路、光伏組件輸入電流檢測電路、光伏組件輸入電壓檢測電路、直流母線電流檢測電路、直流母線電壓檢測電路與短路檢測模塊。
[0015]進一步地,系統(tǒng)保護單元還包括反向放電保護單元和/或雷電保護單元。
[0016]本發(fā)明還提供一種上述供電接入裝置的保護方法,包括以下步驟:
[0017](a)檢測是否存在過流,如果存在過流,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護;
[0018](b)檢測是否存在過載,如果存在過載,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護;
[0019](c)檢測是否存在過壓,如果存在過壓,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護;
[0020](d)檢測是否存在欠壓,如果存在欠壓,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護;
[0021](e)檢測是否存在短路,如果存在短路,故障字置位,進入相應(yīng)的故障保護;
[0022](f)每經(jīng)過故障保護對應(yīng)的一個檢測周期,再次檢測故障字已置位的故障,如果已滿足恢復(fù)條件,則故障字的相應(yīng)位復(fù)位并退出相應(yīng)的故障保護。
[0023]進一步地,步驟(a)中如果存在過流,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟:
[0024](a I)如果儲能單元的電流過流,禁用發(fā)電單元及儲能單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元及儲能單元接入;
[0025](a2)如果負(fù)載過流,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出;
[0026](a3)如果發(fā)電單元的輸入電流過流,禁用發(fā)電單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元接入;
[0027](a4)如果直流母線過流,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。
[0028]進一步地,步驟(b)中如果存在過載,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟:
[0029](bl)如果負(fù)載過載,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出;
[0030](b2)如果發(fā)電單元過載,禁用發(fā)電單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元接入;
[0031]進一步地,步驟(C)中如果存在過壓,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟:
[0032](Cl)如果直流高壓母線的電壓過壓,禁用發(fā)電單元及儲能單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元及儲能單元接入,啟動卸荷器;
[0033](c2)如果發(fā)電單元輸入電壓大于或等于停止電壓,禁用發(fā)電單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元接入。
[0034]進一步地,步驟(d)中如果存在欠壓,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟:
[0035](dl)如果發(fā)電單元輸入電壓小于啟動電壓,禁用發(fā)電單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元接入;
[0036](d2)如果直流母線欠壓,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。
[0037]進一步地,步驟(e)中如果存在短路,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟:
[0038](el)如果負(fù)載短路,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出;
[0039](e2)如果供電接入裝置短路,禁用發(fā)電單元及儲能單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元及儲能單元接入。
[0040]進一步地,供電接入裝置的保護方法還包括以下步驟:
[0041](g)供電接入裝置啟動時,檢測是否存在反接,如果存在反接,斷開相應(yīng)通道,停止啟動。
[0042]進一步地,步驟(g)中檢測是否存在反接,斷開相應(yīng)通道包括以下步驟:
[0043](gl)如果光伏組件反接,斷開光伏可控開關(guān),并在光伏報警裝置上報警;
[0044](g2)如果儲能單元反接,斷開儲能可控開關(guān);
[0045](g3)如果負(fù)載反接,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出,并在負(fù)載報警裝置上報警。
[0046]進一步地,供電接入裝置的保護方法還包括以下步驟:
[0047](h)檢測儲能單元電壓,如果大于或等于充滿電壓值,停止充電;每經(jīng)過一個儲能單元充電檢測周期,再次檢測儲能單元電壓,如果小于或等于恢復(fù)充電電壓值,恢復(fù)充電。
[0048]進一步地,供電接入裝置的保護方法包括以下步驟:
[0049](i)檢測環(huán)境風(fēng)速是否大于或等于切出風(fēng)速,如果大于或等于切出風(fēng)速,故障字的相應(yīng)位置位,斷開風(fēng)機可控開關(guān),并對風(fēng)機制動;每經(jīng)過一個風(fēng)機制動檢測周期,再次檢測環(huán)境風(fēng)速,如果大于或等于切出風(fēng)速,保持故障保護;如果小于切出風(fēng)速,故障字的相應(yīng)位復(fù)位,閉合風(fēng)機可控開關(guān),停止對風(fēng)機制動。
[0050]進一步地,供電接入裝置的保護方法還包括以下步驟:
[0051](j)檢測是否存在雷電,如果存在雷電,進入防雷保護。
[0052]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供的供電接入裝置及其保護方法,具有以下有益效果:通過與控制器連接的保護單元,對發(fā)電單元、儲能單元、負(fù)載及系統(tǒng)進行全面、協(xié)調(diào)一致的保護,發(fā)電單元故障或由于各種原因不能發(fā)電不會造成供電系統(tǒng)停止供電,保證整個供電系統(tǒng)安全可靠地運行。
【附圖說明】
[0053]圖1是本發(fā)明的一個實施例的供電接入裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0054]圖2是圖1所示的供電接入裝置的保護方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0055]如圖1所示,本發(fā)明的一個實施例的供電接入裝置,用于接入發(fā)電單元與儲能單元并向負(fù)載供電,供電接入裝置包括控制器以及與控制器連接的整流器、直流變換器與逆變器,供電接入裝置還包括與控制器連接的發(fā)電單元保護單元、儲能保護單元、負(fù)載保護單元以及系統(tǒng)保護單元。
[0056]本實施例中,發(fā)電單元為風(fēng)機與光伏。
[0057]對應(yīng)于發(fā)電單元,,發(fā)電單元保護單元包括風(fēng)機保護單元與光伏保護單元。
[0058]風(fēng)機保護單元包括采集裝置、制動裝置與風(fēng)機可控開關(guān),采集裝置用于采集環(huán)境風(fēng)速,制動裝置用于對風(fēng)機制動,風(fēng)機可控開關(guān)用于接通或斷開風(fēng)機。
[0059]光伏保護單元包括用于接通或斷開光伏組件的光伏可控開關(guān)與光伏報警裝置。
[0060]儲能保護單元包括電流檢測電路、電壓檢測電路與儲能可控開關(guān),電流檢測電路用于檢測儲能單元的電流,電壓檢測電路用于檢測儲能單元電壓,儲能可控開關(guān)用于接通或斷開儲能單元。
[0061]負(fù)載保護單元包括負(fù)載電流檢測電路、負(fù)載電壓檢測電路、負(fù)載短路檢測模塊、用于接通或斷開負(fù)載的負(fù)載可控開關(guān)及負(fù)載報警裝置,負(fù)載電流檢測電路用于檢測負(fù)載電流,負(fù)載電壓檢測電路用于檢測負(fù)載電壓,負(fù)載短路檢測模塊用于負(fù)載是否短路。
[0062]控制器包括分別控制風(fēng)機、光伏組件與儲能單元的脈寬調(diào)制電路,系統(tǒng)保護單元包括卸荷器、風(fēng)機輸入電流檢測電路、風(fēng)機輸入電壓檢測電路、光伏組件輸入電流檢測電路、光伏組件輸入電壓檢測電路、直流母線電流檢測電路、直流母線電壓檢測電路與短路檢測模塊。
[0063]系統(tǒng)保護單元還可以包括反向放電保護單元和/或雷電保護單元,本實施例中系統(tǒng)保護單元包括反向放電保護單元和雷電保護單元,反向放電保護單元用于防止接入的發(fā)電單元或儲能單元的電能反向輸出到已接入未產(chǎn)生電能的發(fā)電單元。
[0064]通過發(fā)電單元保護裝置中的可控開關(guān)與反向放電保護單元,能夠?qū)⒐收习l(fā)電單元隔離,因而不會造成停止供電。
[0065]上述電壓、電流檢測電路可以分為兩大類:直流電壓電流的檢測和交流電壓電流的檢測,其中風(fēng)機輸入電流檢測電路、風(fēng)機輸入電壓檢測電路通過三相整流橋?qū)L(fēng)機輸入的交流變成直流,再檢測電流、電壓值。
[0066]直流電壓、電流檢測:將直流的電壓電流分別通過直流電壓傳感器和直流電流傳感器進行電壓電流的采集,將采集的信號送入運放進行信號調(diào)理,隨后將調(diào)理后的信號接入A/D轉(zhuǎn)換器并把轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入DSP進行處理。
[0067]交流電壓、電流檢測:與直流大致相同,不同之處在于傳感器的選型上采用的用于交流檢測的電壓傳感器電流傳感器。
[0068]本實施例中的供電接入裝置的保護方法,如圖2所示,包括以下步驟:
[0069](a)檢測是否存在過流,如果存在過流,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護;
[0070](b)檢測是否存在過載,如果存在過載,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護;
[0071](c)檢測是否存在過壓,如果存在過壓,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護;
[0072](d)檢測是否存在欠壓,如果存在欠壓,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護;
[0073](e)檢測是否存在短路,如果存在短路,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護;
[0074](f)每經(jīng)過故障保護對應(yīng)的一個檢測周期,再次檢測故障字的相應(yīng)位已置位的故障,如果已滿足恢復(fù)條件,則故障字的相應(yīng)位復(fù)位并退出相應(yīng)的故障保護。
[0075]所有的保護判定均通過程序中斷實現(xiàn),流程圖中除供電接入裝置啟動時檢測是否存在反接,其他均無先后順序的限制,一旦中斷觸發(fā)(即檢測到滿足保護條件)控制器將控制進入故障保護。圖2中的流程圖僅為幫助理解方案排序,改變順序并不改變技術(shù)方案。
[0076]步驟(a)中如果存在過流,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟:
[0077](a I)如果儲能單元的電流過流,禁用發(fā)電單元及儲能單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元及儲能單元接入。
[0078]具體地,儲能單元的電流通過儲能保護單元的電流檢測電路檢測,如果電流大于或等于設(shè)定電流,例如額定值的150%,判定為過流,通過禁用控制器中對應(yīng)于風(fēng)機、光伏組件及儲能單元的脈寬調(diào)制電路輸出的脈寬調(diào)制信號,斷開風(fēng)機、光伏組件及儲能單元進行保護。
[0079](a2)如果負(fù)載過流,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。
[0080]負(fù)載電流通過負(fù)載保護單元的電流檢測電路檢測,如果電流大于或等于設(shè)定電流,例如額定值的150%,判定為過流,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出;輸出可控開關(guān)可以采用不同類型的可控開關(guān),本實施例中采用繼電器。
[0081](a3)如果發(fā)電單元的輸入電流過流,禁用發(fā)電單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元接入。
[0082]具體地,風(fēng)機或光伏組件的輸入電流通過系統(tǒng)保護單元的風(fēng)機輸入電流檢測電路或光伏組件輸入電流檢測電路檢測,如果風(fēng)機或光伏組件的輸入電流大于或等于額定值的150%,判定為過流;通過禁用控制器中對應(yīng)于風(fēng)機、光伏組件的脈寬調(diào)制電路輸出的脈寬調(diào)制信號,停止風(fēng)機或光伏組件接入。
[0083](a4)如果直流母線過流,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。
[0084]直流母線過流通過系統(tǒng)保護單元的直流母線電流檢測電路檢測,如果大于或等于額定值的150 %,判定為過流;斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。
[0085]每經(jīng)過過流對應(yīng)的一個故障保護檢測周期,例如0.2秒,再次檢測故障字的相應(yīng)位已置位的存在過流的保護對象,如果滿足恢復(fù)條件,例如小于或等于額定值的105%,退出過流保護。
[0086]步驟(b)中如果存在過載,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟:
[0087](bl)如果負(fù)載過載,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。
[0088]通過負(fù)載保護單元的負(fù)載電流檢測電路與負(fù)載電壓檢測電路,獲得負(fù)載電流與電壓,從而獲得負(fù)載功率,如果負(fù)載功率大于或等于設(shè)定值,例如額定值的1.6倍,判定為過載;斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。
[0089](b2)如果發(fā)電單元過載,禁用發(fā)電單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元接入;
[0090]具體地,通過系統(tǒng)保護單元的風(fēng)機輸入電流檢測電路與風(fēng)機輸入電壓檢測電路,獲得風(fēng)機輸入電流與電壓,從而獲得風(fēng)機功率,如果風(fēng)機功率大于或等于設(shè)定值,例如額定值的1.6倍,判定為過載;禁用風(fēng)機或光伏組件單元的脈寬調(diào)制信號,停止風(fēng)機或光伏組件接入。
[0091]通過系統(tǒng)保護單元的光伏組件輸入電流檢測電路與光伏組件輸入電壓檢測電路,獲得光伏組件輸入電流與電壓,從而獲得光伏組件功率,如果光伏組件功率大于或等于設(shè)定值,例如額定值的1.6倍,判定為過載;禁用光伏組件或光伏組件單元的脈寬調(diào)制信號,停止光伏組件或光伏組件接入。
[0092]每經(jīng)過過載對應(yīng)的一個故障保護檢測周期,例如0.2秒,再次檢測故障字的相應(yīng)位已置位的存在過載的保護對象,如果滿足恢復(fù)條件,例如小于或等于額定值的110%,退出過載保護。
[0093]步驟(C)中如果存在過壓,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟:
[0094](Cl)如果直流高壓母線的電壓過壓,禁用發(fā)電單元及儲能單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元及儲能單元接入,啟動卸荷器。
[0095]具體地,直流高壓母線的電壓通過系統(tǒng)保護單元的直流母線電壓檢測電路檢測,如果大于或等于設(shè)定值,例如額定值的130%,判定為過壓;禁用風(fēng)機、光伏組件及儲能單元的脈寬調(diào)制信號,停止風(fēng)機、光伏組件及儲能單元接入,啟動卸荷器。
[0096](c2)如果發(fā)電單元輸入電壓大于或等于停止電壓,禁用發(fā)電單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元接入。
[0097]風(fēng)機或光伏組件輸入電壓通過系統(tǒng)保護單元的風(fēng)機輸入電壓檢測電路或光伏組件輸入電壓檢測電路檢測,如果風(fēng)機或光伏組件輸入電壓大于或等于停止電壓,例如為額定電壓的130%,停止風(fēng)機或光伏組件接入。
[0098]每經(jīng)過過壓對應(yīng)的一個故障保護檢測周期,例如0.2秒,再次檢測故障字的相應(yīng)位已置位的存在過壓的保護對象,如果滿足恢復(fù)條件,例如小于或等于額定值的105%,退出過壓保護。
[0099]步驟(d)中如果存在欠壓,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟:
[0100](dl)如果發(fā)電單元輸入電壓小于啟動電壓,禁用發(fā)電單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元接入。
[0101]具體地,風(fēng)機或光伏組件輸入電壓通過系統(tǒng)保護單元的風(fēng)機輸入電壓檢測電路或光伏組件輸入電壓檢測電路檢測,如果風(fēng)機或光伏組件輸入電壓小于啟動電壓,例如額定值的80%,判定為欠壓;禁用風(fēng)機或光伏組件單元的脈寬調(diào)制信號,停止風(fēng)機或光伏組件接入。
[0102](d2)如果直流母線欠壓,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。
[0103]直流母線電壓通過系統(tǒng)保護單元的直流母線電壓檢測電路檢測,如果直流母線電壓小于設(shè)定值,例如額定值的80 %,判定為欠壓;斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。
[0104]每經(jīng)過欠壓相應(yīng)的一個故障保護檢測周期,例如0.2秒,再次檢測故障字的相應(yīng)位已置位的存在欠壓的保護對象,如果滿足恢復(fù)條件,例如大于或等于額定電壓的95%,退出欠壓保護。
[0105]步驟(e)中如果存在短路,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟:
[0106](el)如果負(fù)載短路,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。
[0107]負(fù)載短路通過負(fù)載保護單元的負(fù)載短路檢測模塊檢測,如果檢測到負(fù)載短路,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。
[0108](e2)如果供電接入裝置短路,禁用發(fā)電單元及儲能單元的脈寬調(diào)制信號,停止發(fā)電單元及儲能單元接入。
[0109]具體地,供電接入裝置短路通過系統(tǒng)保護單元的短路檢測模塊檢測,如果檢測到短路,禁用風(fēng)機、光伏組件及儲能單元的脈寬調(diào)制信號,停止風(fēng)機、光伏組件及儲能單元接入。
[0110]每經(jīng)過欠壓相應(yīng)的一個故障保護檢測周期,例如0.5秒,再次檢測故障字的相應(yīng)位已置位的存在短路的保護對象,如果滿足恢復(fù)條件,退出短路保護。
[0111]供電接入裝置的保護方法還包括以下步驟:
[0112](g)供電接入裝置啟動時,檢測是否存在反接,如果存在反接,斷開相應(yīng)通道,停止啟動。
[0113]步驟(g)中檢測是否存在反接,斷開相應(yīng)通道包括以下步驟:
[0114](gl)如果光伏組件反接,斷開光伏可控開關(guān),并在光伏報警裝置上報警;本實施例中,光伏報警裝置為光伏故障燈;
[0115](g2)如果儲能單元反接,斷開儲能可控開關(guān);
[0116](g3)如果負(fù)載反接,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出,并在負(fù)載報警裝置上報警,本實施例中,負(fù)載報警裝置為負(fù)載故障燈。
[0117]本實施例中,步驟(g2)中儲能可控開關(guān)為絕緣柵雙極型晶體管(Insulated GateBipolar Transistor,IGBT)。
[0118]供電接入裝置的保護方法還包括以下步驟:
[0119](h)檢測儲能單元電壓,如果大于或等于充滿電壓值,停止充電。
[0120]儲能單元電壓通過儲能保護單元的電壓檢測電路檢測,如果大于或等于充滿電壓值,停止充電,可以通過儲能可控開關(guān)斷開儲能單元。
[0121 ]每經(jīng)過一個儲能單元充電檢測周期,例如0.5秒,再次檢測儲能單元電壓,如果小于或等于恢復(fù)充電電壓值,恢復(fù)充電,可以通過儲能可控開關(guān)接通儲能單元。供電接入裝置的保護方法包括以下步驟:
[0122](i)檢測環(huán)境風(fēng)速是否大于或等于切出風(fēng)速,如果大于或等于切出風(fēng)速,故障字的相應(yīng)位置位,斷開風(fēng)機可控開關(guān),并對風(fēng)機制動。
[0123]環(huán)境風(fēng)速通過風(fēng)機保護單元的采集裝置檢測,如果大于或等于切出風(fēng)速,判定為需要制動保護,斷開風(fēng)機可控開關(guān),并對風(fēng)機制動。
[0124]由于風(fēng)速過大,風(fēng)機不能正常發(fā)電,通過風(fēng)機可控開關(guān)斷開風(fēng)機,在供電接入裝置的控制下,通過其他發(fā)電單元,例如光伏組件和/或儲能單元,不影響整個供電系統(tǒng)的供電。
[0125]另外如果風(fēng)機發(fā)生故障時,也可以通過風(fēng)機可控開關(guān)斷開風(fēng)機,不影響整個供電系統(tǒng)的供電。
[0126]每經(jīng)過一個風(fēng)機制動檢測周期,例如30秒,再次檢測環(huán)境風(fēng)速,如果仍大于或等于切出風(fēng)速,保持故障保護;如果小于切出風(fēng)速,故障字的相應(yīng)位復(fù)位,閉合風(fēng)機可控開關(guān),停止對風(fēng)機制動。
[0127]供電接入裝置的保護方法包括以下步驟:
[0128](j)檢測是否存在雷電,如果存在雷電,進入防雷保護。
[0129]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此,凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案,皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種供電接入裝置,用于接入發(fā)電單元與儲能單元并向負(fù)載供電,其特征在于,所述供電接入裝置包括控制器以及與所述控制器連接的整流器、直流變換器與逆變器,所述供電接入裝置還包括與所述控制器連接的發(fā)電單元保護單元、儲能保護單元、負(fù)載保護單元以及系統(tǒng)保護單元。2.如權(quán)利要求1所述的供電接入裝置,其特征在于,發(fā)電單元為風(fēng)機、光伏或柴油發(fā)電機中的一種或多種。3.如權(quán)利要求2所述的供電接入裝置,其特征在于,對應(yīng)于所述發(fā)電單元,發(fā)電單元保護單元為風(fēng)機保護單元、光伏保護單元或柴油發(fā)電機保護單元中的一種或多種。4.如權(quán)利要求3所述的供電接入裝置,其特征在于,所述風(fēng)機保護單元包括采集裝置、制動裝置與風(fēng)機可控開關(guān),所述采集裝置用于采集環(huán)境風(fēng)速,所述制動裝置用于對所述風(fēng)機制動,所述風(fēng)機可控開關(guān)用于接通或斷開所述風(fēng)機。5.如權(quán)利要求3所述的供電接入裝置,其特征在于,所述光伏保護單元包括用于接通或斷開所述光伏組件的光伏可控開關(guān)與光伏報警裝置。6.如權(quán)利要求1所述的供電接入裝置,其特征在于,所述儲能保護單元包括電流檢測電路、電壓檢測電路與儲能可控開關(guān),所述電流檢測電路用于檢測儲能單元的電流,所述電壓檢測電路用于檢測儲能單元的電壓,所述儲能可控開關(guān)用于接通或斷開所述儲能單元。7.如權(quán)利要求1所述的供電接入裝置,其特征在于,所述負(fù)載保護單元包括負(fù)載電流檢測電路、負(fù)載電壓檢測電路、負(fù)載短路檢測模塊、用于接通或斷開所述負(fù)載的負(fù)載可控開關(guān)及負(fù)載報警裝置所述負(fù)載電流檢測電路用于檢測負(fù)載電流,所述負(fù)載電壓檢測電路用于檢測負(fù)載電壓,所述負(fù)載短路檢測模塊用于所述負(fù)載是否短路。8.如權(quán)利要求1所述的供電接入裝置,其特征在于,所述控制器包括分別控制所述風(fēng)機、所述光伏組件與所述儲能單元的脈寬調(diào)制電路,所述系統(tǒng)保護單元包括卸荷器、風(fēng)機輸入電流檢測電路、風(fēng)機輸入電壓檢測電路、光伏組件輸入電流檢測電路、光伏組件輸入電壓檢測電路、直流母線電流檢測電路、直流母線電壓檢測電路與短路檢測模塊。9.如權(quán)利要求8所述的供電接入裝置,其特征在于,所述系統(tǒng)保護單元還包括反向放電保護單元和/或雷電保護單元。10.—種如權(quán)利要求1-9所述的供電接入裝置的保護方法,其特征在于,所述供電接入裝置的保護方法包括以下步驟: (a)檢測是否存在過流,如果存在過流,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護; (b)檢測是否存在過載,如果存在過載,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護; (c)檢測是否存在過壓,如果存在過壓,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護; (d)檢測是否存在欠壓,如果存在欠壓,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護; (e)檢測是否存在短路,如果存在短路,故障字的相應(yīng)位置位,進入相應(yīng)的故障保護; (f)每經(jīng)過相應(yīng)的故障保護對應(yīng)的一個檢測周期,再次檢測故障字已置位的故障,如果已滿足恢復(fù)條件,則故障字的相應(yīng)位復(fù)位并退出相應(yīng)的故障保護。11.如權(quán)利要求10所述的供電接入裝置的保護方法,其特征在于,步驟(a)中如果存在過流,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟: (al)如果儲能單元的電流過流,禁用發(fā)電單元及儲能單元的脈寬調(diào)制信號,停止所述發(fā)電單元及所述儲能單元接入; (a2)如果負(fù)載過流,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出; (a3)如果發(fā)電單元的輸入電流過流,禁用所述發(fā)電單元的脈寬調(diào)制信號,停止所述發(fā)電單元接入; (a4)如果直流母線過流,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。12.如權(quán)利要求10所述的供電接入裝置的保護方法,其特征在于,步驟(b)中如果存在過載,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟: (bI)如果負(fù)載過載,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出; (b2)如果發(fā)電單元過載,禁用所述發(fā)電單元的脈寬調(diào)制信號,停止所述發(fā)電單元接入。13.如權(quán)利要求10所述的供電接入裝置的保護方法,其特征在于,步驟(c)中如果存在過壓,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟: (Cl)如果直流高壓母線的電壓過壓,禁用發(fā)電單元及儲能單元的脈寬調(diào)制信號,停止所述發(fā)電單元及所述儲能單元接入,啟動卸荷器; (c2)如果發(fā)電單元輸入電壓大于或等于停止電壓,禁用發(fā)電單元的脈寬調(diào)制信號,停止所述發(fā)電單元接入。14.如權(quán)利要求10所述的供電接入裝置的保護方法,其特征在于,步驟(d)中如果存在欠壓,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟: (dl)如果發(fā)電單元輸入電壓小于啟動電壓,禁用所述發(fā)電單元的脈寬調(diào)制信號,停止所述發(fā)電單元接入; (d2)如果直流母線欠壓,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出。15.如權(quán)利要求10所述的供電接入裝置的保護方法,其特征在于,步驟(e)中如果存在短路,進行相應(yīng)的故障保護包括以下步驟: (el)如果負(fù)載短路,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出; (e2)如果所述供電接入裝置短路,禁用發(fā)電單元及儲能單元的脈寬調(diào)制信號,停止所述發(fā)電單元及所述儲能單元接入。16.如權(quán)利要求10所述的供電接入裝置的保護方法,其特征在于,所述供電接入裝置的保護方法還包括以下步驟: (g)供電接入裝置啟動時,檢測是否存在反接,如果存在反接,斷開相應(yīng)通道,停止啟動。17.如權(quán)利要求16所述的供電接入裝置的保護方法,其特征在于,步驟(g)中檢測是否存在反接,斷開相應(yīng)通道包括以下步驟: (gl)如果光伏組件反接,斷開光伏可控開關(guān),并在光伏報警裝置上報警; (g2)如果儲能單元反接,斷開儲能可控開關(guān); (g3)如果負(fù)載反接,斷開輸出可控開關(guān)停止輸出,并在負(fù)載報警裝置上報警。18.如權(quán)利要求10所述的供電接入裝置的保護方法,其特征在于,所述供電接入裝置的保護方法還包括以下步驟: (h)檢測儲能單元電壓,如果大于或等于充滿電壓值,停止充電;每經(jīng)過一個儲能單元充電檢測周期,再次檢測儲能單元電壓,如果小于或等于恢復(fù)充電電壓值,恢復(fù)充電。19.如權(quán)利要求10所述的供電接入裝置的保護方法,其特征在于,所述供電接入裝置的保護方法還包括以下步驟: (i)檢測環(huán)境風(fēng)速是否大于或等于切出風(fēng)速,如果大于或等于切出風(fēng)速,故障字的相應(yīng)位置位,斷開風(fēng)機可控開關(guān),并對風(fēng)機制動;每經(jīng)過一個風(fēng)機制動檢測周期,再次檢測環(huán)境風(fēng)速,如果大于或等于切出風(fēng)速,保持故障保護;如果小于切出風(fēng)速,故障字的相應(yīng)位復(fù)位,閉合風(fēng)機可控開關(guān),停止對風(fēng)機制動。20.如權(quán)利要求10所述的供電接入裝置的保護方法,其特征在于,所述供電接入裝置的保護方法還包括以下步驟: (j)檢測是否存在雷電,如果存在雷電,進入防雷保護。
【文檔編號】H02J4/00GK105826952SQ201610343639
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】朱鳳天, 王龍飛, 夏耀杰, 趙曉凱
【申請人】上海電氣分布式能源科技有限公司