一种多功能微电网并网测控装置的制作方法

本实用新型涉及新能源技术领域的一种多功能微电网并网测控装置。

背景技术：

近年来，由于石油和煤炭等化石能源过量使用造成诸多环境问题，其储量日益减少引起了能源危机，世界各国谨慎发展核电，因此分布式发电技术受到越来越多的关注。微电网是分布式电源接入配电网的一种新型技术手段，满足分布式电源友好接入配电网及用户对电能质量和供电可靠性的特殊要求。微电网将分布式电源、分布式储能和控制装置等构成一个整体，具备完整的发电、输电、配电功能，既可作为可控单元并入电网中运行，也可在电网产生故障时脱离电网，实施孤岛运行，提高本地负荷供电的可靠性。微电网是智能电网的重要组成部分，在电网、用户和分布式电源之间形成了一个交互的中间层，提升了二者协调运行的水平，有效地降低了大量分布式电源分散接入对电网和用户的不利影响。典型微电网系统中包括微型燃气轮机、光伏电池、风力发电机、蓄电池、柴油机等分布式电源、储能单元和负荷。各分布式电源单元通过电力电子变换装置、逆变器与交流母线相连，整个微电网系统通过断路器接入低压配电网。微电网系统是一个高度自动化的系统，它需要在并网点处安装测控装置，完成测量、控制、通信的功能。

传统的微电网并网测控装置存在一些不足：一方面，传统的微电网并网测控装置采用电磁型电压互感器和电磁型电流互感器，把原始的大电压和大电流信号变换成小电压、小电流信号，供给模拟量采集模块作为系统输入信号，然而电磁型互感器响应缓慢，传递频带窄，电磁型互感器线圈电感还有低通滤波器的效应，采集过程中高频信号丢失率较高，影响微电网测控装置的电压、电流信号的采样精度和采样速度；另一方面，传统的微电网并网测控装置的功能较少。由于传统的微电网测控装置采用电磁型电压、电流互感器，电磁型互感器在制造时主要关注基波的传输特性，会导致采集到的高频信号产生一定的幅度衰减和相移，高频特性非常差，传统的并网测控装置无法采集到精确的高频信号，所以传统装置无法通过采集到的电压、电流信号进行电压波动计算、闪变分析和精确的电量计量，而是需要增加额外的装置来实现电压波动计算、闪变分析和精确的电量计量，这样成本会很高，所以传统的并网测控装置本身并不具备谐波测量功能、闪变测量功能和并网电量计量功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种多功能微电网并网测控装置，在提升测控精度和速度的基础上，兼具多种实用功能，为微电网安全稳定运行提供坚实可靠的基础支撑，有利于提升电网的智能性和稳定性，在微电网工程中具有重要的应用价值。

为实现上述目的，本实用新型提供一种多功能微电网并网测控装置，其特征在于：包括开关柜、信号转换电路、模数转换模块、单片机处理模块、通信模块、人机接口模块、输出控制模块，所述开关柜内部具有霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、操动机构和高压断路器，霍尔电压传感器、霍尔电流传感器的信号输出端连接所述信号转换电路的输入端，所述信号转换电路和操动机构的信号输出端连接所述模数转换模块的输入端，所述模数转换模块的输出端连接单片机处理模块的输入端，所述单片机处理模块的输入端还连接有人机接口模块和通信模块，所述单片机处理模块的输出端连接所述输出控制模块的输入端，所述输出控制模块的输出端连接所述开关柜内部的操动机构。

本实用新型的有益效果是：

1、传统的测控装置上使用电磁型电压、电流互感器，电磁型互感器在制造时主要关注基波的传输特性，采集到的高频信号产生一定的幅度衰减和相移，高频特性非常差，导致传统的并网测控装置无法采集到精确的高频信号，无法具备电压波动计算、闪变分析和精确的电量计量功能。本实用新型装置使用先进的霍尔电压、电流传感器取代传统测控装置上的电磁型电压、电流互感器，新装置上的霍尔电压、电流传感器能够采集到交流母线中精确的高频电压、电流信号，从而实现电压波动计算、闪变分析和精确的电量计量。霍尔电压、电流传感器的使用，使本实用新型装置不仅拥有传统装置所具有的频率测量、电压测量、电流测量、功率测量、三相不平衡度测量等功能，还在此基础上增加了谐波测量功能、闪变测量功能和精确的电量计量功能，更符合微电网并网测控工程实际的需要，用户在使用中不再需要额外购买并网电能表、电能质量分析仪等仪器，成本低。

2、传统的微电网并网测控装置采用电磁型电压互感器和电磁型电流互感器采集电压、电流信号，电磁型互感器响应缓慢，传递频带窄，还会导致高频的信号产生一定的幅度衰减和相移，高频特性差，严重影响微电网测控装置的信号采样精度和采样速度。本实用新型采用霍尔电压传感器和霍尔电流传感器采集电压、电流信号，和传统装置采用的电磁型互感器相比，其优势主要体现在：动态响应快速，信号采样时间小于lus；工作频带宽，支持在0-100kHz内的高线性度输出；精度高，优于0.5％；带负载能力强，电压电流过大也不会发生危险。

附图说明

图1为一种多功能微电网并网测控装置总体结构功能框图。

图2霍尔电压传感器与信号转换电路连接图；

图3是霍尔电流传感器与信号转换电路连接图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型包括开关柜、信号转换电路、模数转换模块、单片机处理模块、通信模块、人机接口模块、输出控制模块。所述开关柜内部具有霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、操动机构和高压断路器，霍尔电压传感器、霍尔电流传感器的信号输出端连接所述信号转换电路的输入端，所述信号转换电路和操动机构的信号输出端连接所述模数转换模块的输入端，所述模数转换模块的输出端连接单片机处理模块的输入端，所述单片机处理模块的输入端还连接有人机接口模块和通信模块，所述单片机处理模块的输出端连接所述输出控制模块的输入端，所述输出控制模块的输出端连接所述开关柜内部的操动机构。

参照图2，U_A、U_B、U_C为交流母线相电压，相电压U_A、U_B、U_C分别通过一个200kΩ电阻进入霍尔电压传感器，然后再经过一个1kΩ电阻和一个22nF电容组成的滤波电路后变成小电压信号Va、Vb、Vc，送往模数转换模块。

参照图3，I_A、I_B、I_C为交流母线相电流，I_N为中性线电流，I_A、I_B、I_C、I_N分别进入霍尔电流传感器后再经过信号转换电路变为小电流信号I_a、I_b、I_c、I_n送往模数转换模块。

工作原理：开关柜通过交流母线连接微电网和电网，所述霍尔电压、电流传感器采集交流母线上的原始电压、电流信号，再通过信号转换电路将原始电压、电流信号转换成小幅值的电压、电流信号送给模数转换模块。模数转换模块将信号转换电路送来的小电压、小电流信号，以及操动机构送来的分合闸模拟信号进行模数转换，并将转换好的数字信号送给单片机处理模块，单片机处理模块根据模数转换模块送来的交流母线各相电压、电流信号进行电压电流频率计算、功率计算、三相不平衡度计算、谐波计算、闪变计算以及并网电量计量等，单片机处理模块将上述计算结果和操动机构分合闸状态输出至人机接口模块进行互动显示输出；单片机处理模块还将结果通过通信模块输出至远程客户端；单片机处理模块根据计算结果对输出控制模块发出指令，输出控制模块控制开关柜内部的操动机构产生分合闸动作，从而控制断路器进行分合闸，实现微电网切入或切出电网。