一种光伏电站并网装置的制作方法

本发明涉及电力保护设备技术领域，更具体的说，涉及一种光伏电站并网装置。

背景技术：

当前，分布式发电系统或者微电网系统，均是具有广阔发展前景的发电和能源的综合利用方式，该类光伏并网系统已广泛应用于光伏发电领域。随着分布式发电系统和微电网系统的推广，聚集电能的增大，其安全稳定运行对电网的安全稳定运行带来的影响越来越大。

目前，大多分布式发电系统和微电网系统，一般由系统中的逆变器来实现其电压保护，而其逆变器交流侧均通过断路器直接接入电网进行并网发电。这样虽然降低了光伏发电的成本，但其保护和通信等功能均由逆变器来实现，一旦逆变器出现故障或者失效时，将会导致对于电网的较大冲击；并且，当电网出现异常时，也无法及时避免对于逆变器的伤害。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明公开一种光伏电站并网装置，以实现对于逆变器和电网的双向保护。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种光伏电站并网装置，设置于逆变器交流侧与电网公共连接点之间；所述光伏电站并网装置包括：外壳，设置于所述外壳内部的输入模块、互感器、断路器、保护模块、中央控制模块，及设置于所述外壳表面的用户控制操作界面；其中：

所述输入模块的输入端与所述逆变器交流侧相连，所述输入模块的输出端与所述断路器的输入端相连；

所述断路器的输出端分别与所述保护模块及所述电网公共连接点相连；

所述互感器设置于所述输入模块的输出端与所述断路器的输入端之间；

所述中央控制模块分别与所述用户控制操作界面、所述输入模块、所述互感器、所述保护模块及所述断路器相连；所述中央控制模块用于根据所述用户控制操作界面接收的操作信息以及所述互感器和所述保护模块的采集信息，控制所述断路器的通断，生成并输出上报信息至所述用户控制操作界面。

优选的，所述输入模块包括：

第一输入子模块，用于与分布式发电系统的逆变器交流侧相连；

第二输入子模块，用于与微电网系统的逆变器交流侧相连。

优选的，所述保护模块为插件式设计。

优选的，所述保护模块包括：

输出保护子模块，用于根据采集得到的光伏电站测控数据进行输出保护并生成所述采集信息；

浪涌保护子模块，用于实现浪涌能量的泄放功能。

优选的，还包括：通讯接口，用于将所述上报信息输出至远端设备。

优选的，所述通讯接口包括：RS485通讯接口和以太网通讯接口。

优选的，还包括：电源模块，用于实现对于所述光伏电站并网装置的供电功能。

优选的，还包括：主动孤岛检测模块，用于实现对于光伏电站的主动孤岛检测。

优选的，所述上报信息包括：限电流方向保护信息、过负荷保护信息、剩余电流保护信息、过电压保护信息、低电压保护信息、有压合闸信息、自动同期合闸信息、手动同期合闸信息、主动孤岛保护信息、被动孤岛保护信息、逆功率保护信息、TV异常判别信息、控制回路异常告警信息、跳位异常告警信息、断路器报警位置告警信息、计划孤岛信息、计划孤岛恢复信息、非计划孤岛信息、非计划孤岛恢复信息、遥信采集信息、装置遥信变位信息、事故遥信信息、正常断路器遥控分合信息、模拟量的遥测信息、故障录波信息、第一并离网状态信息以及第二并离网状态信息。

从上述的技术方案可以看出，本发明公开的光伏电站并网装置，设置于逆变器交流侧与电网公共连接点之间；通过用户控制操作界面接收用户的操作信息，通过互感器及保护模块采集得到光伏电站的采集信息，然后由中央控制模块根据该操作信息和采集信息控制断路器的通断，进而代替逆变器实现逆变器与电网之间的连接或者断开，无需再依赖逆变器的检测和控制功能；当逆变器出现故障或者失效时，中央控制模块控制断路器断开即可避免对于电网产生较大的冲击；并且，当电网出现异常时，中央控制模块也可以控制断路器断开进而及时避免对于逆变器的伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明实施例公开的一种光伏电站并网装置与分布式发电系统的连接示意图；

图1b为本发明实施例公开的一种光伏电站并网装置与微电网系统的连接示意图；

图2为本发明实施例公开的一种光伏电站并网装置的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种光伏电站并网装置的外壳底部结构示意图；

图4为本发明另一实施例公开的一种光伏电站并网装置的内部布置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开一种光伏电站并网装置，以实现对于逆变器和电网的双向保护。

具体的，参见图1a和图1b，该光伏电站并网装置，设置于逆变器交流侧与电网公共连接点之间；参见图2，光伏电站并网装置包括：外壳，设置于外壳内部的输入模块、互感器200、断路器300、保护模块、中央控制模块500，及设置于外壳表面的用户控制操作界面600；其中：

输入模块的输入端与逆变器交流侧相连，输入模块的输出端与断路器300的输入端相连；

断路器300的输出端分别与保护模块及电网公共连接点相连；

互感器200设置于输入模块的输出端与断路器300的输入端之间；

中央控制模块500分别与用户控制操作界面600、输入模块、互感器200、保护模块及断路器300相连。

优选的，参见图2，输入模块包括：第一输入子模块101和第二输入子模块102；其中，第一输入子模块101的输入端与分布式发电系统的逆变器交流侧相连；第二输入子模块102的输入端与微电网系统的逆变器交流侧相连；第一输入子模块101和第二输入子模块102的输出端均与断路器300的输入端相连。

在具体的实际应用中，如图1a所示的20kW～200kW的分布式发电系统，其逆变器交流侧的三相四线进线，从设置于外壳底部的A、B、C、N四个防水端子(如图3所示)引入后，与第一输入子模块101的输入端相连；

或者，如图1b所示的微电网系统，其逆变器交流侧380V母线的三相四线进线，从设置于外壳底部的A、B、C、N四个防水端子(如图3所示)引入后，与第二输入子模块102的输入端相连；

来自公共电网配电室或箱变380V母线的电网公共连接点的三相四线出线，从设置于外壳底部的a、b、c、n四个防水端子(如图3所示)引入后，与断路器300的输出端相连；

接地线从设置于外壳底部的GND防水端子(如图3所示)引入后，与装置内的各个GND端子相连。

具体的工作原理为：

用户控制操作界面600位于该装置外壳的表面面板上，具体可以采用触摸液晶屏实现中文显示和菜单式操作，是该装置与外界进行信息交互的主要部件；用户通过用户控制操作界面600输入操作信息，比如通过触摸操作或者按钮操作经由中央控制模块500控制断路器300断开或连接。实际应用中，断路器300为电操断路器，即配置有电操机构和母排等，此处不再赘述。

互感器200采集逆变器交流侧的电流值，保护模块采集光伏电站内其他的电流电压值，这些数据用来供中央控制模块500进行计算和判断，实现各种功能，比如：两段式定时限电流方向保护、过负荷保护、剩余电流保护、过电压保护、低电压保护、有压合闸、自动同期合闸、手动同期合闸、主动孤岛保护、被动孤岛保护、逆功率保护、TV异常判别、控制回路异常告警、跳位异常告警、断路器报警位置告警、计划孤岛、计划孤岛恢复、非计划孤岛、非计划孤岛恢复、遥信采集、装置遥信变位、事故遥信、正常断路器遥控分合、模拟量的遥测及故障录波等；在相应功能实现后生成上报信息后输出至用户控制操作界面600进行显示。

具体的，该上报信息包括：限电流方向保护信息、过负荷保护信息、剩余电流保护信息、过电压保护信息、低电压保护信息、有压合闸信息、自动同期合闸信息、手动同期合闸信息、主动孤岛保护信息、被动孤岛保护信息、逆功率保护信息、TV异常判别信息、控制回路异常告警信息、跳位异常告警信息、断路器300报警位置告警信息、计划孤岛信息、计划孤岛恢复信息、非计划孤岛信息、非计划孤岛恢复信息、遥信采集信息、装置遥信变位信息、事故遥信信息、正常断路器300遥控分合信息、模拟量的遥测信息、故障录波信息、第一并离网状态信息以及第二并离网状态信息。其中，当第一并离网状态信息以及第二并离网状态信息均为打开时，说明此时装置处于正常并网运行的状态；当第一并离网状态信息以及第二并离网状态信息均为闭合时，说明此时装置处于离网的孤岛运行状态；当第一并离网状态信息为打开且第二并离网状态信息为闭合时，说明此时装置处于向孤岛过渡的状态；当第一并离网状态信息为闭合且第二并离网状态信息为打开时，说明此时装置处于准备联网的状态。

并且，通过上述过程，当判断逆变器出现故障或者电网出现异常时，中央控制模块500将控制断路器300断开，进而断开逆变器交流侧与电网之间的连接，实现对于逆变器的保护或者避免对于电网的冲击，即实现对于逆变器和电网的双向保护。

值得说明的是，针对分布式发电系统与微电网系统的不同，该光伏电站并网装置能够实现的功能也略有不同；比如应用于分布式发电系统时，该光伏电站并网装置不配备自动同期合闸、手动同期合闸、计划孤岛、计划孤岛恢复、非计划孤岛及非计划孤岛恢复的功能；而应用于微电网系统时，该光伏电站并网装置不配备有压合闸的功能。

具体的实际应用中，还可以增加包括注入电源、保护电阻和注入变压器的主动孤岛检测模块，采用低频注入式主动孤岛检测方案，不依赖于逆变器，检测速度快且准确，消除检测盲区；在上述两种应用环境中，该主动孤岛保护功能均可视其具体应用环境而进行选配，此处并不做具体限定，能够集成有多种功能并能够实现对于逆变器和电网的双向保护的方案均在本申请的保护范围内。

另外，中央控制模块500中，可以采用高性能嵌入式的微机处理器，大容量的RAM和Flash Memory，使该模块数据处理、逻辑运算和信息存储能力强，运行速度快，可靠性高。或者，根据需要还可以添加高精度A/D转换器对采集信息进行转换，提高保护测量的精度。

本实施例提供的该光伏电站并网装置，通过上述原理实现对于逆变器和电网的双向保护；并且，在光伏逆变器的控制策略基础上拓展软件，更加安全。

本发明另一实施例还提供了一种具体的光伏电站并网装置，在上述实施例及图1a至图3的基础之上，优选的，保护模块为插件式设计，可以方便的更换和维修各个插件。

具体的，参见图2，保护模块包括：输出保护子模块401和浪涌保护子模块402；其中：

输出保护子模块401用于根据采集得到的光伏电站测控数据进行输出保护并生成采集信息；该输出保护子模块401具体可以采用突出式前接线安装的针航空插头实现12路独立开出和15路强电开入，采集各路模拟量输入至中央控制模块500。

浪涌保护子模块402用于实现浪涌能量的泄放功能；具体可以包括浪涌保护器及其保护空气开关。

另外，优选的，该光伏电站并网装置，还包括：通讯接口，用于将上报信息输出至远端设备，使系统运行规则不仅可以由用户控制操作界面600重定义，还可以由远程/PC终端重定义，应用灵活。

该通讯接口包括：RS485通讯接口和以太网通讯接口。

在具体的实际应用中，装置标准配置有一路以太网通讯接口和一路RS485通讯接口，便于多种组网方式，支持IEC60870-5-103、TCP-103、MODBUS-RTU等多种通讯规约，通讯灵活，方便与各种微机监控或保护管理机联网通讯。

另外，通过该通讯接口可以连接网络，使装置能够实现网络对时、PPS、PPM或B码等多种对时方式，具有强大的对时功能。

优选的，该光伏电站并网装置，参见图2，还包括：电源模块700，用于实现对于光伏电站并网装置的供电功能；该电源模块700具体可以包括液晶供电电源、双电源切换继电器和总电源空气开关，实现装置内各模块供电所需要使用的双侧电源自动切换功能。

实际应用中，可以通过设置系统辅助供电采用宽范围电源，保证三相缺相正常工作。

图4所示为该光伏电站并网装置外壳内部的具体布置展示。

其余的工作原理与上述实施例系统，此处不再一一赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。