本发明涉及一种光伏自动选相并网用于低压电网三相负载不平衡治理系统。
背景技术
三相平衡度是电网运行的一个重要的质量指标，尽管在电网设计时努力做到三相平衡，但是实际运行时因为用户使用的问题，往往三相不平衡非常严重，使得三相不平衡度大大超越国家标准。三相不平衡过大会给电网带来严重的危害，产生的负序电压和负序电流将导致旋转电机发热和振动，变压器漏磁增加和局部过热、电网线损增大以及各种保护和自动装置误动等，引起电网负序电压和负序电流，影响供电质量，进而增加线路损耗，降低供电可靠性。
现存比较普遍的基于电流调节的三相功率平衡调节器的工作原理为：通过仪器实时检测系统各相电流，并将检测值发送给内部控制器进行处理分析，以判断系统是否处于不平衡状态，同时计算出达到平衡状态时各相所需转换的电流值，然后将信号发送给内部元件并驱动其动作，将不平衡电流从电流大的相序转移到电流小的相序，最后达到三相平衡状态。
分布式光伏发电容量较小时采取单相并网的方式连接于低压电网，目前单个光伏发电单元与电网的连接是固定在某一相上，不具备自动选相功能。
采用传统三相功率平衡调节器虽然可以满足功率平衡的要求，但设备构造复杂，成本较高；从电能消耗角度出发，无任何经济性可言。随着光伏发电单元的高密度并网，并网总体容量不断增加，光伏发电单元的不稳定性也会对本来存在三相不平衡现象的低压电网造成更为严重的三相不平衡情况。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供一种光伏自动选相并网用于低压电网三相负载不平衡治理系统实现配电网功率三相趋于平衡，达到提高电能质量、降低电能消耗、节能环保的目的。
本发明光伏自动选相并网用于低压电网三相负载不平衡治理系统，包括：
监测执行单元、逻辑控制单元、光伏发电单元；
所述监测执行单元，用于获取光伏发电系统的输出电流以及市政电源a、b、c相的电源电流(负载电流)，并输出光伏发电单元的输出电流以及市政的a、b、c相的电源电流至逻辑控制单元；
所述逻辑控制单元，用于根据市政电源对应的a、b、c相的电源电流判断市政电源的三相负载是否平衡，若平衡，则所述逻辑控制单元控制光伏发电单元进入储能状态；若不平衡，则确定最大负载相，所述逻辑控制单元控制光伏发电单元与最大负载相连接，进行三相平衡调节。
进一步地，所述监测执行单元包括第一电流变送器，分别串接在市政a、b、c三相的第二电流变送器、第三电流变送器、第四电流变送器，所述的第二电流变送器、第三电流变送器、第四电流变送器分别各自通过一交流接触器常开触点连接所述第一电流变送器，市政电源的a、b、c相的负载的中性点与光伏发电单元的交流输入端连接，所述的第一电流变送器、第二电流变送器、第三电流变送器、第四电流变送器的信号输出端与逻辑控制单元连接；
所述逻辑控制单元包括中央处理器、中央处理器，中央处理器的数字输出点与每个交流接触器的控制线圈的输入端连接，交流接触器的控制线圈的输出端与市政电源中性线连接；
第一电流变送器实时检测光伏发电单元输出的电流值，第二电流变送器、第三电流变送器、第四电流变送器实时检测市政电源各相负载的电流值，检测信号发送到逻辑控制系统中，中央处理器对电流变送器检测值的对比，分析得到三相功率不平衡时最大负载相，并发出指令给各交流接触器的控制线圈，进而控制测量与执行系统中对应交流接触器常开触点的接通与断开，以改变光伏发电接入市电中的对应相。
进一步地，所述光伏发电单元包括光伏阵列、单相并网逆变器、储能系统、并网控制装置、储能控制装置、第一电压变送器、第五电流变送器，经过可编程控制器对采集信号的采集和处理，控制光伏阵列接收太阳能转化为直流电能，提供给单相并网逆变器，单相并网逆变器通过内部调整以获得最大功率采集，再转换为符合低压电网市电标准的交流电能，或提供给储能系统进行储能。第一电压变送器、第五电流变送器采集的信号进入模数转换器，用以控制决策的运算。
进一步地，所述的第一电流变送器、第二电流变送器、第三电流变送器、第四电流变送器、第五电流变送器输出的信号经模数转换器处理后输入至中央处理器。
进一步地，所述中央处理器连接显示器。
借由上述方案，本发明光伏自动选相并网用于低压电网三相负载不平衡治理系统至少具有以下优点：
三相功率不平衡时，光伏发电单元自动选相，光伏发电单元并网到低压网中负载最高相，增加光伏供电有效降低低压电网电能的消耗量，进行功率补偿，达到配电网功率三相趋于平衡的目的，具有提高电能质量、降低电能消耗、节能环保的有点。
常规的分布式光伏并网是固定相并网，本系统为了实现三相不平衡治理，采用自动选相的方式实现单相并网。与传统的配电网三相不平衡治理方式不用，采用光伏发电单元方法来实现不平衡治理。具有提高电能质量、降低电能消耗、节能环保特点。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明光伏自动选相并网用于低压电网三相负载不平衡治理系统的电路框图；
图中，1、光伏发电系统，2、监测执行系统，3、逻辑控制系统，4、光伏阵列，5、单相并网逆变器，6、第一电流变送器，7、交流接触器常开触点(控制并网相序选择)，8、模数转换器，9、中央处理器10、显示器，11、交流接触器控制线圈(控制并网相序选择)，12、第二电流变送器，13、第三电流变送器，14、第四电流变送器，16、储能系统，17、交流接触器常开触点(储能控制装置)，18、交流接触器常开触点(并网控制装置)，19、交流接触器控制线圈(控制光伏储能状态)，20、交流接触器控制线圈(控制光伏并网状态),21、第五电流变送器，22、第一电压变送器；(注：a、b、c、n为三相四线制低压电网电源，15、三相负载系统。)
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明所述的光伏自动选相并网用于低压电网三相负载不平衡治理系统的较佳实施，自动选相并网、用于实现低压电网三相不平衡治理。包括：监测执行单元2、逻辑控制单元3、光伏发电单元1；
所述监测执行单元，用于获取光伏发电单元的输出电流以及市政电源a、b、c相的电源电流(负载电流)，并输出光伏发电单元的输出电流以及市政的a、b、c相的电源电流至逻辑控制单元；
所述逻辑控制单元，用于根据市政电源对应的a、b、c相的电源电流判断市政电源的三相负载是否平衡，若平衡，则所述逻辑控制单元控制光伏发电单元进入储能状态；若不平衡，则确定最大负载相，所述逻辑控制单元控制光伏发电单元与最大负载相连接，进行三相平衡调节。自动选相算法包括：
ia为a相电源电流，即第二电流变送器检测值，ib为b相电源电流，即第三电流变送器检测值，ic为c相电源电流，即第四电流变送器器检测值，id为光伏发电单元交流侧输出电流，即第一电流变送器检测值；
在不考虑三相负载不平衡度判据条件下，光伏并网前算法，
ix为三相电源电流ia,ib,ic中的最大值，即
ix＝max{ia,ib,ic}
当ix＝ia时，a相对应的交流接触器动作，实现光伏供电系统对a相并网进行供电；
当ix＝ib时，b相对应的交流接触器动作，实现光伏供电系统对b相并网进行供电；
当ix＝ic时，c相对应的交流接触器动作，实现光伏供电系统对c相并网进行供电；
不考虑三相负载不平衡度判据条件下，光伏并网后算法包括：
设iu为三相负载电流中的最大值，即
ix＝ia时，iu＝max{ia+id，ib，ic}
当iu＝ia+id时，交流接触器保持原状态，光伏供电系统继续对a相并网供电；
当iu＝ib时，交流接触器动作，断开a相，闭合b相，光伏供电系统对b相并网供电；
当iu＝ic时，交流接触器动作，断开a相，闭合c相，光伏供电系统对c相并网供电；
ix＝ib时，iu＝max{ia，ib+id，ic}
当iu＝ia时，交流接触器动作，断开b相，闭合a相，光伏供电系统对a相并网供电；
当iu＝ib+id时，交流接触器保持原状态，光伏供电系统继续对b相并网供电；
当iu＝ic时，交流接触器动作(断开b相，闭合c相)光伏供电系统对c相并网供电；
ix＝ic时，iu＝max{ia，ib，ic+id}
当iu＝ia时，交流接触器动作(断开c相，闭合a相)光伏供电系统对a相并网供电；
当iu＝ib时，交流接触器动作(断开c相，闭合b相)光伏供电系统对b相并网供电；
当iu＝ic+id时，交流接触器保持原状态，光伏供电系统继续对c相并网供电；
三相负载不平衡度判据具体包括：
光伏供电系统并网前，根据光伏板输出的直流电流归算并网后逆变交流侧输出电流公式如下：
v为光伏板工作电压(第一电压变送器检测值)，ie为光伏发电单元直流侧电流(第五电流变送器检测值)，η为并网逆变器的工作效率，v1为预并网侧市政电源电压等级，if为归算后的光伏供电系统向电网中注入的电流值
max{ia,ib,ic}＝iv
min{ia,ib,ic}＝iw
当if≤(iv-iw)时，光伏供电系统断开储能交流接触器，进入并网供电模式；
光伏供电系统并网后，光伏是否继续保持并网供电，计算公式如下：
min{ia,ib,ic}＝iw
当ix与iw一致时(说明此时电网已处于过补偿状态)，光伏供电系统停止并网供电，进入储能系统工作状态。
实际自动选相算法是在考虑了三相负载不平衡度判据的条件下完成。
所述监测执行单元包括第一电流变送器6，所述第一电流变送器以及与所述第一电流变送器的电能输出端分别通过三个交流接触器常开触点7连接的第二电流变送器12、第三电流变送器13、第四电流变送器14，其中所述的第二电流变送器、第三电流变送器、第四电流变送器的电能输入端分别与市政电源对应的a、b、c相一一对应连接，市政电源对应的a、b、c相的负载的中性点与光伏发电单元的交流输入端连接，所述的第一电流变送器、第二电流变送器、第三电流变送器、第四电流变送器的信号输出端与逻辑控制单元连接；
所述逻辑控制单元包括中央处理器、中央处理器与显示器连接，中央处理器的数字输出点与对应逻辑执行系统中每个交流接触器的控制线圈11输入端连接，交流接触器控制线圈输出端与电源中性线连接，其中，所述的第一电流变送器、第二电流变送器、第三电流变送器、第四电流变送器输出的信号经模数转换器8处理后输入至中央处理器9通过第一电流变送器实时检测光伏发电单元输出的电流值，检测信号发送到逻辑控制单元中，通过第二电流变送器、第三电流变送器、第四电流变送器实时检测变压器与负载连接侧的电流值，检测信号发送到逻辑控制系统中的模数转换器，对电流变送器检测值的对比，分析得到三相功率不平衡时最大负载相，并发出指令给交流接触器的控制线圈，进而控制测量与执行系统中对应交流接触器常开触点的接通与断开，以改变光伏发电系统自动选相接入市电中的对应相。
本实施例中，所述光伏发电单元包括光伏阵列4、单相并网逆变器5，储能系统16、储能控制装置17、并网控制装置18、第一电压变送器22、第五电流变送器21，第五电流变送器采集光伏阵列的输出电流，第一电压变送器采集光伏阵列的输出电压，可编程控制器对第五电流变送器、第一电压变送器的采集信号处理，控制光伏阵列接收太阳能转化为直流电能，提供给单相并网逆变器，单相并网逆变器通过内部调整以获得最大功率采集，再转换为符合低压电网市电标准的交流电能，或提供给储能系统进行储能；第一电压变送器22、第五电流变送器21采集的信号进入模数转换器8，用以控制决策的运算。
本实施例中，所述中央处理器连接显示器。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。