一种应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法，包括以下步骤：A：采集并网点的三相电流和三相电压；B：对三相电流和三相电压进行数字化处理，计算并网点的正序电流和正序电压；C：监控正序电流和正序电压的角度差，判断是否发生逆功率工况，如果发生逆功率工况则发出指令；如果没有发生则返回步骤B；D：上升沿驱动跳闸指令输出模块向断路器控制模块发出跳闸指令，断开并网点断路器。本发明能够灵敏准确地识别分布式并网发电系统的输出功率流向，在逆功率发生时发出跳闸指令，实现并网点断路器的断开。
【专利说明】一种应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统继电保护领域，尤其涉及一种应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法。
【背景技术】
[0002]作为集中式发电的有效补充，分布式发电及其系统集成技术已日趋成熟。随着单位千瓦电能生产价格的不断下降以及政策层面的有力支持，分布式发电技术正得到越来越广泛的应用。由于分布式电源与传统电力系统并网运行会对环境、经济及电力系统的运行、控制和保护产生一定的影响，因此各国都在制定分布式电源的并网标准。分布式电源并网接口装置安装于分布式电源与电网连接处，通过对并网开关和分布式电源的控制，实现分布式电源保护、运行控制、数据采集和通信等功能。
[0003]对于自发自用的分布式发电系统，尤其是内部含有大量电力电子器件的分布式发电系统，其电能质量可能达不到电力系统并网运行的要求。因此，在一些地区，电力部门明确要求分布式发电系统所发电能就地消纳，不足电能由配电网提供，即采取并网不上网的方式运行。运行过程中一旦出现分布式发电系统向配电网倒送功率的情况，应当立即采取保护措施，在给定的时间内消除逆功率运行工况，否则应立即切断并网点断路器。现有的分布式发电并网接入防逆流检测方法判别精度不高，经常发生逆功率运行工况，导致分布式发电系统与配电网无法安全稳定运行。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法，能够快速精确地判别分布式发电系统逆功率运行现象，通过向逆变器发送功率调整指令，消除逆功率运行工况，维护分布式发电系统与配电网的安全稳定运行。
[0005]本发明采用下述技术方案:
一种应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法，包括以下步骤:
A:利用电流采集模块和电压采集模块采集并网点的三相电流和三相电压；
B:利用正序电流计算模块和正序电压计算模块分别对电流采集模块和电压采集模块采集到的三相电流和三相电压进行数字化处理，并计算并网点的正序电流和正序电压；
C:利用逆流判别模块实时监控正序电流和正序电压的角度差，判断是否发生逆功率工况，如果发生逆功率工况，则逆流判别模块向上升沿驱动跳闸指令输出模块发出指令；如果没有发生逆功率工况，则返回步骤B ；
D:上升沿驱动跳闸指令输出模块接收到逆流判别模块发出的指令后，向断路器控制模块发出跳闸指令，断开并网点断路器。
[0006]所述的C步骤还包括以下步骤:
Cl:在逆流判别模块内部设定正序电流门槛值和正序电压门槛值；利用逆流判别模块实时监控正序电流和正序电压的数值；若正序电流数值大于正序电流门槛值且正序电压数值大于正序电压门槛值，则进入步骤C2 ;若正序电流数值小于正序电流门槛值和/或正序电压数值小于正序电压门槛值，则返回步骤B ;
C2:逆流判别模块实时监控正序电流和正序电压的角度差，当正序电流和正序电压的角度差为88°时，则判定发生逆功率工况，逆流判别模块向时间计时模块发送高电平信号，然后进入步骤C3 ;当正序电流和正序电压的角度差小于88°时，逆流判别模块向时间计时模块发送低电平信号，然后返回步骤B ;
C3:当时间计时模块接收到逆流判别模块发送的高电平信号时，时间计时模块开始计时；当设定的时间内逆流判别模块输出始终为高电平信号时，时间计时模块向上升沿驱动跳闸指令输出模块发送高电平信号，然后进入步骤D ;当设定的时间内逆流判别模块输出为低电平信号时，时间计时模块向上升沿驱动跳闸指令输出模块发送低电平信号，然后返回步骤B。
[0007]所述的C2步骤中，当逆流判别模块判定发生逆功率工况后，逆流判别模块向时间计时模块发送高电平信号的同时，逆流判别模块还向脉冲式指令输出模块发送信号，并实时监测当前倒送功率值；当倒送功率值小于逆流判别模块内部预设的倒送功率值阈值时，逆流判别模块向时间计时模块发送低电平信号，则返回步骤B。
[0008]所述的D步骤中，当上升沿驱动跳闸指令输出模块接收到时间计时模块发出的高电平信号时，向断路器控制模块发出跳闸指令，断开并网点断路器；当上升沿驱动跳闸指令输出模块接收到时间计时模块发出的低电平信号时，向断路器控制模块收回跳闸指令。
所述的C2步骤中，当脉冲式指令输出模块接收到逆流判别模块发送的信号后，脉冲式指令输出模块向逆变器输出功率调整指令，功率调整指令包括功率调整指令和逆流判别模块内部预设的倒送功率值阈值。
[0009]所述的功率调整指令采用脉冲式输出，脉冲式指令输出模块通过有线或无线方式与逆变器进行通讯。
[0010]所述的上升沿驱动跳闸指令输出模块与断路器控制模块通过有线或无线方式通τΗ ο
[0011]所述A步骤中电流采集模块和电压采集模块分别采用高精度测量级电流互感器和电压互感器。
[0012]本发明利用电流采集模块和电压采集模块分别采集并网点的三相电流和三相电压，并经正序电流计算模块和正序电压计算模块进行数字化处理后，计算并网点的正序电流和正序电压，然后利用逆流判别模块实时监控正序电流和正序电压的角度差，判断是否发生逆功率工况，最终通过上升沿驱动跳闸指令输出模块接向断路器控制模块发出跳闸指令，断开并网点断路器。本发明能够灵敏准确地识别分布式并网发电系统的输出功率流向，在逆功率发生时发出跳闸指令，实现并网点断路器的断开。进一步的，本发明还通过增设脉冲式指令输出模块并设定逆功率运行现象逻辑判断程序，能够增强判别的准确度，并向逆变器输出脉冲式功率调整信号，直到逆变器输出功率满足运行要求为止，从而有效地实现防逆流控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明的流程图。【具体实施方式】
[0014]如图1所示，本发明包括以下步骤:
A:利用电流采集模块和电压采集模块采集并网点的三相电流和三相电压。
[0015]B:利用正序电流计算模块和正序电压计算模块分别对电流采集模块和电压采集模块采集到的三相电流和三相电压进行数字化处理，并计算并网点的正序电流和正序电压。
[0016]C:利用逆流判别模块实时监控正序电流和正序电压的角度差，判断是否发生逆功率工况，如果发生逆功率工况，则逆流判别模块向上升沿驱动跳闸指令输出模块发出指令；如果没有发生逆功率工况，则返回步骤B ;
D:上升沿驱动跳闸指令输出模块接收到逆流判别模块发出的指令后，向断路器控制模块发出跳闸指令，断开并网点断路器。
[0017]由于发生逆功率工况的早期，电流矢量和电压矢量接近相互垂直，此时测到的有功功率接近于零，为了能够增强判别的准确度，本发明将步骤C和步骤D细化，以实现分布式发电系统逆功率运行现象快速精确地判别。
[0018]Cl:在逆流判别模块内部设定正序电流门槛值和正序电压门槛值；利用逆流判别模块实时监控正序电流和正序电压的数值；若监控到的正序电流数值大于正序电流门槛值且正序电压数值大于正序电压门槛值，则进入步骤C2;若正序电流数值小于正序电流门槛值和/或正序电压数值小于正序电压门槛值，则返回步骤B ;
C2:逆流判别模块实时监控正序电流和正序电压的角度差，当正序电流和正序电压的角度差为88°时，则判定发生逆功率工况，逆流判别模块同时向时间计时模块和脉冲式指令输出模块发送高电平信号，并实时监测当前倒送功率值，然后进入步骤C3;当正序电流和正序电压的角度差小于88°时，逆流判别模块向时间计时模块发送低电平信号，然后返回步骤B ;
C3:当时间计时模块接收到逆流判别模块发送的高电平信号时，时间计时模块开始计时；当设定的时间内逆流判别模块输出始终为高电平信号时，时间计时模块向上升沿驱动跳闸指令输出模块发送高电平信号，然后进入步骤D ;当设定的时间内逆流判别模块输出为低电平信号时，时间计时模块向上升沿驱动跳闸指令输出模块发送低电平信号，然后返回步骤B ;
在判定发生逆功率工况后，逆流判别模块实时监测当前倒送功率值；当倒送功率值小于逆流判别模块内部预设的倒送功率值阈值时，逆流判别模块向时间计时模块发送低电平信号，则返回步骤B。
[0019]D:当上升沿驱动跳闸指令输出模块接收到时间计时模块发出的高电平信号时，向断路器控制模块发出跳闸指令，断开并网点断路器；当上升沿驱动跳闸指令输出模块接收到时间计时模块发出的低电平信号时，向断路器控制模块收回跳闸指令。上升沿驱动跳闸指令输出模块与断路器控制模块通过有线或无线方式通讯。
[0020]步骤Cl中，由于设定了正序电流门槛值和正序电压门槛值，只有在正序电流和正序电压均大于各自的门槛值时才启动逆流逻辑判断程序，可有效防止在电流和电压幅值较低时逆流判别模块的误判或频繁启动，以提高判别的准确性。[0021]步骤C2中，当正序电流和正序电压的角度差为88°时，就判定发生逆功率工况，能够有效防止在有功功率接近于O时出现判别不准的情况，从而增强判别的准确度，同时也可以实现提前告警，极大地提高了系统的反应速度。
[0022]步骤C3中，通过增设时间计时模块，判断设定时间内逆流判别模块输出信号的类型，可防止因功率波动造成逆流判别模块误判，也能够保证在逆功率工况下逆变器有足够的时间进行功率调节，避免不必要的跳闸。
[0023]同时，在判定发生逆功率工况后，逆流判别模块实时监测当前倒送功率值；当倒送功率值小于逆流判别模块内部预设的倒送功率值阈值时，逆流判别模块向时间计时模块发送低电平信号，使得在逆功率工况无法消除时能够及时跳闸，避免长时间逆功率运行影响外电网的安全稳定运行。
[0024]为了进一步增强判别的准确度，本发明所述的电流采集模块和电压采集模块采用高精度的测量级电流互感器和电压互感器，能够保证测量精度，以实现并网点三相电流和三相电压的精准采集。
[0025]本发明C2步骤中，当脉冲式指令输出模块接收到逆流判别模块发送的信号后，脉冲式指令输出模块向逆变器输出功率调整指令，功率调整指令包括功率调整指令和逆流判别模块内部预设的倒送功率值阈值；功率调整指令采用脉冲式输出，脉宽由用户自行设定，脉冲式指令输出模块通过有线或无线方式与逆变器进行通讯。逆变器在接收到输出功率调整指令后即时对输出功率进行调整，直至输出功率满足运行要求，实现防逆流控制。如果逆变器在一定的时间内没有实现功率调整的要求，则通过逆流判别模块的判断处理，时间计时模块可以及时发出跳闸指令，断开并网点断路器。
[0026]本发明中，正序电流计算模块、正序电压计算模块、逆流判别模块、时间计时模块、脉冲式指令输出模块可通过MCS-51单片机、ARM7或其它单片机系统配以相关的软件程序得以实现，相关的软件程序及计算方法均为本领域技术人员所掌握的常规技术，在此不再赘述。
【权利要求】
1.一种应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法，其特征在于，包括以下步骤: A:利用电流采集模块和电压采集模块采集并网点的三相电流和三相电压； B:利用正序电流计算模块和正序电压计算模块分别对电流采集模块和电压采集模块采集到的三相电流和三相电压进行数字化处理，并计算并网点的正序电流和正序电压； C:利用逆流判别模块实时监控正序电流和正序电压的角度差，判断是否发生逆功率工况，如果发生逆功率工况，则逆流判别模块向上升沿驱动跳闸指令输出模块发出指令；如果没有发生逆功率工况，则返回步骤B ; D:上升沿驱动跳闸指令输出模块接收到逆流判别模块发出的指令后，向断路器控制模块发出跳闸指令，断开并网点断路器。
2.根据权利要求1所述的应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法，其特征在于，所述的C步骤还包括以下步骤: Cl:在逆流判别模块内部设定正序电流门槛值和正序电压门槛值；利用逆流判别模块实时监控正序电流和正序电压的数值；若正序电流数值大于正序电流门槛值且正序电压数值大于正序电压门槛值，则进入步骤C2 ;若正序电流数值小于正序电流门槛值和/或正序电压数值小于正序电压门槛值，则返回步骤B ; C2:逆流判别模块实时监控 正序电流和正序电压的角度差，当正序电流和正序电压的角度差为88°时，则判定发生逆功率工况，逆流判别模块向时间计时模块发送高电平信号，然后进入步骤C3 ;当正序电流和正序电压的角度差小于88°时，逆流判别模块向时间计时模块发送低电平信号，然后返回步骤B ; C3:当时间计时模块接收到逆流判别模块发送的高电平信号时，时间计时模块开始计时；当设定的时间内逆流判别模块输出始终为高电平信号时，时间计时模块向上升沿驱动跳闸指令输出模块发送高电平信号，然后进入步骤D ;当设定的时间内逆流判别模块输出为低电平信号时，时间计时模块向上升沿驱动跳闸指令输出模块发送低电平信号，然后返回步骤B。
3.根据权利要求2所述的应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法，其特征在于，所述的C2步骤中，当逆流判别模块判定发生逆功率工况后，逆流判别模块向时间计时模块发送高电平信号的同时，逆流判别模块还向脉冲式指令输出模块发送信号，并实时监测当前倒送功率值；当倒送功率值小于逆流判别模块内部预设的倒送功率值阈值时，逆流判别模块向时间计时模块发送低电平信号，则返回步骤B。
4.根据权利要求2或3所述的应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法，其特征在于，所述的D步骤中，当上升沿驱动跳闸指令输出模块接收到时间计时模块发出的高电平信号时，向断路器控制模块发出跳闸指令，断开并网点断路器；当上升沿驱动跳闸指令输出模块接收到时间计时模块发出的低电平信号时，向断路器控制模块收回跳闸指令。
5.根据权利要求4所述的应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法，其特征在于:所述的C2步骤中，当脉冲式指令输出模块接收到逆流判别模块发送的信号后，脉冲式指令输出模块向逆变器输出功率调整指令，功率调整指令包括功率调整指令和逆流判别模块内部预设的倒送功率值阈值。
6.根据权利要求5所述的应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法，其特征在于:所述的功率调整指令采用脉冲式输出，脉冲式指令输出模块通过有线或无线方式与逆变器进行通讯。
7.根据权利要求6所述的应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法，其特征在于:所述的上升沿驱动跳闸指令输出模块与断路器控制模块通过有线或无线方式通讯。
8.根据权利要求7所述的应用于分布式发电并网接入防逆流智能检测方法，其特征在于:所述A步骤中电流采集模块和电压采集模块分别采用高精度测量级电流互感器和电压互 感器。
【文档编号】G01R25/00GK103779834SQ201410011462
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2013年11月9日
【发明者】杨海晶, 石光, 赵勇, 宋宁希, 王心妍, 魏文秀, 吴双惠, 郭红鼎, 张鹏远, 李现伟 申请人:国家电网公司, 国网河南省电力公司电力科学研究院, 许继电气股份有限公司