一种自适应的末端接地选线装置制造方法
【专利摘要】本实用新型是一种低压直流输配电在线绝缘监测方法及自适应的末端接地选线装置，该自适应的末端接地选线置包括主控模块和漏电流测量模块，主控模块上设置外部通信接口、内部通信接口和自适应检测电路，自适应检测电路实时检测正负母线对地电压值，判断是否投切自身平衡电阻到正负母线；漏电流测量模块上设置零序互感器、信号处理单元及通信电路，零序互感器检测支路漏电信号，通过通信电路与主控模块的内部通信接口进行交互。本实用新型可实时监测多个发电支路绝缘状况，在系统中有其他的接地平衡电阻时自动退出自身的平衡电阻，否则自动投切自身的平衡电阻。同时将支路绝缘状态下降的支路号通过集中监控器上传，方便了监控和维护。
【专利说明】一种自适应的末端接地选线装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及低压直流输配电在线绝缘监测【技术领域】，尤其适用于光伏发电系统中的光伏发电板和智能光伏汇流箱间的在线绝缘监测方法使用的自适应末端接地选线装置。
【背景技术】
[0002]当今世界，煤炭、石油等化石能源频频告急，环境污染问题日益严峻。而太阳能作为最具潜力的可再生能源，因其储量的无限性、存在的普遍性、利用的清洁性以及实用的经济性，越来越被人们所青睐。大力发展光伏产业、积极开发太阳能，在全球范围得到了空前重视，已成为各国可持续发展战略的重要组成部分。光伏产业也称太阳能电池产业，即利用太阳能及半导体电子器件吸收太阳光辐射能，并使之转换为电能的产业。在大型光伏并网发电系统中，为了减少光伏组件和逆变器之间的连线数量，便于维护，提高可靠性，同时降低成本，一般需要在光伏组件与逆变器之间增加直流汇流装置。通过使用光伏阵列汇流箱，用户可以根据逆变器输入的直流电压范围，将一定数量的相同规格的光伏组件串联成一个光伏组件串列，再将若干个串列接入光伏阵列汇流箱，通过防雷器与断路器后输出，从而方便了后级逆变器的接入。
[0003]光伏汇流箱是应用于智能光伏发电系统中用于对光电池串列及外围辅助元件进行保护和监测的一种智能设备，是伴随着光伏发电的大规模应用而产生的一个新型产品。随着光伏产业的迅猛发展，对于光伏汇流箱的安全性、小型化、智能化和低功耗提出了越来越高的要求，目前常规的智能光伏汇流箱只能实现支路电流测量、SPD和开关状态监测、通信等功能，无法实时对导线绝缘状况进行在线监测，且由于光伏发电系统中支路较多，在支路出现绝缘损坏等情况导致绝缘下降时会影响发电设备的正常运行，现场维护人员很难及时检测、排查出绝缘下降支路，在给现场维护人员的人身安全带来隐患的同时，也增加了现场运维人员的工作量。
[0004]图1所示是“一种适用于光伏并网发电系统的在线绝缘监测系统”，实用新型专利申请号201220708530.8。其中光伏并网发电系统包括一组连接的多组光伏发电组件、直流柜及逆变器，每组所述光伏发电组件包括太阳能板及连接太阳能板和直流柜的汇流箱，直流柜经由正负母线与所述逆变器连接，逆变器与外电网连接，其特征在于，用于光伏并网发电系统的在线绝缘监测系统包括绝缘智能漏电传感器、绝缘平衡电阻、绝缘电压变送器、绝缘监测仪及上位机，其中，绝缘智能漏电流传感器至于汇流箱和直流柜之间，且通过RS485通信接口与绝缘监测仪通信，绝缘平衡电阻一端接地，另一端与正负母线连接，绝缘平衡电阻和正负母线经由绝缘电压变送器与绝缘监测仪连接，绝缘监测仪包括数据接收模块、数据处理模块、1端口以及通信模块，其中数据接收模块用以接收漏电流传感器和绝缘变压器传送的数据，数据处理模块用于将数据接收模块的数据进行统计并汇总处理，报警模块与数据处理模块连接，数据处理模块的数据超过相应的设定值时，所述报警模块开启报警，1端口之间与外接报警执行装置连接，光伏并网发电系统的在线绝缘监测系统中的各设备或线路出现故障时，1端口驱动报警执行装置进行报警，通信模块通过RS485或TCP/IP通信接口将所述数据处理模块与上位机进行通信。
[0005]现有技术方案的主要问题和缺点如下:
[0006]不能定位具体的光伏串的故障支路，在光伏串较多的情况下排查工作量较大，若每个汇流箱都需要增加一套绝缘监测装置，购置和后期维护成本较高；
[0007]通常绝缘监测装置是通过平衡电阻和投切不平衡电阻来测量正负极对地电压值，利用测量的正负极的电压值来计算绝缘电阻值，如图2所示。如果系统中已经存在其他的绝缘监测装置，势必会造成系统中存在多个平衡电阻对并联接地，使平衡电阻阻值变小，弓丨起测量偏差，输出错误的报警信号。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的是实现在线实时监测支路绝缘状况，对于光伏串的故障位置能够准确定位；主控模块能够实时检测正负母线对地电压值，判断是否投切自身平衡电阻到正负母线，实现自适应在线绝缘检测。
[0009]本实用新型采用的技术方案是:
[0010]一种自适应的末端接地选线装置，所述自适应的末端接地选线装置包括主控模块和漏电流测量模块，其中，
[0011]所述主控模块上设置一个外部通信接口、一个内部通信接口和一个自适应检测电路，所述自适应检测电路实时检测正负母线对地电压值，判断是否投切自身平衡电阻到正负母线；所述内部通信接口连接到漏电测量模块的通信接口，外部通信接口连接到集中监控器；
[0012]所述漏电流测量模块上设置至少一路零序互感器、一个信号处理单元及通信电路，所述零序互感器检测支路漏电信号，所述信号处理单元将漏电信号转换为漏电流值，并通过通信电路与主控模块的内部通信接口进行交互。
[0013]所述自适应检测电路包括2个平衡电阻和2个继电器切换开关Kl和K2，所述继电器切换开关Ki 一端连接在母线正极，另一端连接到一个所述平衡电阻，该平衡电阻连接到地；所述切换开关K2 —端连接在母线负极，另一端连接到另一个平衡电阻，该平衡电阻连接到地。
[0014]所述自适应的末端接地选线装置还包括集中监控器，所述集中监控器与主控模块的外部通信接口连接，所述主控模块通过外部通信接口与集中监控器进行通信。
[0015]本实用新型提供了一种在光伏汇流箱内使用的在线绝缘测量装置，该装置可实时监测多个发电支路绝缘状况，在系统中有其他的接地平衡电阻时自动退出自身的平衡电阻，否则自动投切自身的平衡电阻，设备通过总线方式将数据传递给主控模块，主控模块实施监控正负母线对地电压，如果正负母线对地电压差超过设定值(直流绝缘监测装置技术条件要求压差整定值不大于额定电压的10% )，则主控模块通过通信接口与集中监控器进行通信，将支路绝缘状态下降的支路号通过集中监控器上传，方便了监控和维护。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是现有光伏并网发电系统的在线绝缘监测系统示意图；
[0017]图2是现有绝缘监测装置多个平衡电阻对并联接地电路图；
[0018]图3是测量模块结构示意图；
[0019]图4是本实用新型自适应的末端接地选线装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进一步详细说明。
[0021]一种自适应的末端接地选线装置，包括测量模块和主控模块。
[0022]测量模块上设置至少一路零序互感器、一个信号处理单元、通信电路及电源电路，如图3所示。零序互感器检测支路漏电信号，通过信号处理单元转换为漏电流值，并通过通信电路与主控模块的内部通信接口进行交互；同一支路的导线穿过零序互感器线圈，在交变对称电压或电流源激励的铁心中，若同时存在直流恒定磁场，铁心中的交变磁通的对称性就会被破坏，磁通波形的正负半波相位将发生变化，相应地，检测绕组输出电压中的正负半波将发生相对位移。正负半波变化量的方向和大小可以反映出直流偏置电流的方向和大小，通过MCU的输入捕获端口分析方波的占空比，可计算出支路漏电流的数值。
[0023]主控模块包括一个外部通信接口、一个内部通信接口及一个自适应检测电路,如图4所示。主控模块定时断开继电器K1/K2，自适应检测电路测量母线电压U、正负母线对地电压值U+/U-，当正负母线电压U大于0V、正负母线对地电压值U+/U-均为0V，且此状态持续5分钟后，可判断出系统中无其他平衡电阻，主控模块则闭合继电器K1、K2，投入自身的平衡电阻到母线；当正负母线电压U大于0V、正负母线对地电压值U+/U-均大于OV时，且此状态持续5分钟后则判断出系统中有其他设备已经投入了平衡电阻，主控模块保持自身平衡电阻断开状态。在判断过程中可能会发生其他绝缘检测装置切桥选线操作，造成正负母线电压值变化，根据现场运行经验，绝缘检测装置故障定位时间不会超过3分钟，主控模块检测电压变化的延时时间设计为5分钟，可有效躲避系统中其他装置切换电桥带来电压波动干扰装置判断。
[0024]主控模块中内部通信接口与漏电检测模块通信接口相连，漏电检测模块通过通信接口上传支路漏电值到主控模块，主控模块测量的正负母线对地电压差超过设定值，且持续时间超过5分钟，则漏电检测模块上传各支路序号及对应支路的漏电流，主控按照支路漏电流从大到小的顺序对支路序号进行排序，将故障支路编号传输给主控模块对外通信接口，实现接地选线。
[0025]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种自适应的末端接地选线装置，其特征在于:所述自适应的末端接地选线装置包括主控模块和漏电流测量模块，其中， 所述主控模块上设置一个外部通信接口、一个内部通信接口和一个自适应检测电路，所述自适应检测电路实时检测正负母线对地电压值，判断是否投切自身平衡电阻到正负母线；所述内部通信接口连接到漏电测量模块的通信接口，外部通信接口连接到集中监控器； 所述漏电流测量模块上设置至少一路零序互感器、一个信号处理单元及通信电路，所述零序互感器检测支路漏电信号，所述信号处理单元将漏电信号转换为漏电流值，并通过通信电路与主控模块的内部通信接口进行交互。
2.根据权利要求1所述的自适应的末端接地选线装置，其特征在于:所述自适应检测电路包括2个平衡电阻和2个继电器切换开关Kl和K2，所述继电器切换开关Kl 一端连接在母线正极，另一端连接到一个所述平衡电阻，该平衡电阻连接到地；所述切换开关K2 —端连接在母线负极，另一端连接到另一个平衡电阻，该平衡电阻连接到地。
3.根据权利要求2所述的自适应的末端接地选线装置，其特征在于:所述自适应的末端接地选线装置还包括集中监控器，所述集中监控器与主控模块的外部通信接口连接，所述主控模块通过外部通信接口与集中监控器进行通信。
【文档编号】G01R31/12GK203858322SQ201420253278
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】刘芳, 蓝利民, 南寅, 赵志群 申请人:北京人民电器厂有限公司