专利名称：一种隔离式并网发电孤岛效应防护的装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于并网发电的技术领域，特别涉及一种用于防止并网发电过程中产生孤岛效应的装置，另外还涉及其防止孤岛效应的系统。
背景技术：
上世纪70年代以来，可持续发展思想逐步成为国际社会共识，可再生能源开发利用受到世界各国高度重视，许多国家将开发利用可再生能源作为能源战略的重要组成部分，提出了明确的可再生能源发展目标，制定了鼓励可再生能源发展的法律和政策，可再生能源得到迅速发展，其技术水平不断提高，产业规模逐渐扩大，成为促进能源多样化和实现可持续发展的重要能源。可再生能源能源发电作为重要的安全清洁能源之一，包括水能、生物质能、风能、 太阳能、地热能和海洋能等，资源潜力大，环境污染低，可永续利用，不会随其自身转化或人类开发和利用而递减并可持续供给，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。现在可再生能源发电发展迅猛，主要包括
水力发电到2010年底，我国水电总装机容量达到2. 13亿千瓦，水电年发电量6863亿 kWh。目前，经济发达国家水能资源已基本开发完毕，水电建设主要集中在发展中国家。生物质发电包括农林生物质发电、垃圾发电和沼气发电等。到2010年底，全国建成投产各类生物质发电装机合计约670万kW，其中蔗渣发电170万kW，秸秆林木废弃物发电2 万kW，城市垃圾发电223万kW，沼气和垃圾填埋气发电50万kW。风电包括离网运行的小型风力发电机组和大型并网风力发电机组，技术已基本成熟。近年来，并网风电机组的单机容量不断增大，初步统计，2010年新增风电吊装和并网运营容量分别达到1800万和1350万kW ；到2010年底，全国风电累计吊装容量和并网运营容量分别为4400万kW和3100万kW ； 2010年全国风电上网电量约500亿kWh。太阳能光伏发电最初作为独立的分散电源使用，近年来并网光伏发电的发展速度加快，市场容量已超过独立使用的分散光伏电源。初步统计，我国2010年新增并网光伏发电装机53万kW，累计装机达到83万kW，其中大型并网光伏发电累计装机70万kW，建筑一体化并网光伏发电装机约13万kW。全球光伏发电市场2010年新增装机预计同比增加超过120%，达到1700万kW以上，带动我国太阳能光伏产业规模迅速扩大。总之，可再生能源发电并网已成为一种趋势，但是在可再生能源发电并网过程中， 当电网发生故障时，会产生孤岛效应，孤岛效应是指当逆变器并网工作时，因为各种原因导致市电不能给本地负载供电，此时如果没有任何孤岛判断技术，逆变器会持续给本地负载和局部电网负载供电，一般来说，孤岛效应可能对整个配电系统设备及用户端的设备造成不利的影响，包括
1)危害电力维修人员的生命安全；
2)影响配电系统上的保护开关动作程序；
3)孤岛区域所发生的供电电压与频率的不稳定性质会对用电设备带来破坏；4)当供电恢复时造成的电压相位不同步将会产生浪涌电流，可能会引起再次跳闸或对负载和供电系统带来损坏；
5)并网发电系统因单相供电而造成系统三相负载的欠相供电问题。
发明内容
本发明克服上述不足问题，提供一种隔离式并网发电孤岛效应防护的装置及系统，结构简单，易于操作，主动实时监测信号，从而控制电网的切断与接通，达到了防止孤岛效应的目的，满足了可再生能源发电安全、稳定并网的要求。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是提供一种隔离式并网发电孤岛效应防护的装置。所述隔离式并网发电孤岛效应防护的装置包括孤岛效应防护控制器、用户侧低压可再生能源并网、机械开关、用户负荷、孤岛效应监测装置、低压输入端、变压器、高压输入端。所述变压器前端连接于高压输入端，低压输入端连接于变压器后端，孤岛效应监测装置安装于低压输入端，孤岛效应监测装置通过串行通讯总线与孤岛效应防护控制器连接，用户负荷通过母线连接于孤岛效应监测装置后端，用户侧低压可再生能源并网通过机械开关连接到孤岛效应监测装置后端，机械开关和用户侧低压可再生能源并网分别通过串行通讯总线与孤岛效应防护控制器连接。所述用户侧低压可再生能源并网包括太阳能并网、风能并网、地热能并网、生物质能并网、海洋能并网和/或水能并网。所述太阳能并网通过汇流箱与逆变器连接，蓄电池串接于逆变器和汇流箱之间， 汇流箱与太阳能电池板连接，逆变器通过串行通讯总线与孤岛效应防护控制器连接。所述孤岛效应防护控制器内部安装有电容器及控制电路系统。本发明另提供一种隔离式并网发电孤岛效应防护的系统，所述隔离式并网发电孤岛效应防护的系统由孤岛效应防护控制器控制，在逆变器正常并网工作前，孤岛效应监测装置开始实时监测电网输入的电压、电流、相位、频率信号，信号通过串行通讯总线输入到孤岛效应防护控制器内部
电网中断时，孤岛效应监测装置监测到电网中断的发生的信号，孤岛效应防护控制器立即发出切断命令信号，通过串行通讯总线分别传输到机械开关和逆变器，用户侧可再生能源并网被自动切断；
电网恢复时，孤岛效应监测装置可监测到电网输入电压、电流、相位、频率信号，孤岛效应防护控制器立即发出接通命令信号，通过串行通讯总线分别传输到机械开关和逆变器， 用户侧可再生能源并网被自动接通。所述孤岛效应监测装置实时监测电网输入电压、电流、相位、频率信号，其实时监测频次为0.5s/次一Is/次。
图1为本发明的隔离式并网发电孤岛效应防护的装置结构示意图。图中，1.孤岛效应防护控制器，2.串行通讯总线，3.逆变器，4.汇流箱，5.太阳能电池板，6.蓄电池，7.机械开关，8.用户负载，9.母线，10.孤岛效应监测装置，11.低压输入端，12.变压器，13.高压输入端。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。实施例1
如附图1所示的一种隔离式并网发电孤岛效应防护的装置，包括孤岛效应防护控制器
I、用户侧低压可再生能源并网、机械开关7、用户负荷8、孤岛效应监测装置10、低压输入端
II、变压器12、高压输入端13。变压器12前端连接于高压输入端13之上，低压输入端11连接于变压器12后端， 孤岛效应监测装置10安装于低压输入端11，孤岛效应监测装置10通过串行通讯总线2连接到孤岛效应防护控制器1上，用户负荷8通过母线9连接于孤岛效应监测装置10后端， 用户侧低压可再生能源并网通过机械开关7连接到孤岛效应监测装置10后端上，机械开关 7和用户侧低压可再生能源并网分别通过串行通讯总线2相接到孤岛效应防护控制器1上。当用户侧低压可再生能源并网为太阳能并网时，太阳能并网采用汇流箱4连接于逆变器3上，蓄电池6连接于逆变器3和汇流箱4之间，汇流箱连接于太阳能电池板5之上， 逆变器3通过串行通讯总线2连接于孤岛效应防护控制器1之上。孤岛效应防护控制器1内部安装有电容器及控制电路系统。一种隔离式并网发电孤岛效应防护的系统，系统由孤岛效应防护控制器1控制， 在逆变器3正常并网工作前，孤岛效应监测装置10开始实时监测电网输入的电压、电流、相位、频率信号，实时监测频次为0. 5s/次，信号通过串行通讯总线输入到孤岛效应防护控制器1内部，
电网中断时，孤岛效应监测装置10能监测到电网中断的发生的信号，孤岛效应防护控制器1立即发出切断命令信号，通过串行通讯总线2分别传输到机械开关7和逆变器3，太阳能并网被自动切断。实施例2
如附图1所示的一种隔离式并网发电孤岛效应防护的装置，包括孤岛效应防护控制器
I、用户侧低压可再生能源并网、机械开关7、用户负荷8、孤岛效应监测装置10、低压输入端
II、变压器12、高压输入端13。变压器12前端连接于高压输入端13之上，低压输入端11连接于变压器12后端， 孤岛效应监测装置10安装于低压输入端11，孤岛效应监测装置10通过串行通讯总线2连接到孤岛效应防护控制器1上，用户负荷8通过母线12连接于孤岛效应监测装置10后端， 用户侧低压可再生能源并网通过机械开关7连接到孤岛效应监测装置10后端上，机械开关 7和用户侧低压可再生能源并网分别通过串行通讯总线2相接到孤岛效应防护控制器1上。当用户侧低压可再生能源并网为太阳能并网时，太阳能并网采用汇流箱4连接于逆变器3上，蓄电池6连接于逆变器3和汇流箱4之间，汇流箱连接于太阳能电池板5之上， 逆变器3通过串行通讯总线2连接于孤岛效应防护控制器1之上。孤岛效应防护控制器1内部安装有电容器及控制电路系统。一种隔离式并网发电孤岛效应防护的系统，系统由孤岛效应防护控制器1控制， 在逆变器3正常并网工作前，孤岛效应监测装置10开始实时监测电网输入的电压、电流、相
5位、频率信号，实时监测频次为0. 5s/次，信号通过串行通讯总线输入到孤岛效应防护控制器1内部，
电网恢复时，孤岛效应监测装置10可监测到电网输入电压、电流、相位、频率信号，孤岛效应防护控制器1立即发出接通命令信号，通过串行通讯总线2分别传输到机械开关7 和逆变器3，太阳能并网被自动接通。 以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种隔离式并网发电孤岛效应防护的装置，其特征是所述隔离式并网发电孤岛效应防护的装置包括孤岛效应防护控制器(1)、用户侧低压可再生能源并网、机械开关(7)、 用户负荷(8)、孤岛效应监测装置(10)、低压输入端(11)、变压器(12)、高压输入端(13)，所述变压器(12 )前端连接于高压输入端(13 )，低压输入端(11)连接于变压器(12 )后端，孤岛效应监测装置(10)安装于低压输入端(11 )，孤岛效应监测装置(10)通过串行通讯总线(2)与孤岛效应防护控制器(1)连接，用户负荷(8)通过母线(9)连接于孤岛效应监测装置(10)后端，用户侧低压可再生能源并网通过机械开关(7)连接到孤岛效应监测装置 (10)后端，机械开关(7)和用户侧低压可再生能源并网分别通过串行通讯总线(2)与孤岛效应防护控制器(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种隔离式并网发电孤岛效应防护的装置，其特征是所述用户侧低压可再生能源并网包括太阳能并网、风能并网、地热能并网、生物质能并网、海洋能并网和/或水能并网。
3.根据权利要求2所述的一种隔离式并网发电孤岛效应防护的装置，其特征是所述太阳能并网通过汇流箱(4)与逆变器(3)连接，蓄电池(6)串接于逆变器(3)和汇流箱(4) 之间，汇流箱(4)与太阳能电池板(5)连接，逆变器(3)通过串行通讯总线(2)与孤岛效应防护控制器(1)连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种隔离式并网发电孤岛效应防护的装置，其特征是 所述孤岛效应防护控制器(1)内部安装有电容器及控制电路系统。
5.一种隔离式并网发电孤岛效应防护的系统，其特征是所述隔离式并网发电孤岛效应防护的系统由孤岛效应防护控制器(1)控制，在逆变器(3)正常并网工作前，孤岛效应监测装置(10)开始实时监测电网输入的电压、电流、相位、频率信号，信号通过串行通讯总线输入到孤岛效应防护控制器(1)内部电网中断时，孤岛效应监测装置(10)监测到电网中断的发生的信号，孤岛效应防护控制器(1)立即发出切断命令信号，通过串行通讯总线(2)分别传输到机械开关(7)和逆变器 (3)，用户侧可再生能源并网被自动切断；电网恢复时，孤岛效应监测装置(10)可监测到电网输入电压、电流、相位、频率信号，孤岛效应防护控制器(1)立即发出接通命令信号，通过串行通讯总线(2)分别传输到机械开关(7)和逆变器(3)，用户侧可再生能源并网被自动接通。
6.根据权利要求5所述的一种隔离式并网发电孤岛效应防护的系统，其特征是所述孤岛效应监测装置(10)实时监测电网输入电压、电流、相位、频率信号，其实时监测频次为 0.5s/次一 Is/次。
全文摘要
本发明公开了一种隔离式并网发电孤岛效应防护的装置及系统。属于并网发电的技术领域，其装置采用孤岛效应监测装置安装于低压输入端，孤岛效应监测装置通过串行通讯总线连接到孤岛效应防护控制器上，用户负荷通过母线连接于孤岛效应监测装置后端，用户侧低压可再生能源并网通过机械开关连接到孤岛效应监测装置后端上，机械开关和用户侧低压可再生能源并网分别连接到孤岛效应防护控制器上。系统由孤岛效应防护控制器控制，在逆变器正常并网工作前，孤岛效应监测装置开始实时监测电网输入的率信号，信号输入到孤岛效应防护控制器内部，控制电网的切断与接通。本发明操作简单、功能实用，具有安全，稳定，实时性好，检测精度高的优点。
文档编号H02J3/38GK102355002SQ20111026241
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年8月28日
发明者冯兆麒, 孙欢伟, 张力夫, 杨振强, 谭毅 申请人:大连中隆新能源科技有限公司