专利名称：一种模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统，该装置能够模拟三相380V微电网系统正常运行，以及非正常运行状态告警。
背景技术：
微电网从“系统”的角度理解分布式发电(DG)，将发电机、负荷、储能装置以及控制装置等结合，形成一个单一可控的单元，同时满足用户对于三联供的需要，并通过配电网与 主干大型电网并联运行，最终形成一个大型电网与小型电网联合运行的系统。微电网作为大电网的有效补充与分布式发电的有效利用形式，受到研究人员越来越多的关注和支持，具有巨大的社会与经济意义。微电网非正常运行告警系统是保障电网安全稳定运行的重要组成部分。目前，国内外对微电网的研究主要包括对微电网概念的阐述、建模、规划、分布式发电接入微电网、微电网的规划及可靠性评估、微电网运行对内外电网电能质量的影响等方面。对微电网方面的研究，仅仅通过仿真分析是不够，必须经过一定的实验验证，而在需要用相应系统进行实验研究时，往往缺少这样的模拟微电网系统。通过模拟微电网非正常运行，采集相应的告警信号，进而可以方便的进行微电网告警方面的研究。
实用新型内容本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统，用于对微电网控制及告警方面的研究。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现—种模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统，它包括微型光伏发电模拟馈线、微型燃料电池发电模拟馈线、微型风力发电系统模拟馈线和微型燃气轮机发电系统模拟馈线，所述各模拟馈线均通过母线与模拟主电网的隔离变压器连接，隔离变压器由模拟主网控制器控制，在隔离变压器上设有发热装置和测温装置，模拟主网控制器在系统非正常运行时发出告警信号；母线则与负荷连接，同时各馈线还与各自的负荷I、负荷II、负荷III、负荷IV连接。所述微型光伏发电模拟馈线结构为，它设有微型光伏发电装置，该装置与开关装置I、滤波器I、三相逆变桥I、滤波器I’、测量设备I和断路器I依次串接，断路器I接入母线；同时负荷I接入测量设备I后方的线路中；测量设备I与A/D转换器I连接，A/D转换器I与DGl控制器连接，DGl控制器分别与SPWM脉冲模块I和启动保护模块I连接，启动保护模块I分别与开关装置I和断路器I连接；SPWM脉冲模块I则通过隔离驱动模块I与三相逆变桥I连接。所述微型燃料电池发电模拟馈线结构为，它设有微型燃料电池发电装置，该装置与开关装置II、滤波器II、三相逆变桥II、滤波器II’、测量设备II和断路器II依次串接，断路器II接入母线；同时负荷II接入测量设备II后方的线路中；测量设备II与A/D转换器II接，A/D转换器II与DG2控制器连接，DG2控制器分别与SPWM脉冲模块II和启动保护模块II连接，启动保护模块II分别与开关装置II和断路器II连接；SPWM脉冲模块II则通过隔离驱动模块II与三相逆变桥II连接。所述微型风力发电系统模拟馈线和微型燃气轮机发电系统模拟馈线共用一套控制装置；其中微型风力发电系统模拟馈线结构为包括微型风力发电装置，它与断路器III、测量设备III、断路器III’依次连接，断路器III’与母线连接，负荷III接入测量设备III后方的线路中；所述测量设备III还与A/D转换器III连接，A/D转换器III与DG3控制器连接，DG3控制器与启动保护模块III连接；所述微型燃气轮机发电系统模拟馈线结构为包括微型燃气轮机发电装置，它与断路器IV、测量设备IV、断路器IV’依次连接，负荷IV接入测量设备IV后方的线路，断路器IV’与母线连接；所述测量装置IV与所述A/D转换器III连接；所述启动保护模块III分别与断路器III、断路器III’、断路器IV、断路器IV’连接。所述模拟主电网还设有与隔离变压器依次串接的断路器V、测量设备V，测量设备V与380V电源连接；同时所述测量设备V与A/D转换器IV连接，A/D转换器IV与模拟主网控制器连接，模拟主网控制器与启动保护模块IV连接，启动保护模块IV与断路器V连接。所述测量设备I、测量设备II、测量设备III、测量设备IV和测量设备V均为电压互感器和电流互感器。所述A/D转换器I、A/D转换器II、A/D转换器III、A/D转换器IV均为A/D转换芯片，完成模拟信号向数字信号的转变。所述模拟主网控制器、DGl控制器、DG2控制器、DG3控制器均为DSP和FPGA组成的控制器。所述母线还与储能装置连接。所述发热装置包括发热体，发热体为金属棒或金属圈或金属板或复合材质的带状物；所述测温装置为温度传感器，温度传感器通过控制线与模拟主网控制器连接。本实用新型系统中微电源包括微型光伏发电装置，微型风力发电装置，微型燃料电池发电装置，以及微型燃气轮机发电装置，此系统采用380V的三相交流电模拟主电网。在模拟主网侧以及各馈线安装电压互感器和电流互感器作为各测量设备，采样信号经A/D转换后，送入各控制器进行各个DG的控制，并在微电网非正常运行时发出告警信号。隔离变压器上安装有发热体，在发热体上安装有温度传感器，温度传感器的信号线与控制器相连，可以模拟变压器过热告警，这样，、这个装置就模拟了微电网正常运行及其非正常运行告
目ODGl控制器和DG2控制器采集A/D转换后的信号，经过P/Q控制、U//控制或Droop控制，产生SPWM脉冲，经隔离驱动后，控制逆变器工作，同时采集到的信号与设定的告警阈值进行比较，判断系统工作是否正常，若处于非正常运行状态则发出告警信号，系统故障时启动保护，切断断路器；DG3控制器采集A/D转换后的信号，与设定的告警阈值进行比较，判断系统是否处于正常工作状态，若处于非正常运行状态则发出告警信号，系统故障时启动保护，切断断路器；模拟主网控制器采集A/D转换后的信号，与设定的告警阈值进行比较，判断系统是否处于正常工作状态，若处于非正常运行状态则发出告警信号，同时检测隔离变压器是否温度过高，过高时发出告警信号，系统故障时启动保护，切断断路器，微电网的运行状态由并网运行变为孤岛运行。本实用新型的有益效果是它可以在非电力生产现场有限的场地内模拟微电网的正常运行，并实现非正常运行状态告警，解决了微电网方面的研究没有实验装置，无法用相应设备进行实验操作的难题，提高了研究人员在实验操作中综合分析的能力。
图I为本实用新型的结构示意图。其中，I微型光伏发电模拟馈线；2 DGl控制器；3微型燃料电池发电模拟馈线；4DG2控制器；5微型风力发电系统模拟馈线；6 DG3控制器；7微型燃气轮机发电系统模拟馈线；8模拟主电网；9模拟主网控制器；10隔离变压器，11 一般负荷，12微型光伏发电装置，13开关装置I，14滤波器I，15三相逆变桥I，16滤波器I’，17测量设备I，18断路器I，19 负荷I，20A/D转换器I，21SPWM脉冲模块I，22启动保护模块I，23隔离驱动模块I，24微型燃料电池发电装置，25开关装置II，26滤波器II，27三相逆变桥II，28滤波器II’，29测量设备II，30断路器II，31负荷II，32A/D转换器II，33SPWM脉冲模块II，34启动保护模块II，35储能装置，36隔离驱动模块II，37微型风力发电装置，38断路器III，39测量设备III，40断路器III ’，41负荷III，42A/D转换器III，43启动保护模块III，44微型燃气轮机发电装置，45断路器IV，46测量设备IV，47断路器IV’，48负荷IV，49测量设备IV，50断路器V，51测量设备V，52A/D转换器IV，53启动保护模块IV，54断路器VI，55断路器VII。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。图I中，一种模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统,它包括微型光伏发电模拟馈线I、微型燃料电池发电模拟馈线3、微型风力发电系统模拟馈线5和微型燃气轮机发电系统模拟馈线7，所述各模拟馈线均通过母线与模拟主电网8的隔离变压器10连接，隔离变压器10由模拟主网控制器9控制，在隔离变压器10上设有发热装置和测温装置(图中未给出)，模拟主网控制器9在系统非正常运行时发出告警信号；母线则经断路器VI55与一般负荷11连接。所述微型光伏发电模拟馈线I结构为，它设有微型光伏发电装置12，该装置与开关装置113、滤波器114、三相逆变桥115、滤波器I’ 16、测量设备117和断路器118依次串接，断路器118接入母线；同时负荷119接入测量设备117后方的线路中；测量设备117与A/D转换器120连接，A/D转换器120与DGl控制器2连接，DGl控制器2分别与SPWM脉冲模块121和启动保护模块122连接，启动保护模块122分别与开关装置113和断路器118连接；SPWM脉冲模块121则通过隔离驱动模块123与三相逆变桥115连接。所述微型燃料电池发电模拟馈线3结构为，它设有微型燃料电池发电装置24，该装置与开关装置1125、滤波器1126、三相逆变桥1127、滤波器II’ 28、测量设备1129和断路器1130依次串接，断路器1130接入母线；同时负荷1131接入测量设备1129后方的线路中；测量设备Π29与A/D转换器1132接，A/D转换器1132与DG2控制器4连接，DG2控制器4分别与SPWM脉冲模块1133和启动保护模块1134连接，启动保护模块1134分别与开关装置1125和断路器1135连接；SPWM脉冲模块1133则通过隔离驱动模块1136与三相逆变桥II27连接。所述微型风力发电系统模拟馈线5和微型燃气轮机发电系统模拟馈线7共用一套控制装置；其中微型风力发电系统模拟馈线5结构为包括微型风力发电装置37，它与断路器II138、测量设备11139、断路器III’40依次连接，断路器III’40与母线连接，负荷II141接入测量设备III39后方的线路中；所述测量设备III39还与A/D转换器III42连接，A/D转换器II142与DG3控制器6连接，DG3控制器6与启动保护模块II143连接；所述微型燃气轮机发电系统模拟馈线7结构为包括微型燃气轮机发电装置44，它与断路器IV45、测量设备IV46、断路器IV’47依次连接，负荷IV48接入测量设备IV49后方的线路，断路器IV’ 47与母线连接；所述测量设备IV49与所述A/D转换器III42连接；所述启动保护模块III43分别与断路器11138、断路器111’40、断路器IV45、断路器IV’ 47连接。所述模拟主电网8还设有与隔离变压器10依次串接的断路器V50、测量设备V51，测量设备V51与380V电源连接；同时所述测量设备V51与A/D转换器IV52连接，A/D转换器IV52与模拟主网控制器9连接，模拟主网控制器9与启动保护模块IV53连接，启动保护模块IV53与断路器V50连接。所述测量设备117、测量设备1129、测量设备11139、测量设备IV46和测量设备V51均为电压互感器和电流互感器。所述A/D转换器120、A/D转换器1132、A/D转换器11142、A/D转换器IV52均为A/D转换芯片，完成模拟信号向数字信号的转变。所述模拟主网控制器9、DG1控制器2、DG2控制器4、DG3控制器6均为DSP和FPGA组成的控制器。所述母线还经断路器VII56与储能装置35连接。 所述发热装置包括发热体，发热体为金属棒或金属圈或金属板或复合材质的带状物；所述测温装置为温度传感器，温度传感器通过控制线与模拟主网控制器9连接。
权利要求1.一种模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统，其特征是，它包括微型光伏发电模拟馈线、微型燃料电池发电模拟馈线、微型风カ发电系统模拟馈线和微型燃气轮机发电系统模拟馈线，所述各模拟馈线均通过母线与模拟主电网的隔离变压器连接，隔离变压器由模拟主网控制器控制，在隔离变压器上设有发热装置和测温装置，模拟主网控制器在系统非正常运行时发出告警信号；母线则与负荷连接，同时各馈线还与各自的负荷I、负荷II、负荷III、负荷IV连接。
2.如权利要求I所述的模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统，其特征是，所述微型光伏发电模拟馈线结构为，它设有微型光伏发电装置，该装置与开关装置I、滤波器I、三相逆变桥I、滤波器I’、測量设备I和断路器I依次串接，断路器I接入母线；同时负荷I接入測量设备I后方的线路中；测量设备I与A/D转换器I连接，A/D转换器I与DGl控制器连接，DGl控制器分别与SPWM脉冲模块I和启动保护模块I连接，启动保护模块I分别与开关装置I和断路器I连接；SPWM脉冲模块I则通过隔离驱动模块I与三相逆变桥I连接；测量设备I为电压互感器和电流互感器；A/D转换器I为A/D转换芯片，完成模拟信号向数字信号的转变；DG1控制器为DSP和FPGA组成的控制器。
3.如权利要求I所述的模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统，其特征是，所述微型燃料电池发电模拟馈线结构为，它设有微型燃料电池发电装置，该装置与开关装置11、滤波器II、三相逆变桥II、滤波器II’、測量设备II和断路器II依次串接，断路器II接入母线；同时负荷II接入測量设备II后方的线路中；测量设备II与A/D转换器II接，A/D转换器II与DG2控制器连接，DG2控制器分别与SPWM脉冲模块II和启动保护模块II连接，启动保护模块II分别与开关装置II和断路器II连接；SPWM脉冲模块II则通过隔离驱动模块II与三相逆变桥II连接；测量设备II为电压互感器和电流互感器；A/D转换器II为A/D转换芯片，完成模拟信号向数字信号的转变；DG2控制器为DSP和FPGA组成的控制器。
4.如权利要求I所述的模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统，其特征是，所述微型风カ发电系统模拟馈线和微型燃气轮机发电系统模拟馈线共用一套控制装置；其中微型风カ发电系统模拟馈线结构为包括微型风カ发电装置，它与断路器III、測量设备III、断路器III’依次连接，断路器III’与母线连接，负荷III接入測量设备III后方的线路中；所述测量设备III还与A/D转换器III连接，A/D转换器III与DG3控制器连接，DG3控制器与启动保护模块III连接； 所述微型燃气轮机发电系统模拟馈线为包括微型燃气轮机发电装置，它与断路器IV、測量设备IV、断路器IV’依次连接，负荷IV接入測量设备IV后方的线路，断路器IV’与母线连接；所述测量装置IV与所述A/D转换器III连接； 所述启动保护模块III分别与断路器III、断路器III’、断路器IV、断路器IV’连接； 測量设备III、測量设备IV均为电压互感器和电流互感器； A/D转换器III为A/D转换芯片，完成模拟信号向数字信号的转变； DG3控制器为DSP和FPGA组成的控制器。
5.如权利要求I所述的模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统，其特征是，所述模拟主电网还设有与隔离变压器依次串接的断路器V、測量设备V，測量设备V与380V电源连接；同时所述測量设备V与A/D转换器IV连接，A/D转换器IV与模拟主网控制器连接，模拟主网控制器与启动保护模块IV连接，启动保护模块IV与断路器V连接；测量设备V为电压互感器和电流互感器；A/D转换器IV为A/D转换芯片，完成模拟信号向数字信号的转变。
6.如权利要求I所述的模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统，其特征是，所述母线还与储能装置连接。
7.如权利要求I所述的模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统，其特征是，所述发热装置包括发热体，发热体为金属棒或金属圈或金属板或复合材质的带状物；所述测温装置为温度传感器，温度传感器通过控制线与模拟主网控制器连接。
专利摘要本实用新型涉及一种模拟微电网系统及其非正常运行告警的系统，它包括微型光伏发电模拟馈线、微型燃料电池发电模拟馈线、微型风力发电系统模拟馈线和微型燃气轮机发电系统模拟馈线，所述各模拟馈线均通过母线与模拟主电网的隔离变压器连接，隔离变压器由模拟主网控制器控制，在隔离变压器上设有发热装置和测温装置，模拟主网控制器在系统非正常运行时发出告警信号；母线则与负荷连接，同时各馈线还与各自的负荷I、负荷II、负荷III、负荷IV连接。通过各控制器完成微电网系统正常运行的控制、非正常运行状态告警以及系统故障保护。
文档编号H02H7/00GK202373984SQ201120269138
公开日2012年8月8日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者刘合金, 李可军, 毛戈, 王文莉, 邹振宇, 黄萍 申请人:山东电力工程咨询院有限公司