一种自组网多用户防孤岛协助控制隔离系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种自组网多用户防孤岛协助控制隔离系统及其控制方法。

背景技术：

分布式发电系统的防孤岛控制虽已是通用成熟技术，不过以往的技术只实现单一发电用户的独自防孤岛控制，倘若在同一变压器台区内有多个相同或者不同容量的分布式发电用户时，一旦外网市电出现中断供电，而台区内分布式发电用户有又多余容量可以外送，基于分布式发电装置的防孤岛控制技术，各发电用户也成了孤岛，相互之间不能实现互助互利作用，发电容量冗余浪费，台区内的非发电用户又不能接入使用。本专利正是基于该应用需求下的一种防孤岛效应协助隔离分断外网、联接台区内网实现互联互通，容量协同外送（台区内）的全新供电控制设计方案。

技术实现要素：

基于背景技术，本发明提出一种自组网多用户防孤岛协助控制隔离系统及其控制方法，不改变原有变压器台区内的整体配电设施设备和整体线路布置，采用直接并联和电力载波通讯方式实现自动化控制，解决台区内各个独立分布式发电用户之间的容量互补与冗余外送的同时依旧保持为一个大的孤岛状态，确保供电稳定与电网安全，其具体技术内容如下：

本发明的自组网多用户防孤岛协助控制隔离系统，其包括孤岛协助控制子系统、母线、电网开关和若干挂接于母线上的分布式发电子系统，该电网开关连接母线与外部电网；

该孤岛协助控制子系统具有孤岛协助控制装置、第一防孤岛信息载波装置、获取母线配电输出端的电压/电流信息的第一采集单元和获取外部电网的电压信息的第二采集单元，该电网开关受控于该孤岛协助控制装置以实现隔离/连通外部电网；

该分布式发电子系统具有并网逆变防孤岛装置和第二防孤岛信息载波装置，该第二防孤岛信息载波装置向孤岛协助控制子系统的第一防孤岛信息载波装置发送防孤岛控制信息。

于本发明的一个或多个实施例当中，该孤岛协助控制子系统具有信息外送装置，该信息外送装置基于GPRS/4G通讯网络。

于本发明的一个或多个实施例当中，该孤岛协助控制子系统具有电源装置，其电源输入端连接电网开关的外部端，其电源输出端连接孤岛协助控制装置为其供电，该电源装置包括AC/DC充电器、电池和电源管理器。

于本发明的一个或多个实施例当中，该第一防孤岛信息载波装置和第二防孤岛信息载波装置基于MODBUS协议进行通讯。

本发明的自组网多用户防孤岛协助控制隔离方法，基于上述的自组网多用户防孤岛协助控制隔离系统，具体包括如下步骤：

步骤1，孤岛协助控制子系统监听来自各分布式发电子系统的信息，当发现信息显示分布式发电子系统存在故障时，该孤岛协助控制装置随即让电网开关分闸以隔离外部电网，继而执行步骤2；

步骤2，在电网开关断开后，延时T1时间，孤岛协助控制装置通过第二采集单元进行持续T2时间的电压采样；

步骤21，当采样结果大于或等于阀值U1且至少具备两相，则判断为外部电网正常，孤岛协助控制装置使电网开关合闸，该阀值U1为150V至180V之间的任一值；

步骤22，当采样结果小于或等于阀值U2且至少具备两相，则判断为故障情况属实，孤岛协助控制装置使电网开关分闸，该阀值U2为40V至50V之间的任一值；

步骤23，当采样结果大于阀值U2且至少具备两相，则判断为故障情况不实，孤岛协助控制装置使电网开关合闸，并执行步骤3；

步骤3，在延时T3时间后若收到的信息显示故障、并被判断为第二次故障，则孤岛协助控制装置使电网开关分闸；在延时T3时间后若收到的信息显示故障、并被判断为第三次故障，则孤岛协助控制装置使电网开关合闸，等待人工复位。

于本发明的一个或多个实施例当中，在步骤21中，孤岛协助控制装置使电网开关合闸，并通过信息外送装置向外传送所执行的控制动作信息；

在步骤22中，孤岛协助控制装置使电网开关分闸，并通过信息外送装置向外传送所执行的控制动作信息；

在步骤23中，孤岛协助控制装置使电网开关合闸，并通过信息外送装置向外传送所执行的控制动作信息。

于本发明的一个或多个实施例当中，在步骤3中，当判断为第二次故障，则孤岛协助控制装置使电网开关分闸，并通过信息外送装置向外传送故障误判信息；当判断为第三次故障，则孤岛协助控制装置使电网开关合闸，并通过信息外送装置向外传送闭锁信息，等待人工复位。

于本发明的一个或多个实施例当中，该第二次故障和第三次故障通过生成的故障记录来进行判断。

于本发明的一个或多个实施例当中，该T1为100至120毫秒，T2为2000至2500毫秒，T3为30至35秒。

本发明的有益效果是：本发明是用于太阳能风能等可再生能源分布式发电系统配套完成防孤岛效应的二次隔离控制装置，基于分布式发电系统提供的防孤岛隔离信号，协助控制在同一变压器台区内多个分布式发电站的协助互补送电故障隔离控制，具体是利用多个分布式发电用户控制装置已有的防孤岛控制功能，实现同一变压器台区内防孤岛二次隔离控制与发电用户之间独立互补发电的双重作用。实际使用运行时，既不破坏原有电气设计线路，也不额外增加非发电用户或发电用户的建设投资，协控装置完全可以作为一种最大效益化公共投资或者是资源最大化利用的电网安全稳定运行建设装备来使用。在不冲击原有发电用户系统装置控制功能的前提下，为各分布式发电多余容量带来直接经济效益，也为同一台区内非发电用户带来市电停电时的基本用电保障提供绝对技术支持和配电系统的安全稳定工作提供帮助，是一种可再生能源发电系统装置的有益补充。

附图说明

图1为本发明的自组网多用户防孤岛协助控制隔离系统的原理框图一。

图2为本发明的自组网多用户防孤岛协助控制隔离系统的原理框图二。

图3为本发明的第一采集单元的电压/电流采集电路原理图。

图4为本发明的自组网多用户防孤岛协助控制隔离方法的流程图。

具体实施方式

如下结合附图，对本申请方案作进一步描述：

参见附图1和2，一种自组网多用户防孤岛协助控制隔离系统，其包括孤岛协助控制子系统1、母线2、电网开关3和若干挂接于母线2上的分布式发电子系统4，该电网开关3连接母线2与外部电网；

该孤岛协助控制子系统1具有孤岛协助控制装置11、第一防孤岛信息载波装置12、获取母线2配电输出端的电压/电流信息的第一采集单元13（可参见附图3所示电路进行实施）和获取外部电网的电压信息的第二采集单元14，该电网开关3受控于该孤岛协助控制装置11以实现隔离/连通外部电网；

该分布式发电子系统4具有并网逆变防孤岛装置41和第二防孤岛信息载波装置42，该第二防孤岛信息载波装置42向孤岛协助控制子系统1的第一防孤岛信息载波装置12发送防孤岛控制信息，该第一防孤岛信息载波装置12和第二防孤岛信息载波装置42基于MODBUS协议进行通讯。

该孤岛协助控制子系统1具有信息外送装置15，该信息外送装置15基于GPRS/4G通讯网络。

该孤岛协助控制子系统1具有电源装置16，其电源输入端连接电网开关3的外部端（即连接外部电网的电输出端，像常规用电器一般进行取电），其电源输出端连接孤岛协助控制装置11为其供电，该电源装置16包括AC/DC充电器161、电池162和电源管理器163。

参见附图4，一种自组网多用户防孤岛协助控制隔离方法，基于上述的自组网多用户防孤岛协助控制隔离系统，具体包括如下步骤：

步骤1，孤岛协助控制子系统监听来自各分布式发电子系统的信息，当发现信息显示分布式发电子系统存在故障时，该孤岛协助控制装置随即让电网开关分闸以隔离外部电网，继而执行步骤2；

步骤2，在电网开关断开后，延时T1时间，孤岛协助控制装置通过第二采集单元进行持续T2时间的电压采样；

步骤21，当采样结果大于或等于阀值U1且至少具备两相，则判断为外部电网正常，孤岛协助控制装置使电网开关合闸，该阀值U1为150V至180V之间的任一值；

步骤22，当采样结果小于或等于阀值U2且至少具备两相，则判断为故障情况属实，孤岛协助控制装置使电网开关分闸，该阀值U2为40V至50V之间的任一值；

步骤23，当采样结果大于阀值U2且至少具备两相，则判断为故障情况不实，孤岛协助控制装置使电网开关合闸，并执行步骤3；

步骤3，在延时T3时间后若收到的信息显示故障、并被判断为第二次故障，则孤岛协助控制装置使电网开关分闸；在延时T3时间后若收到的信息显示故障、并被判断为第三次故障，则孤岛协助控制装置使电网开关合闸，等待人工复位。

在步骤21中，孤岛协助控制装置使电网开关合闸，并通过信息外送装置向外传送所执行的控制动作信息；

在步骤22中，孤岛协助控制装置使电网开关分闸，并通过信息外送装置向外传送所执行的控制动作信息；

在步骤23中，孤岛协助控制装置使电网开关合闸，并通过信息外送装置向外传送所执行的控制动作信息。

在步骤3中，当判断为第二次故障，则孤岛协助控制装置使电网开关分闸，并通过信息外送装置向外传送故障误判信息；当判断为第三次故障，则孤岛协助控制装置使电网开关合闸，并通过信息外送装置向外传送闭锁信息，等待人工复位。

该第二次故障和第三次故障通过生成的故障记录来进行判断。

该T1为100至120毫秒，T2为2000至2500毫秒，T3为30至35秒。

工作原理说明：

本发明的孤岛协助控制装置首先接受处理来自各分布式发电子系统发出的孤岛控制信号，然后由孤岛协助控制装置从采集到的信号中分析判断是否为台区内变压器前端失去电源，根据判断程序可识别前端失去电源是内部故障原因还是外在原因，然后确定是否将台区内部各发电用户与市电隔离后形成自己的独立供电网络。

本方案下的孤岛协助控制装置需要协同分布式发电子系统完成防孤岛状况判断、但对各个发电用户本身处理状况不做任何干涉，同时在最短时间内判断是否为内部网络故障，并协助控制处理哪个网络系统需要被主动隔离。当外网市电正常供电时，又返回到原始供电状态。这样同一台区下的多个分布式发电用户之间可以实现共同组网发电，但是又实现与市电主网络的防孤岛控制隔离，实现能源互助和微电网安全稳定运行双重管控作用。

上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。