一种光伏发电系统及其控制方法与流程

本发明涉及电力设备系统，尤其涉及一种光伏发电系统及其控制方法。

背景技术：

近年来，对于环境问题的关注促进了利用阳光发电的光伏发电系统的全球安装，配备有大规模光伏发电系统的大型太阳能发电厂已经遍布世界各地。

参阅图1所示，现有的光伏发电系统中，由光伏组件产生直流电，并将直流电通过三相交流线缆传输至逆变器；由逆变器将接收到的直流电转换为输入交流电，并将该输入交流电传输至箱式变压器；由箱式变压器将接收到的输入交流电转换为中压交流电传输至电网。其中，逆变器输入侧和输出侧均包含断路器，以便于对逆变器进行控制，同时，箱式变压器输入侧也包含断路器，以便于对箱式变压器进行控制；逆变器中还包含逆变器监控装置，用于对逆变器的状态进行监控；箱式变压器中还包含温控器，测控子单元，以及数据采集器，用于对箱式变压器的状态进行监控；且基于工程安全要求，在逆变器的输入侧和输出侧均包含防雷器，进一步的，在箱式变压器的输入侧和输出侧也均包含防雷器。

参阅图2所示，在实际应用中，需要分别为逆变器和箱式变压器建设一个包含混凝土基础的房间，即逆变器房和箱式变压器房，将逆变器放入逆变器房中，将箱式变压器放入箱式变压器房中，且通常情况下，逆变器房和箱式变压器房为相邻设置，距离为5米至10米。

由此可见，现有的光伏发电系统存在所需部件多，建设成本高，建设复杂度高，设备安装时间长的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种光伏发电系统及其控制方法，用以解决现有技术中存在建设成本高，建设复杂度高，设备安装时间长的问题。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

第一方面，提供一种光伏发电系统，包括光伏组件，逆变器单元，变压器单元，以及中央控制器，其中：所述光伏组件与所述逆变器单元相连接；所述逆变器单元包括第一防雷器，断路器，直流/交流转换子单元；其中，所述断路器与所述直流/交流转换子单元的输入侧相连接，所述第一防雷器与所述直流/交流转换子单元的输入侧相连接；所述变压器单元包括双绕组变压器，以及组合电器；其中，所述双绕组变压器的输入侧与所述直流/交流转换子单元的输出侧相连接，所述双绕组变压器的输出侧与所述组合电器相连接；所述中央控制器分别与所述断路器，所述直流/交流转换子单元，所述双绕组变压器，以及所述组合电器相连接，用于获取所述直流/交流转换子单元的状态参数，以及获取所述双绕组变压器的相关参数，并根据获取的所述直流/交流转换子单元的状态参数和所述双绕组变压器的相关参数，控制所述断路器或者所述组合电器脱扣。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述系统还包括显示装置，所述显示装置与所述中央控制器相连接，用于呈现所述中央控制器传输的数据，并向所述中央控制器发送指令。

结合第一方面，或者第一方面的第一种可能的实现方式中，在第二种可能的实现方式中，所述组合电器包括熔断器，负荷开关，第二防雷器，以及隔离开关；其中，所述第二防雷器与所述组合电器输入侧相连接，所述熔断器与所述双绕组变压器的输出侧相连接。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述中央控制器包含电器控制子单元，数字处理子单元，第一通讯子单元，第二通讯子单元，以及信号采集子单元；其中，所述数字处理子单元分别与信号采集子单元，电器控制子单元，第一通讯子单元和第二通讯子单元相连接，用于接收信号采集子单元采集的所述双绕组变压器的相关参数和所述第一通讯子单元发送的所述直流/交流转换子单元的状态参数，并根据所述第一通讯子单元和第二通讯子单元发送的信息，对所述数据进行处理，生成电器控制指令和数据处理结果，将所述电器控制指令发送至所述电器控制子单元，以及将所述数据处理结果发送至所述第一通讯子单元，将所述双绕组变压器的相关参数、所述直流/交流转换子单元的状态参数和所述数据处理结果发送至所述第二通讯子单元。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述光伏发电系统还包括电站集控中心，所述电站集控中心与所述中央控制器相连接，用于接收所述中央控制器采集的数据，对所述数据进行分析以生成分析指令发送至所述中央控制器，以及向所述中央控制器发送其他控制指令。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述光伏发电系统还包括电网，所述电网与所述组合电器中的隔离开关相连接。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述光伏发电系统还包括隔离开关，所述隔离开关一端连接所述直流/交流转换子单元的输出侧，所述隔离开关的另一端连接所述双绕组变压器的输入侧。

第二方面，提供一种光伏发电系统的控制方法，应用于上述光伏发电系统中，所述方法包括：所述中央控制器实时获取所述双绕组变压器的相关参数；其中，所述双绕组变压器的相关参数包括所述双绕组变压器的温度值，所述双绕组变压器的线电压值，所述双绕组变压器的相电流值；当所述中央控制器检测到所述双绕组变压器的相关参数满足预设条件时，所述中央控制器控制所述组合电器脱扣，其中，所述双绕组变压器的相关参数满足预设条件包含以下三项中的至少一项，获取到的温度值达到预设温度门限值，获取到的线电压值达到预设线电压门限值，获取到的相电流值达到预设相电流门限值；所述中央控制器实时获取所述直流/交流转换子单元的状态参数；其中，所述直流/交流转换子单元的状态参数包括所述直流/交流转换子单元的输入电压值，所述直流/交流转换子单元的输出电压值，所述直流/交流转换子单元的输入电流值和所述直流/交流转换子单元的输出电流值；当所述中央控制器检测到所述直流/交流转换子单元的状态参数满足故障状态条件时，所述中央控制器控制所述组合电器脱扣，其中，所述直流/交流转换子单元的状态参数满足故障状态条件至少包含以下四项中的至少一项，所述直流/交流转换子单元的输入电压值达到预设电压门限值，所述直流/交流转换子单元的输出电压值达到预设电压门限值，所述直流/交流转换子单元的输入电流值达到预设电流门限值，所述直流/交流转换子单元的输出电流值达到预设电流门限值。

结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，当所述光伏发电系统包括显示装置时，所述方法还包括：所述显示装置接收所述中央控制器发送的数据处理结果，并呈现所述数据处理结果；当所述显示装置接收到用户输入的指示信息时，根据所述指示信息生成相应的指令，并将所述指令发送至所述中央控制器。

结合第二方面，或者第二方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述方法还包括：当所述组合电器脱扣时，所述组合电器将自身已切换至脱扣状态信息发送至所述中央控制器。

本发明实施例中，光伏发电系统包括光伏组件，逆变器单元和变压器单元，以及中央控制器；逆变器单元仅包含第一防雷器，断路器，以及直流/交流转换子单元；变压器单元包括双绕组变压器，以及组合电器；所述中央控制器用于获取所述直流/交流转换子单元的状态参数，以及获取所述双绕组变压器的相关参数，并根据获取的所述直流/交流转换子单元的状态参数和所述双绕组变压器的相关参数，控制所述断路器或者所述组合电器脱扣。采用本发明技术方案，第一方面，将逆变器和箱式变压器进行集成，使逆变器单元和变压器单元位于一个机房中，无须建设两个单独的房间分别放置逆变器和箱式变压器，减少了两个设备之间的线缆使用量，降低了设备投资成本和施工难度，缩短了系统建设时间；第二方面，将逆变器和变压器集成为一个设备后，仅需要在集成后的设备输入侧和输出侧各安装一个防雷器即可，省去逆变器单元输出侧和变压器单元输入侧的防雷器，在保证光伏发电系统安全性能的基础上，进一步降低了系统设备投资成本，缩短了系统安装时间；第三方面，使集成后的逆变器单元和变压器单元共用一个监控装置，即中央控制器，当中央控制器检测到逆变器单元和变压器单元中任意一个出现故障时，中央控制器即可及时将组合电器脱扣，使逆变器单元和变压器单元同时处于断电状态，从而保证了逆变器单元和变压器单元的安全；同时，集成后的光伏发电系统，仅通过一个中央控制器即可同时对逆变器单元和变压器单元进行监控，无须数据采集装置，逆变器监控装置和测控单元，最大程度的简化了光伏发电系统装置冗余的问题，操作性更强。

附图说明

图1为现有技术中光伏发电系统结构示意图一；

图2为现有技术中光伏发电系统结构示意图二；

图3为本发明实施例中光伏发电系统结构示意图一；

图4为本发明实施例中光伏发电系统中的中央控制器结构示意图；

图5为本发明实施例中光伏发电系统结构示意图二；

图6为本发明实施例中光伏发电系统控制流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

实施例一

参阅图3所示，为本发明实施例中光伏发电系统结构示意图；在该光伏发电系统中，包含光伏组件10，逆变器单元11，变压器单元12，中央控制器13，电网或者电站的中压系统14，以及电站集控中心15。

采用上述技术方案，将逆变器和变压器进行集成，即使逆变器单元和变压器单元位于一个机房中，无须建设两个单独的房间分别放置逆变器和箱式变压器，减少了两个设备之间的线缆使用量，降低了施工成本和施工难度，有效缩短了系统建设时间。

在图3所示的光伏发电系统中，光伏组件10与逆变器单元11相连接，用于产生直流电；逆变器单元11和变压器单元12相连接，用于将光伏组件10产生的直流电转换为交流电；变压器单元12和电网或者电站的中压系统14相连接，用于将逆变器单元11生成的交流电进行调压处理，由低压交流电转换为中压交流电；所述逆变器单元11和逆变器单元12均与所述中央控制器13存在连接关系，所述中央控制器13用于获取逆变器单元11和变压器单元12的所有相关参数，并根据该相关参数生成相应的指令，控制所述逆变器单元11和变压器单元12的相关动作，以及根据工作人员的指示，生成相应的控制指令发送至逆变器单元11和变压器单元12；电站集控中心15与所述中央控制器13相连接，用于获取逆变器单元11和变压器单元12的所有相关参数，并根据该相关参数生成相应的指令，以及根据工作人员的指示，生成相应的控制指令发送至中央控制器13。可选的，所述相关参数包含但不限于所述逆变器单元11的状态参数，以及所述变压器单元12的状态参数，该状态参数可以为电压值，电流值，温度值，相电流值，线电压值等；相关动作包含但不限于脱扣变压器单元12中的组合电器，或者脱扣所述逆变器单元11中的断路器。具体的：

所述逆变器单元11包括第一防雷器110，断路器111，直流/交流转换子单元112；其中，所述断路器111与所述直流/交流转换子单元112的输入侧相连接，用于断开光伏组件10与逆变器单元11之间的连接；所述第一防雷器110与所述直流/交流转换子单元112的输入侧相连接；所述直流/交流转换子单元112包括直流滤波器，逆变桥，交流滤波器，以及交流接触器。

所述变压器单元12包括双绕组变压器120，以及组合电器121；其中，所述双绕组变压器120的输入侧与所述直流/交流转换子单元112的输出侧相连接，所述双绕组变压器120的输出侧与所述组合电器121相连接，用于将逆变器单元11生成的低压交流电转换为中压交流电。

所述中央控制器13分别与所述断路器111，所述直流/交流转换子单元112，所述双绕组变压器120，以及所述组合电器121相连接，用于获取所述直流/交流转换子单元112的状态参数，以及获取所述双绕组变压器120的相关参数，并根据获取的所述直流/交流转换子单元112的状态参数和所述双绕组变压器120的相关参数，控制所述断路器111或者所述组合电器121脱扣。

可选的，所述光伏发电系统还包括显示装置16，所述显示装置16与所述中央控制器13相连接，用于呈现所述中央控制器13传输的数据，并根据用户输入的信息，生成相应的指令，并向所述中央控制器13发送该指令。

进一步的，所述组合电器121包括熔断器1210，负荷开关1211，第二防雷器1212，以及隔离开关1213；其中，所述第二防雷器1212与所述组合电器121输入侧相连接，所述熔断器1210与所述双绕组变压器120的输出侧相连接。

可选的，当组合电器121切换至脱扣状态的同时，该组合电器121会将自身切换至脱扣状态的信息转换为状态信号，并将该状态信号发送至所述中央控制器13。

相较于图1所示的现有光伏发电系统中，出于工程安全性考虑，需要在逆变器机房和变压器机房分别安装避雷器的方式，采用本发明实施例技术方案，将逆变器和变压器集成为一个设备后，可以仅需要在集成后的设备输入侧和输出侧各安装一个防雷器即可，省去逆变器单元输出侧和变压器单元输入侧的防雷器，在保证光伏发电系统安全性能的基础上，进一步降低了系统安装成本，缩短了系统安装时间。

进一步的，所述电网或电站的中压系统14与所述组合电器121中的隔离开关1213相连接。

可选的，参阅图4所示，所述中央控制器13包含电器控制子单元130，数字处理子单元131，第一通讯子单元132，第二通讯子单元133，以及信号采集子单元134；其中，所述数字处理子单元131与信号采集子单元134，电器控制子单元130，第一通讯子单元132和第二通讯子单元133相连接，用于接收信号采集子单元134采集的所述双绕组变压器120的相关参数和所述第一通讯子单元132发送的所述直流/交流转换子单元112的状态参数，并根据所述第一通讯子单元132和第二通讯子单元133发送的信息，对所述数据进行处理，生成电器控制指令和数据处理结果，将所述电器控制指令发送至所述电器控制子单元130，以及将所述数据处理结果发送至所述第一通讯子单元132，将所述双绕组变压器120的相关参数、所述直流/交流转换子单元112的状态参数和所述数据处理结果发送至所述第二通讯子单元133。

参阅图5所示，所述光伏发电系统还包括隔离开关17，所述隔离开关17一端连接所述直流/交流转换子单元112的输出侧，所述隔离开关17的另一端连接所述双绕组变压器120的输入侧。

相较于图1所示的现有光伏发电系统，本发明实施例中，使集成后的逆变器单元和变压器单元共用一个监控装置，即中央控制器，当中央控制器检测到逆变器单元和变压器单元中任意一个出现故障时，中央控制器即可及时将组合电器脱扣，使逆变器单元和变压器单元同时处于断电状态，从而保证了逆变器单元和变压器单元的安全；同时，集成后的光伏发电系统，仅通过一个中央控制器即可同时对逆变器单元和变压器单元进行监控，无须数据采集装置，逆变器监控装置和测控单元，最大程度的简化了光伏发电系统装置冗余的问题，操作性更强。

实施例二

基于实施例一所述的光伏发电系统，参阅图6所示，本发明实施例中光伏发电系统控制流程，包括：

步骤600：所述中央控制器13实时获取所述双绕组变压器120的相关参数；当所述中央控制器13检测到所述双绕组变压器120的相关参数满足预设条件时，所述中央控制器13控制所述组合电器121脱扣。

本发明实施例中，所述双绕组变压器120的相关参数包括所述双绕组变压器120的温度值，所述双绕组变压器120的线电压值，所述双绕组变压器120的相电流值。所述双绕组变压器120的相关参数满足预设条件包含以下三项中的至少一项，获取到的温度值达到预设温度门限值，获取到的线电压值达到预设线电压门限值，获取到的相电流值达到预设相电流门限值。

步骤610：所述中央控制器13实时获取所述直流/交流转换子单元112的状态参数；当所述中央控制器13检测到所述直流/交流转换子单元112的状态参数满足故障状态条件时，所述中央控制器13控制所述组合电器121脱扣。

本发明实施例中，所述直流/交流转换子单元112的状态参数包括所述直流/交流转换子单元112的输入电压值，所述直流/交流转换子单元112的输出电压值，所述直流/交流转换子单元112的输入电流值和所述直流/交流转换子单元112的输出电流值。所述直流/交流转换子单元112的状态参数满足故障状态条件至少包含以下四项中的至少一项，所述直流/交流转换子单元112的输入电压值达到预设电压门限值，所述直流/交流转换子单元112的输出电压值达到预设电压门限值，所述直流/交流转换子单元112的输入电流值达到预设电流门限值，所述直流/交流转换子单元112的输出电流值达到预设电流门限值。

进一步的，当所述光伏发电系统包括显示装置16时，所述方法还包括：所述显示装置16接收所述中央控制器13发送的数据处理结果，并呈现所述数据处理结果；当所述显示装置16接收到用户输入的指示信息时，根据所述指示信息生成相应的指令，并将所述指令发送至所述中央控制器13。

进一步的，当所述组合电器121脱扣时，组合电器121会将自身切换至脱扣状态的信息转换为状态信号，并将该状态信号发送至所述中央控制器13。

综上所述，本发明实施例中，将逆变器和箱式变压器进行集成，使逆变器单元和变压器单元位于一个机房中，无须建设两个单独的房间分别放置逆变器和箱式变压器，减少了两个设备之间的线缆使用量，降低了施工成本和施工难度，缩短了系统建设时间；并且，将逆变器和变压器集成为一个设备后，可以仅需要在集成后的设备输入侧和输出侧各安装一个防雷器即可，省去逆变器单元输出侧和变压器单元输入侧的防雷器，在保证光伏发电系统安全性能的基础上，进一步降低了系统安装成本，缩短了系统安装时间；进一步的，使集成后的逆变器单元和变压器单元共用一个监控装置，即中央控制器，当中央控制器检测到逆变器单元和变压器单元中任意一个出现故障时，中央控制器即可及时将组合电器脱扣，使逆变器单元和变压器单元同时处于断电状态，从而保证了逆变器单元和变压器单元的安全；同时，集成后的光伏发电系统，仅通过一个中央控制器即可同时对逆变器单元和变压器单元进行监控，无须数据采集装置，逆变器监控装置和测控单元，最大程度的简化了光伏发电系统装置冗余的问题，操作性更强。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。