光伏发电系统并网点电压控制装置的制作方法

本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其涉及光伏发电系统与现有电网进行并网连接时，光伏发电系统并网点的电压控制装置。

背景技术：

光伏作为一种可再生能源，已经开始启动规模化使用，光伏发电系统在带来经济效益的同时，有利于缓解能源危机和环境保护。但是光伏发电系统受光照强度和环境温度影响，出力存在间歇性和波动性，也就是光伏发电系统的输出功率存在间歇性和波动性，会造成电网电压的波动，尤其是并网点的电压存在波动。光伏发电系统并网对配电网电压的影响以并网点最为突出，光伏发电系统输出功率的波动可能会导致并网点电压越限，并网点是指光伏发电站接入电网的位置。

因此，大容量的光伏发电系统应该具备无功电压控制能力。光伏发电系统的调压方式主要有：储能装置、无功补偿装置和逆变器无功功率控制。利用储能装置可以平抑光伏发电系统出力的波动，提高电压的稳定性，但其成本较高而且控制复杂。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种光伏发电系统并网点电压控制装置，能够以较低成本实现对并网点电压的控制。为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种光伏发电系统并网点电压控制装置，应用于光伏发电系统与电网连接的并网点，所述控制装置包括有载调压变压器、电抗组和控制电路，所述光伏发电系统通过有载调压变压器与并网点连接，电抗组通过断路器与并网 点并联，所述控制电路监测并网点的电压，且所述控制电路的输出端分别与所述有载调压变压器及断路器连接，所述控制电路根据并网点电压的分层范围控制有载调压变压器及断路器。

所述控制装置还包括感应并网点电压的电压传感器，所述控制电路包括监测单元，监测单元连接到所述电压传感器进行并网点电压监测。

所述监测单元还连接到所述断路器进行断路器的开关状态监测。

所述监测单元还连接到所述有载调压变压器，进行有载调压变压器的档位状态监测。

所述控制电路还包括与监测单元连接的控制单元，所述控制单元的输出端分别与所述有载调压变压器及断路器连接，并控制有载调压变压器的档位状态及断路器的开关状态。

所述控制单元包括连接到监测单元的信号输入接口、连接到有载调压变压器及断路器的控制信号输出模块，所述控制单元还包括电源模块和处理器模块，所述处理器模块分别与电源模块、信号输入接口、控制信号输出模块连接，电源模块还连接到控制信号输出模块。

所述控制单元还包括显示模块，所述显示模块分别连接到电源模块和处理器模块。

所述控制单元对有载调压变压器及断路器采用电压分层控制：

在监测到并网点电压位于电抗组投切的上限和下限之间时，并网点电压处于正常区域；

在监测到并网点电压高于电抗组投切上限且低于有载调压变压器调档上限时，控制断路器闭合以投入电抗组；

在监测到并网点电压高于有载调压变压器调档上限时，控制有载调压变压器调至负档；

在监测到并网点电压低于电抗组投切下限且高于有载调压变压器调档下限时，控制断路器断开以切除电抗组；

在监测到并网点电压低于有载调压变压器调档下限时，控制有载调压变压器调至正档；

其中，电抗组投切上限低于有载调压变压器调档上限，电抗组投切下限高于有载调压变压器调档下限。

所述控制信号输出模块包括延时模块和控制信号输出接口。

本实用新型提供的光伏发电系统并网点电压控制装置中，通过监测并网点电压，并根据电压的分层范围对有载调压变压器的档位状态及断路器的开关状态进行控制，使得并网点电压能够维持在正常工作范围，从而减弱光伏发电系统因出力波动导致对电网的影响，使得接入光伏发电系统的电网电压更加稳定。

同时，由于本实用新型实施例中的控制装置采用了对有载调压变压器的档位状态及断路器开关状态控制方式，实现对并网点电压的控制，相对于现有技术通过储能装置进行输出功率控制的方案而言，本实用新型可以减少一大笔的成本，实现了光伏发电系统低成本的接入电网，又不会对电网电压稳定性造成负面影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中光伏发电系统并网点电压控制装置的示意图；

图2为本实用新型实施例中控制单元的框图；

图3位本实用新型实施例中各电压上下限关系图。

附图标记：

10-有载调压变压器，20-电抗组，21-断路器，30-控制电路，31-监测单元，32-控制单元，321-信号输入接口，322-控制信号输出模块，323-电源模块，324-处理器模块，325-显示模块，40-电压传感器。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型实施例提供的光伏发电系统并网点电压控制装置，下面结合说明书附图进行详细描述。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的光伏发电系统并网点电压控制装置应用于光伏发电系统与电网连接的并网点，图1的控制装置包括有载调压变压器10、电抗组20和控制电路30，所述光伏发电系统通过有载调压变压器10与并网点连接，电抗组20通过断路器21与并网点并联，并且电抗组20并联在有载调压变压器10与并网点之间，所述控制电路30监测并网点的电压，且所述控制电路的输出端分别与所述有载调压变压器及断路器连接，所述控制电路根据并网点电压的分层范围控制有载调压变压器及断路器。

所述控制装置还包括感应并网点电压的电压传感器40，所述控制电路包括监测单元31，监测单元31连接到所述电压传感器40进行并网点电压监测，通过电压传感器40可以感应到并网点电压，监测单元31对感应到的电压进行监测。同时该监测单元31还连接到所述断路器21进行断路器的开关状态监测、且监测单元还连接到所述有载调压变压器10，进行有载调压变压器10的档位状态监测。

具体而言，控制电路30包括控制单元32和监测单元31，监测单元31设有信号输入端和信号输出端，信号输入端连到有载调压变压器的档位状态的信号和断路器的开关状态等信号，同时将监测单元的信号输入端连接到电压传感器的二次侧，电压传感器一次侧接于并网点，监测单元的信号输出端与 控制单元相连接。控制单元32设有信号输入端和信号输出端，控制单元的信号输入端与监测单元相连接，控制单元的信号输出端与有载调压变压器、断路器的控制端相连接。

如图2所示，所述控制单元32包括连接到监测单元的信号输入接口321、连接到有载调压变压器10及断路器21的控制信号输出模块322，所述控制单元还包括电源模块323和处理器模块324，所述处理器模块324分别与电源模块323、信号输入接口321、控制信号输出模块322连接，电源模块323还连接到控制信号输出模块322。

其中的信号输入接口设有信号输入端和信号输出端，其中信号输入接口的信号输入端就是控制单元的信号输入端，信号输入接口的信号输出端与处理器模块的输入端连接。控制信号输出模块设有信号输入端和信号输出端，控制信号输出模块的信号输入端与处理器模块的输出端相连接，控制信号输出模块的信号输出端即为控制单元的信号输出端。

电源模块323为控制信号输出模块322、处理器模块324提供工作电源。

本实用新型实施例中的控制单元还包括显示模块325，所述显示模块分别连接到电源模块323和处理器模块324。其中处理器模块324设有交互信号端，交互信号端与显示模块325的交互信号端相连接；显示模块325设有与处理器模块连接的交互信号端，同时电源模块323为显示模块325提供工作电源。

本实用新型实施例中监测单元采集有载调压变压器的档位信息和断路器的开关状态等信号，并通过电压传感器采集并网点的电压信号，将数据输送给控制单元。在控制单元中，信号从输入信号接口输入，传送给处理器模块；处理器模块对数据进行分析处理，根据电压分层控制的原理，得到有载调压变压器和断路器的控制信号，并传送给控制信号输出模块；控制信号输出模块中设有延时模块和控制信号输出接口，延时模块将控制信号延时一定时间， 可以有效防止有载调压变压器和断路器的频繁动作，控制信号输出接口与有载调压变压器和断路器的控制信号相连接。

本实用新型实施例中所述控制单元对有载调压变压器及断路器采用电压分层控制的方案如下：

在监测到并网点电压位于电抗组投切的上限和下限之间时，并网点电压处于正常区域；

在监测到并网点电压高于电抗组投切上限且低于有载调压变压器调档上限时，控制断路器闭合以投入电抗组；

在监测到并网点电压高于有载调压变压器调档上限时，控制有载调压变压器调至负档；

在监测到并网点电压低于电抗组投切下限且高于有载调压变压器调档下限时，控制断路器断开以切除电抗组；

在监测到并网点电压低于有载调压变压器调档下限时，控制有载调压变压器调至正档；

其中，电抗组投切上限低于有载调压变压器调档上限，电抗组投切下限高于有载调压变压器调档下限。

用U表示并网点电压实测值，U_N表示并网点电压额定值，U_ha、U_la表示电抗组投切的电压上下限，U_hb、U_lb表示有载调压变压器调档的电压上下限。下面对电压分层控制的原理进行详细说明，

上述电压的关系如图3所示，控制单元采用电压分层控制方法的原理为：U＞U_hb：有载调压变压器调至负档；U_ha＜U＜U_hb：投入电抗组；U_la＜U＜U_ha：正常工作区域；U_lb＜U＜U_la：切除电抗组；U＜U_lb：有载调压变压器调至正档。

电压偏差定义为电压实际值与额定值之间的差值，采用上述分层控制方法，当光伏发电系统并网点电压偏差在(U_la-U_N)～(U_ha-U_N)之间时，并网点电压在正常运行范围内，无需调压；当在光伏发电系统并网点电压偏差在(U_lb-U_N)～(U_la-U_N)或者(U_ha-U_N)～(U_hb-U_N)之间时，通过电抗组的投切来调节电压，减小光伏发电系统并网点电压偏差；当并网点电压偏差大于(U_hb-U_N)或者小于(U_lb-U_N)时，首先通过电抗组的投切来调节电压，减小光伏发电系统并网点电压偏差，其次再调节有载调压变压器档位进一步缩小电压偏差。这样可以增加电压调节范围，保证光伏发电系统并网点电压的稳定，能有效防止并网点电压越限。

综上，本实用新型的光伏并网点电压分层控制装置，采用两种调压装置：有载调压变压器和电抗组；控制单元根据监测单元采集的有载调压变压器的档位信息和断路器的开关状态以及并网点电压等信号，采用分层控制的方法，控制有载调压变压器的调档和断路器的开断，增加了光伏发电系统并网点电压调节的范围，能有效防止光伏并网点电压越限，提高光伏并网点电压稳定性，提高光伏接入容量；同时，控制信号经过一定的延时，可以防止有载调压变压器和断路器的频繁动作，提高使用寿命。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。