一种水电微电网自动离网控制设备的制作方法

本实用新型涉及电力系统微网控制技术领域，具体涉及一种水电微电网自动离网控制设备。

背景技术：

山区电网中，水电资源丰富，各地已开发大量水电站并接入配电网。但是水电丰富地区多为偏远山区，电网结构薄弱，通讯信号差，用户可转供率低，供电可靠性差；当供电线路检修或故障停电时，均会造成相关用户、水电站停电。如果充分利用水电资源，构建以水电为主电源的微网，就可以较低的成本提高山区电网供电可靠性。

微网有并网和离网两种状态。当电网发生故障时，微网可离网运行，进入孤立的孤岛状态。然而在微网的运行技术中，微网的运行控制尤其是并离网切换控制具有一定的难度。当电网发生故障时，水电的电力输出与实际负荷的电力需求很可能不平衡，造成大量电能缺额或电能过剩。此时需要迅速进行判断并进行相应的调节控制，使微网能够由并网切换至离网状态运行。但是，现有技术中，一般是针对特定的并网方式设计离网的策略，且离网控制会受到通讯条件的限制，无法自适应切换到离网运行方式，没有针对水电的特点考虑组网范围最大化和离网时间的合理选择。因此，设计一种实现水电微电网自动离网、不受通讯条件限制的设备迫在眉睫。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种水电微电网自动离网控制设备，其能够克服现有技术的缺陷，根据实时采集的电流和电压确定频率及分界断路器的功率方向，以产生启动离网的控制信号；分闸开关接收启动离网的控制信号，对控制信号做对应的延迟处理；适应水电微电网自动组网的需要，无需人工参与，不受通讯条件限制，实时保证给重要负荷持续供电。本实用新型的目的是通过以下技术方案得以实现：

一种水电微电网自动离网控制设备，包括：

至少一个数据采集器，数据采集器连接在主电网上，实时采集主电网的电流和电压；

控制器，控制器数据连接数据采集器，根据数据采集器采集的电流和电压确定频率及分界断路器的功率方向，以产生启动离网的控制信号；

分闸开关，分闸开关连接控制器，接收启动离网的控制信号，对控制信号做对应的延迟处理。

具体地，控制器包括第一触发器和第二触发器；

第一触发器连接分闸开关和第一计时器，在频率大于第一预设阈值且功率方向为第一预设方向时产生启动离网的第一控制信号，触发分闸开关和第一计时器；

第二触发器连接分闸开关和第二计时器，在频率小于第二预设阈值且功率方向为第一预设方向时产生启动离网的第二控制信号，触发分闸开关和第二计时器。

在第一计时器计时结束时，若频率仍未在预设的阈值区间，分闸开关响应第一控制信号断开分界断路器，切断微电网与主电网的连接；若频率在预设的阈值区间内，分闸开关忽略第一控制信号，保持微电网与主电网的连接。

在第二计时器计时结束时，分闸开关响应第二控制信号断开分界断路器，切断微电网与主电网的连接。

第二计时器的计时时间小于第一计时器的计时时间。

设备安装在分界断路器处。

本实用新型所达到的有益效果：

运用本实用新型的设备实现了水电微电网自动离网，根据实时采集的电流和电压确定频率及分界断路器的功率方向，以产生启动离网的控制信号；分闸开关接收启动离网的控制信号，对控制信号做对应的延迟处理；设备不仅能够适应水电微网自动离网的需要，而且使得水电微网自动离网时不受通讯条件限制，无需人工参与，保证实时给重要负荷持续供电。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例所示的一种水电微电网结构示意图；

图2是实施例所示的一种水电微电网自动离网控制设备的方框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，提供了一种水电微电网结构示意图。配电网线路为水电与用电混供线路，通过变电站断路器CB1连接变电站母线A(一般为10kV)，接有水电站HS和配变负荷V等；水电微电网区域包括水电站HS、配变负荷V。如图1虚线框中所示，水电微电网由分界断路器FS3、水电站HS1、配变负荷V1、配变负荷V2构成；水电微电网中的分界断路器FS3与主电网连接，在并网运行时，可与主电网进行功率交换。

在正常情况下，当主电网出现故障需水电微电网孤网运行时，利用本实用新型提供的设备可以控制水电微电网自动离网，如图2所示，具体包括：

至少一个数据采集器101，数据采集器101连接在主电网上，实时采集主电网的电流和电压；

在本实施例中，水电微电网未脱离主电网时，采集分界断路器的电流、电压、频率与主电网的电流、电压、频率完全一致。

控制器102，控制器102数据连接数据采集器101，根据数据采集器101采集的电流和电压确定频率及分界断路器的功率方向，以产生启动离网的控制信号；

分闸开关103，分闸开关103连接控制器102，接收启动离网的控制信号，对控制信号做对应的延迟处理。

具体地，控制器102包括第一触发器和第二触发器；

第一触发器连接分闸开关103和第一计时器，在频率大于第一预设阈值且功率方向为第一预设方向时产生启动离网的第一控制信号，触发分闸开关103和第一计时器；

具体地，第一预设阈值为阈值最大值，第二预设阈值为阈值最小值；其中，阈值最大值一定大于阈值最小值；

在本实施例中，获取分界断路器FS3处的功率方向；具体地，功率方向为第一预设方向即功率由水电微电网流向主电网；功率方向为第二预设方向即功率由主电网流向水电微电网；

第二触发器连接分闸开关103和第二计时器，在频率小于第二预设阈值且功率方向为第一预设方向时产生启动离网的第二控制信号，触发分闸开关103和第二计时器。

为实现经济运行，水电开机一般为机组最大出力状态，此状态可随时减少出力，但无法增加出力；如果功率方向为第二预设方向即主电网流向水电微电网，此时水电微电网中水电最大出力仍无法满足全部负荷需要，或者水电在停机状态而无法迅速开机，离网后无法实现水电微电网稳定运行；由于此时主电网频率大于第一预设阈值，处于高频状态，可通过调减水电出力来维持频率稳定；此时分闸开关103忽略第一控制信号，微电网应保持现运行模式，与主电网一起继续运行。

在第一计时器计时结束时，若频率仍未在预设的阈值区间，分闸开关103响应第一控制信号断开分界断路器，切断微电网与主电网的连接；若频率在预设的阈值区间内，分闸开关103忽略第一控制信号，保持微电网与主电网的连接。

本实施例中，主电网频率大于第一预设阈值，为高频运行状态，可通过调减水电出力来维持频率稳定。当功率方向为第一预设方向时，触发分闸开关103和第一计时器，在第一计时器计时期间等待主电网内其他的水电站通过调节出力或者解列的方式来调节主电网的频率。在第一计时器计时结束时，若频率恢复到设定的阈值内，分闸开关103忽略第一控制信号，继续与主电网保持运行模式；在第一计时器计时结束时，若频率仍未在预设的阈值区间，分闸开关103响应第一控制信号断开分界断路器，切断微电网与主电网的连接。

在第二计时器计时结束时，分闸开关103响应第二控制信号断开分界断路器，切断微电网与主电网的连接。

在本实施例中，主电网频率小于第二预设阈值，为低频运行状态，主电网已无法通过增大水电出力来提升频率，功率方向为第一预设方向，微电网的水电出力可以满足水电微电网的负荷要求，需要及时触发分闸开关103和第二计时器，保证水电微电网正常运行。如若不及时触发分闸开关103和第二计时器，会导致水电微电网中的水电站因频率过低停机，错过组建微电网的最佳时机。

需要说明的是，第二计时器的计时时间小于第一计时器的计时时间。

还需要说明的是，设备安装在分界断路器处。

运用本实用新型的设备实现了水电微电网自动离网，根据实时采集的电流和电压确定频率及分界断路器的功率方向，以产生启动离网的控制信号；分闸开关接收启动离网的控制信号，对控制信号做对应的延迟处理；设备不仅能够适应水电微网自动离网的需要，而且使得水电微网自动离网时不受通讯条件限制，无需人工参与，保证实时给重要负荷持续供电。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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权利要求的保护范围为准。