一种光伏微电网电能质量群控装置的制作方法

本实用新型涉及电能质量监控领域，具体涉及一种光伏微电网电能质量群控装置。

背景技术：

目前，光伏微电网系统在新能源发电领域中广泛应用，光伏微电网的电能质量是衡量光伏微电网性能的重要指标，常见的光伏微电网电能质量包括谐波、无功、三相功率不平衡等。目前，光伏微电网的电能质量主要通过光伏逆变器输出控制，只能保证单个光伏逆变器输出的电能质量符合并网要求，对光伏微电网内用电负荷产生的电能质量没有治理功能，如果要对电能质量进行治理，则需加入专用的电能质量治理设备，比如有源滤波器、无功补偿器或者动态电压恢复器等，但是如此一来就提高了电能质量治理成本。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，有效降低电能质量的治理成本，本实用新型提供了一种光伏微电网电能质量群控装置，实现微电网母线主要电能质量参数，包括无功、谐波以及功率不平衡的实时采集、处理和存储；并根据设定值，下发给各个光伏逆变器，充分利用光伏逆变器非满载运行时的剩余容量实现电能质量的分摊治理。

为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种光伏微电网电能质量群控装置，所述光伏微电网包括光伏微电网母线和多个连接在光伏微电网母线上的光伏逆变器，所述光伏微电网电能质量群控装置包括数据采集模块、核心处理器、通信模块以及存储模块，所述核心处理器分别与数据采集模块、通信模块、存储模块连接；

所述数据采集模块与所述光伏微电网母线连接，用于采集所述光伏微电网的三相电流、电压信号；

所述通信模块分别与所述的光伏逆变器连接，用于与各个光伏逆变器进行数据交换；

所述核心处理器对数据采集模块采集到的信号数据进行处理，计算所述光伏微电网的谐波、无功以及功率不平衡量，并可通过通信模块读取各个光伏逆变器的实时容量、向各光伏逆变器下传治理量；

所述存储模块用于存储所述光伏微电网的实时参数。

进一步地，所述数据采集模块包括三相电流传感器、三相电压传感器以及运算放大电路，所述三相电流传感器、三相电压传感器分别与所述光伏微电网母线连接。

进一步地，所述运算放大电路包括第一级运算放大器和第二级运算放大器，所述第一级运算放大器用于电压跟随，所述第二级运算放大器用于反向放大。

进一步地，所述核心处理器采用高速dsp芯片。

进一步地，所述核心处理器在dq坐标系下，采用瞬时无功功率理论法检测所述光伏微电网的谐波、无功以及功率不平衡量。

进一步地，所述通信模块包括rs485接口和以太网接口，所述rs485接口分别与各个光伏逆变器连接，所述以太网接口提供远程计算机访问功能。

进一步地，所述核心处理器采用平摊算法得出下传给各光伏逆变器的治理量。

进一步地，所述存储模块包括at2404存储芯片，所述at2404存储芯片通过i2c接口与所述dsp芯片连接。

进一步地，所述光伏微电网电能质量群控装置还包括人机界面，所述人机界面与所述核心处理器连接。

进一步地，所述人机界面采用触摸屏，通过所述触摸屏可手动输入不高于单个光伏逆变器上限值的电能质量治理量。

本实用新型与现有技术相对比，其有益效果在于：本实用新型提供的一种光伏微电网电能质量群控装置，有效利用微电网光伏逆变器的剩余容量，治理微电网内负荷产生的电能质量问题，降低了光伏微电网电能质量的治理成本，有效地提高了光伏微电网的电能质量，提高了微电网运行的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的安装原理示意图。

图2是本实用新型的结构框图。

图3是本实用新型中运算放大电路的电路图。

图4是本实用新型中存储模块的电路图。

图5是本实用新型的整体示意图。

图中：1、触摸屏；2、数据采集模块外部接口；3、rs485接口；4、以太网接口；5、供电电源接口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步具体的说明。

实施例1

本实施例的一种光伏微电网电能质量群控装置的安装原理如图1所示，其中光伏微电网包括光伏微电网母线和多个连接在光伏微电网母线上的光伏逆变器；光伏微电网中的光伏逆变器，和有源滤波器、无功补偿器等设备有同样的硬件拓扑结构，只要附加电能质量控制策略，就能够有效利用其剩余的容量进行电能质量的治理。

本实施例的光伏微电网电能质量群控装置包括数据采集模块、核心处理器、通信模块、存储模块以及人机界面，其中核心处理器分别与数据采集模块、通信模块、存储模块、人机界面连接，如图2所示。

本实施例中，数据采集模块包括三路电流传感器、三路电压传感器以及运算放大电路，三路电流传感器和三路电压传感器均连接在光伏微电网母线上，分别用于采集光伏微电网的三相电流和三相电压值信号，再通过运算放大电路对信号进行放大，然后输入至核心处理器中进行数据处理。

上述的运算放大电路采用两级运算放大器，具体的，运算放大电路包括第一级运算放大器a、第二级运算放大器b、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5以及第一电容c1，如图3所示，其中第一级运算放大器a的同相输入端与电流传感器、电压传感器连接，第一级运算放大器a的反向输入端与其输出端连接；第一级运算放大器a的输出端与第二电阻r2的一端连接，第二电阻r2的另一端与第二级运算放大器b的同相输入端连接；第二级运算放大器b的同相输入端与第三电阻r3的一端连接，第三电阻r3的另一端接地；第二级运算放大器b的反相输入端分别与第一电阻r1的一端和第四电阻r4的一端连接，第一电阻r1的另一端接地，第四电阻r4的另一端与第二级运算放大器b的输出端连接；第二级运算放大器b的输出端与第五电阻r5的一端连接，第五电阻r5的另一端与第一电容c1连接，第一电容c1的另一端接地；第五电阻r5与第一电容c1的公共端连接有ad接口，用于将模拟信号变成数字信号，便于数字信号输入至核心处理器进行数据处理。上述的第一级运算放大器a和第二级运算放大器b的正电源电压均为+12v，负电源电压均为-12v。

上述运算放大电路的结构中，第一级运算放大器a的作用是电压跟随，第二级运算放大器b的作用是反向放大，第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3以及第四电阻r4构成了固定的放大倍数，第五电阻r5和第一电容c1构成了高频滤波电路，用于滤除线路干扰。

本实施例中，通信模块包括rs485接口和以太网接口，其中rs485接口分别与各个光伏逆变器连接，用于与各个光伏逆变器进行数据交换，读取光伏逆变器的实时容量并下传补偿值；以太网接口负责与网络的连接，提供远程计算机访问功能，电网公司可以通过它进行远程的数据读取和监控。

本实施例中，核心处理器优选采用高速dsp芯片tms320f28335，以保证数据处理的快速性。核心处理器接收数据采集模块采集到的数据信号后，在dq坐标系下，采用瞬时无功功率理论法检测光伏微电网的谐波、无功以及功率不平衡量；核心处理器通过通信模块读取光伏逆变器的实时容量，并通过平摊算法得出治理量，下传给每个光伏逆变器，实现光伏微电网电能质量的分摊治理。

上述的核心处理器中，瞬时无功功率理论最早是在1983年由日本学者赤木泰文提出的，此后该理论经不断研究得以逐步完善，该理论突破了传统的以平均值为基础的功率定义，系统地定义了瞬时无功功率、瞬时有功功率等瞬时功率量，以该理论为基础可以得出谐波和无功电流实时检测方法；平摊算法是数据分析中一种常用的分析手法，其与平均情况分析的不同之处在于它不牵涉到概率，这种分析方法保证了每个光伏逆变器具有平均性能。

本实施例中，存储模块用于实时存储光伏微电网的电能质量参数以及各个光伏逆变器的剩余容量和补偿值，具体的，存储模块优选采用at2404存储芯片，并通过i2c接口与dsp芯片连接，线路图如图4所示，存储模块还包括第六电阻r6、第七电阻r7和第二电容c2，at2404存储芯片包括八个引脚，其中1脚、2脚、3脚、4脚、7脚接地，8脚连接有3.3v的电源，8脚分别与第六电阻r6、第七电阻r7和第二电容c2的一端连接，第二电容c2的另一端接地，第六电阻r6的另一端与6脚连接，第七电阻r7的另一端与5脚连接，其中5脚为串行数据线，6脚为串行时钟线，第六电阻r6和第七电阻r7为上拉电阻，以保证信号可靠。

本实施例中，人机界面采用7寸的lcd液晶触摸屏，通过串口和核心处理器连接，屏幕的显示内容主要包括光伏微电网母线的电流和电压值、总的谐波量、总的无功量、总的功率不平衡量、各光伏逆变器的剩余功率、各光伏逆变器的电能质量治理值等，并可通过触摸屏手动输入不高于单个光伏逆变器上限值的电能质量治理量，直接下传至各光伏逆变器，本实施例中手动输入的优先级高于系统的平摊算法。

本实施例中，该光伏微电网电能质量群控装置的整体示意图如图5所示，正面为lcd液晶触摸屏，左侧分别为数据采集模块外部接口、rs485接口、以太网接口和12v供电电源接口，其中数据采集模块外部接口通过数据线与电流传感器和电压传感器连接，供电电源接口通过电源线与供电电源连接。

综上所述，本实用新型通过集中管理光伏微电网中的光伏逆变器，利用光伏逆变器的剩余容量，进行光伏微电网的电能质量分摊治理，能够有效的降低电能质量治理成本，提高光伏微电网的电能质量。

最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。