一种分布式光伏并网智能监控系统及方法与流程

1.本发明属于光伏组件技术领域，尤其是涉及一种分布式光伏并网智能监控系统及方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.近年来，随着新能源发电逐步发展，尤其是太阳能发电的发展迅速，光伏发电系统被广泛的安装和使用。分布式光伏发电设备在接入电网时，需要在并网点设置保护开关，该开关被称为分布式光伏开关。当主电网出现电压异常或是掉电时，需要将其从主电网切除，在主电网恢复正常时，又需要合闸复位实现并网。
4.在以往的技术探索中，带保护的空气开关治理方案可以实现对光伏用户的控制，实现了短路、过载保护，但只解决了小部分的线路保护，线路中缺少防孤岛保护功能，保护全依赖光伏逆变器，安全性较差，危及检修人员和设备安全，影响电网稳定运行。若通过现场人员手动拉闸方式解决防孤岛保护，增加人工成本、操作时间，并且若存在漏操作情况，线路会变得不可靠。同时，传统的光伏开关不具备智能化数据采集功能，通常通过手动操作，自动化程度低，无法实现及时有效的对光伏并网节点进行保护。
5.除此之外，由于分布式光伏设备的安装时间长短不一，逆变器保护能力与发电质量参差不齐，给国家电网带来巨大的监管难题，还存在以下问题：在电力检修期间，无法做到远程批量停止发电，在检修结束后，也无法远程控制继续发电；缺少对光伏逆变器发出的电能质量进行远程实时在线监控与处理的手段，增加了电网的安全隐患。
6.因此，亟需一种分布式光伏并网智能监控系统及方法来解决以上问题。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种分布式光伏并网智能监控系统及方法，实现了对分布式光伏并网设备的远程可观可测可控，带有潮流逆向保护、防孤岛保护功能，提高了电网的安全性和稳定性，保护了电网稳定运行。
8.为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：本发明第一方面提供了一种分布式光伏并网智能监控系统：包括数据采集模块及主控mcu模块；所述数据采集模块采集电压和频率数据，将电压和频率数据传输给主控mcu模块，主控mcu模块根据接收的电压和频率数据对分布式光伏开关进行监控，若分布式光伏开关为闭合状态，则进行跳闸监控，若分布式光伏开关为断开状态，则进行合闸监控。
9.优选的，所述主控mcu模块与远程监控平台通信，接收远程跳闸指令，根据远程跳闸指令执行跳闸操作。
10.优选的，所述主控mcu模块与远程监控平台通信，接收远程合闸指令，根据远程合闸指令执行合闸操作。
11.本发明第二方面提供了一种分布式光伏并网智能监控方法：一种分布式光伏并网智能监控方法，包括：采集分布式光伏开关的状态数据，若分布式光伏开关为闭合状态，则进行跳闸监控，若分布式光伏开关为断开状态，则进行合闸监控。
12.优选的，还包括第一数据采集步骤，所述第一数据采集步骤为：采集并网点的电压幅值及频率，并网点的电压幅值和频率用于进行跳闸和合闸的判断。
13.优选的，所述跳闸监控包括：跳闸第一判断步骤：将采集到的并网点电压幅值与两个预设值进行比较，判断电压是否过高或过低，若电压过高，则进入跳闸执行步骤，若电压过低，则进入跳闸第二数据采集步骤；跳闸第二数据采集步骤：采集分布式光伏开关所处的模式；跳闸第二判断步骤：判断采集的分布式光伏开关所处的模式是否为自动模式，若处于自动模式，则进入跳闸执行步骤，否则，进入第一数据采集步骤；跳闸执行步骤：分布式光伏开关断开，进行跳闸操作。
14.优选的，所述跳闸第一判断步骤中，若采集到的电压幅值为正常范围，则进入跳闸第三判断步骤，所述跳闸第三判断步骤为：判断频率是否偏移超差，若是，则进入跳闸第二数据采集步骤，若否，则进入跳闸第一数据采集步骤。
15.优选的，所述合闸监控包括：合闸第一判断步骤：将采集到的并网点电压幅值与两个预设值进行比较，判断电压是否过高或过低，若电压过高或过低，则进入第一数据采集步骤，若电压正常，则进入合闸第二判断步骤；合闸第二判断步骤：判断频率是否偏移超差，若是，则进入第一数据采集步骤，若否，则进入合闸第二数据采集步骤；合闸第二数据采集步骤：采集分布式光伏开关所处的模式，随后进入合闸第三判断步骤；合闸第三判断步骤：判断采集的分布式光伏开关所处的模式是否为自动模式，若处于自动模式，则进入合闸执行步骤，若否，则进入第一数据采集步骤；合闸执行步骤：分布式光伏开关闭合，进行合闸操作。
16.优选的，所述跳闸监控还包括：接收远程跳闸指令，根据远程跳闸指令执行跳闸执行步骤。
17.优选的，所述合闸监控还包括：接收远程合闸指令，根据远程合闸指令执行合闸执行步骤。
18.以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：1.本发明无需额外调整接线，将设有分布式光伏并网智能监控系统的光伏开关接入后就可实现防孤岛保护，在线路出现失压、欠压、过压、过载、短路等线路故障时，起到保护线路的作用，当线路电压恢复正常值范围时，光伏开关可实现自动重合闸；2.本发明将分布式光伏并网智能监控系统和智能电能表通过rs485总线进行通信即可实现防孤岛保护功能，不需向电网注入任何扰动信号，方式简单可靠，不会对运行的电
网和供电质量产生影响，且成本可控；3. 本发明实现了对光伏用户的远程批量控制，使得对光伏发电设备并网的控制更加高效且准确，提高了电网运行的稳定性和安全性，同时通过对光伏发电设备进行远程的监测和控制，实现了对光伏发电系统数据的实时在线管理；4.本发明提高了对光伏发电设备进行控制的自动化程度，减少了人为排查接线的情况，减少了人工的工作量，同时避免了人工操作的误差和漏检。
19.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
20.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.图1为现有技术中的分布式光伏设备示意图。
22.图2为本发明的分布式光伏并网智能监控系统结构示意图。
23.图3为本发明的跳闸监控流程图。
24.图4为本发明的合闸监控流程图。
25.其中，1光伏组件，2并网逆变器，3分布式光伏开关，4智能电能表，5电网。
具体实施方式
26.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
28.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.实施例一本实施例公开了一种分布式光伏并网智能监控系统。
30.如图1所示为现有技术中的分布式光伏设备示意图。如图1所示，分布式光伏设备包括光伏组件1，所述光伏组件1与并网逆变器2的输入端相连接，所述并网逆变器2的输出端与分布式光伏开关3的输入端相连接，所述分布式光伏开关3的输出端与智能电能表4的输入端相连接，所述智能电能表4的输出端与电网5相连接。现有技术中的分布式光伏开关为空气开关或者普通断路器。
31.为了对光伏发电设备实现智能化的监控，提升电网运行的稳定性和安全性，本发明的光伏开关在普通断路器的基础上设置了分布式光伏并网智能监控系统，分布式光伏并网智能监控系统与分布式光伏开关相连接，用于控制分布式光伏开关的开合。
32.本发明的一种分布式光伏并网智能监控系统，包括：数据采集模块及主控mcu模块；所述数据采集模块用于采集电压和频率数据，将电压和频率数据传输给主控mcu模块；所述主控mcu模块用于根据接收的电压和频率数据对分布式光伏开关进行监控，若分布式光伏开关为闭合状态，则进行跳闸监控，若分布式光伏开关为断开状态，则进行合闸监控。
33.如图2所示为本发明的分布式光伏并网智能监控系统的结构示意图。具体的，所述分布式光伏并网智能监控系统还包括：rs485通信模块、电流采集模块、电压采集模块、电源转换模块、遥信采集模块、电机驱动模块、电动合闸模块和保护跳闸模块。
34.本实施例中所述数据采集模块包括电流采集模块和电压采集模块。
35.为了实现防孤岛保护功能，本发明的分布式光伏并网智能监控系统与智能电能表之间通讯连接，在本实施例中，两者通过rs485总线通讯连接。
36.本实施例中，所述电流采集模块、电压采集模块用于采集智能电能表的数据；所述电流采集模块和电压采集模块与主控mcu模块相连接，将电流电压数据传输至主控mcu模块处理，主控mcu模块将电压电流数据与预设值进行比较并判断；主控mcu模块与保护跳闸模块相连接，在主控mcu模块判断出在需要进行跳闸动作时，驱动保护跳闸模块进行动作；主控mcu模块与遥信采集模块相连接，遥信采集模块与电机驱动模块相连接，所述电机驱动模块与电动合闸模块相连接，在主控mcu模块判断出需要进行合闸动作时，所述遥信采集模块将主控mcu模块的处理结果输送至电机驱动模块，由电机驱动模块驱动电动合闸模块进行动作。
37.本发明中主控mcu模块所采集的数据具体为电压和频率数据。
38.本发明中主控mcu模块的电压预设值为两个，其中一个预设值为正常电压的最高阈值，另一个预设值为正常电压的最低阈值。主控mcu模块将采集到的电压值分别与两个预设值进行比较并判断。
39.本发明的主控mcu模块还预设有正常频率值和频率的正常阈值范围，对采集到的频率值进行判断时，首先将采集到的频率值与预设的正常频率值进行作差，然后判断该差的绝对值是否处于正常阈值范围即可。
40.由于体积的限制，本发明的分布式光伏并网智能监控系统内部所有模块采用共用开关电源的方式供电，由本发明的电源转换模块统一进行供电；相比较于现有技术中单独存在的重合闸控制芯片与反馈电路，本发明去除了该重合闸控制芯片与反馈电路，将自动重合闸模块改为集成到主控mcu模块统一控制，有效压缩了控制模块体积。
41.进一步的，所述主控mcu模块还用于与远程监控平台进行远程通信，接收远程监控平台的远程跳闸指令，根据远程跳闸指令执行跳闸操作。
42.进一步的，所述主控mcu模块还用于与远程监控平台进行远程通信，接收远程监控平台的远程合闸指令，根据远程合闸指令执行合闸操作。
43.本发明的主控mcu模块与远程监控平台进行远程通讯，所述远程通讯方式为以太网通讯方式、无线电台方式、gprs通讯方式中的一种。
44.在本实施例中，本发明的分布式光伏开关与光伏逆变器交流侧串联，安装在智能电能表后，这样能够保证主干线送电后，分布式光伏并网智能监控系统的主控mcu模块第一时间感知到电压信息。
45.本实施例中，将光伏开关的485端口与电能表的485端口进行连接，将电流采集模块、电压采集模块采集到的数据由主控mcu模块进行分析判断，并根据结果判断是否进行跳闸操作或合闸操作。当遥信采集模块接收到主控mcu模块的合闸命令后控制电机驱动模块与电动合闸模块进行合闸动作，当主控mcu模块判断出当前线路有安全隐患后，保护跳闸模块将进行保护动作。
46.同时，主控mcu模块将判断的结果通过远程通讯的方式传回远程监控平台，并由远程监控平台进行实时监测和管理，可保证实时在线的监控分布式光伏设备的运行状况，同时可以通过远程监控平台对分布式光伏开关进行远程分合闸控制。
47.现有技术中不存在有效的孤岛监控系统，且仅仅利用空气开关在孤岛产生时进行动作，功能较简单，在电网光伏并网较多时无法准确判断并执行，造成了电网系统极大的不稳定性。相比较于此，本发明所述的分布式光伏并网智能监控系统通过检测并网点的电压幅值、频率是否超出正常值来判断是否产生孤岛，控制光伏开关的断开和闭合，本发明的监控系统更加精准；同时，本发明还具备远程通信和数据交互功能，能够将监控数据传输至远程监控平台并由远程监控平台下发指令进行操作，监控方式更加高效和稳定。
48.实施例二本实施例提供了一种分布式光伏并网智能监控方法。
49.如图3和图4所示，一种分布式光伏并网智能监控方法，包括：采集分布式光伏开关的状态数据，若分布式光伏开关为闭合状态，则进行跳闸监控，若分布式光伏开关为断开状态，则进行合闸监控。
50.进一步的，分布式光伏并网智能监控方法还包括第一数据采集步骤，所述第一数据采集步骤为：采集并网点的电压幅值及频率，并网点的电压幅值和频率用于进行跳闸和合闸的判断。
51.进一步的，所述跳闸监控包括：跳闸第一判断步骤：将采集到的并网点电压幅值与两个预设值进行比较，判断电压是否过高或过低，若采集到的电压幅值大于正常电压的最高阈值，即电压过高，则进入跳闸执行步骤，若采集到的电压幅值小于正常电压的最低阈值，即电压过低，则进入跳闸第二数据采集步骤；跳闸第二数据采集步骤：采集分布式光伏开关所处的模式；跳闸第二判断步骤：判断采集的分布式光伏开关所处的模式是否为自动模式，若处于自动模式，则进入跳闸执行步骤，否则，进入第一数据采集步骤；跳闸执行步骤：分布式光伏开关断开，进行跳闸操作。
52.进一步的，所述跳闸第一判断步骤中，若采集到的电压幅值为正常范围，则进入跳闸第三判断步骤，所述跳闸第三判断步骤为：判断频率是否偏移超差，若是，则进入跳闸第二数据采集步骤，若否，则进入跳闸第一数据采集步骤。
53.进一步的，所述合闸监控包括：合闸第一判断步骤：将采集到的并网点电压幅值与两个预设值进行比较，判断电压是否过高或过低，若电压过高或过低，则进入第一数据采集步骤，若电压正常，则进入合闸第二判断步骤；合闸第二判断步骤：判断频率是否偏移超差，若是，则进入第一数据采集步骤，若否，则进入合闸第二数据采集步骤；合闸第二数据采集步骤：采集分布式光伏开关所处的模式，随后进入合闸第三判断步骤；合闸第三判断步骤：判断采集的分布式光伏开关所处的模式是否为自动模式，若
处于自动模式，则进入合闸执行步骤，若否，则进入第一数据采集步骤；合闸执行步骤：分布式光伏开关闭合，进行合闸操作。
54.进一步的，所述跳闸监控还包括：接收远程跳闸指令，根据远程跳闸指令执行跳闸执行步骤。
55.进一步的，所述合闸监控还包括：接收远程合闸指令，根据远程合闸指令执行合闸执行步骤。
56.当光伏设备超容量并网时，本地销纳能力不足会导致返送电，这种情况下存在安全隐患，光伏开关处于合闸状态下时，通过远程监控平台下发分闸命令，光伏开关进行远程分闸动作；当光伏未超容量并网、本地能够销纳时，通过远程监控平台下发合闸命令，光伏开关进行远程合闸动作。
57.此外，在光伏开关工作发生故障、并将故障问题上报的过程中或线路检修等需要进行断电的情况下，通过远程监控平台下发命令使开关进行远程分闸动作。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、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。
59.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。