一种低压分布式电源安全并网系统、装置及方法与流程

本发明属于发电，尤其涉及一种低压分布式电源安全并网系统、装置及方法。

背景技术：

1、分布式电源是指分散于用户散布点上的小容量电源装置，包括光伏发电、燃料电池、风力发电等。尤其是光伏发电，具有强大的地方性和低压特点，与普通高压发电相比，具有较大的安全隐患。因此，对于光伏等分布式电能接入方式，安全并网成为了重要的研究课题。

2、同时，为落实对低压分布式光伏等灵活性资源的管控要求，也急需规范低压分布式电源的并网技术方案，融通采、传、存、用各环节，实现分布式电源的可观、可测、可控。

3、在光伏等分布式电源并网的影响治理方面，现有技术方案多从谐波越限、电压越限等电能质量中的某一项展开分析与治理。在电能质量治理的手段方面，多通过监测分析分布式光伏接入位置、接入容量等方面展开。

4、现有技术方案从光伏电能质量的某一项进行监测与控制，因此无法从根本上解决低压台区分布式光伏并网中产生的问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种低压分布式电源安全并网系统及方法。其目的是为了基于光伏发电系统，实现低压台区光伏安全并网过程的监测保护。在保证光伏发电系统安全稳定运行的前提下，有效解决了分布式光伏并网过程中的电能质量问题，保证并网电能的稳定性和可靠性，提高并网效率的发明目的。

2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

3、一种低压分布式电源安全并网系统，包括光伏发电系统、并网及电能质量监控系统及配网自动化主站；其中，光伏发电系统的输出端与并网及电能质量监控系统的输入端相连接，并网及电能质量监控系统的输出端与配网自动化主站的输入端相连接；所述光伏发电系统，包括太阳能电池板、直流-直流变换器及储能装置；由多个太阳能电池板组成光伏阵列，光伏阵列通过光伏并网逆变器接入电网，储能装置通过直流-直流变换器接入电网；同时储能装置通过该直流-直流变换器与光伏阵列相连接；所述并网及电能质量监控系统，包括：光伏并网逆变器、光伏智能断路器及台区智能融合终端，低压分路监测单元ltu，并网变压器；所述台区智能融合终端与配网自动化主站通信，台区智能融合终端上送主站包括：光伏数量、光伏容量、光伏发电功率遥测数据，以及停上电事件、对时异常事件、开关闸位状态遥信数据；所述光伏并网逆变器的输出端接入并网变压器，用于调整电流和电压的大小，以使光伏逆变器的输出与电网的标准电压相匹配；所述分布式光伏并网保护开关或光伏智能断路器的组件包括：交流滤波器、交流接触器、交流控制单元及保护装置，用于并网电能质量治理。

4、更进一步的，所述台区智能融合终端，用于采集光伏发电的冻结数据并进行数据解析和本地存储；从电能质量、配变运行工况方面分析光伏运行情况，生成停上电事件、对时异常事件、开关闸位状态光伏运行异常情况，具备防孤岛保护的异常处理能力；同时下发功率调节、开关闸闭合指令至分布式光伏并网保护开关和光伏并网逆变器。

5、更进一步的，所述分布式光伏并网保护开关，用于将控制、计量及通信功能融于一体，完成开断任务，并将位置、状态、分合闸指令信息传输至台区智能融合终端；在集合过欠压保护、漏电、浪涌保护智能断路器功能的同时，使用卡尔曼滤波器算法对并网的电能进行质量控制，结合分段线性函数和曲线拟合方法，对电能波形进行修正；通过与台区智能融合终端的防孤岛保护程序相配合，发现并处理光伏并网过程中的孤岛效应。

6、一种低压分布式电源安全并网方法，利用所述的一种低压分布式电源安全并网系统来实现，包括以下步骤：

7、在发电系统接入并网时，首先将低压直流电能转换为市电电压的交流电能；

8、利用卡尔曼滤波器算法对并网的电能进行质量控制，并对电能波形进行修正，实现与普通电力系统完全兼容的电能质量；

9、当光伏智能断路器处于分闸状态时，给断路器进、出线端施加正常电压，断路器禁止合闸电机操作合闸；当给断路器进线端施加正常的电压和频率、出线端无电压时，断路器通过驱动电机进行合闸操作；

10、控制断路器完成分合闸动作的同时，将指令信息传输至台区智能融合终端；

11、进行过欠压保护、漏电、浪涌保护；

12、利用台区智能融合终端，采集光伏发电的冻结数据，进行数据解析和本地存储；分析光伏运行情况，生成光伏运行异常情况；同时下发指令至光伏并网保护开关和光伏逆变器；

13、通过配电自动化主站，实时监测、控制和管理配电设备及参数；接收存储终端上传的数据及遥信数据。

14、更进一步的，所述对电能波形进行修正，是结合分段线性函数和曲线拟合方法来进行；

15、所述分析光伏运行情况，包括电能质量、配变运行工况；

16、所述光伏运行异常情况，包括停上电事件、对时异常事件、开关闸位状态，还包括防孤岛保护的异常处理程序；所述下发指令至光伏并网保护开关和光伏逆变器，指下发发功率调节、开关闸闭合指令。

17、一种低压分布式电源安全并网装置，利用所述的一种低压分布式电源安全并网系统来实现，包括：

18、质量控制和修正模块，用于利用卡尔曼滤波器算法对并网的电能进行质量控制，并对电能波形进行修正，实现与普通电力系统完全兼容的电能质量；

19、电路器控制模块，用于在光伏智能断路器处于分闸状态时，给断路器进、出线端施加正常电压，断路器禁止合闸电机操作合闸；当给断路器进线端施加正常的电压和频率、出线端无电压时，断路器通过驱动电机进行合闸操作；

20、传输模块，用于控制断路器完成分合闸动作的同时，将指令信息传输至台区智能融合终端；

21、保护模块，用于进行过欠压保护、漏电、浪涌保护；

22、采集解析和生成模块，用于利用台区智能融合终端，采集光伏发电的冻结数据，进行数据解析和本地存储；分析光伏运行情况，生成光伏运行异常情况；同时下发指令至光伏并网保护开关和光伏逆变器；

23、监测模块，用于通过配电自动化主站，实时监测、控制和管理配电设备及参数；接收存储终端上传的数据及遥信数据。

24、一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现任一所述的一种低压分布式电源安全并网系统及方法或装置的步骤。

25、一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一所述的一种低压分布式电源安全并网系统及方法或装置的步骤。

26、本发明具有以下有益效果及优点：

27、本发明利用光伏并网逆变器的输出端接入并网变压器，用于调整电流和电压的大小，以使光伏逆变器的输出与电网的标准电压相匹配。通过分布式光伏并网保护开关或光伏智能断路器的组件进行并网电能质量治理。

28、本发明还具备通信功能：可使用手机运维app，通过蓝牙连接台区智能融合终端，在低压测控单元中，查看光伏并网保护开关的数量、电源类型、逻辑地址，可以实时刷新单台断路器发电数据以及聚合后总的光伏发电数据。同时查询光伏数量、光伏容量、光伏发电功率等遥测数据，以及停上电事件、对时异常事件、开关闸位状态等遥信数据。

29、本发明还具备光伏并网保护功能：光伏智能断路器进线端接低压电网，出线端接光伏逆变器，断路器处于分闸状态。给断路器进、出线端施加正常电压，断路器禁止合闸电机操作合闸，当给断路器进线端施加正常的电压和频率、出线端无电压时，断路器能够通过驱动电机进行合闸操作。

30、本发明还具备防孤岛保护功能：光伏智能断路器进线端的隔离开关分闸，当低压电网停电，断路器能够在2s内正确动作。

31、本发明基于光伏发电系统，实现了低压台区光伏安全并网过程的监测保护。在保证光伏发电系统安全稳定运行的前提下，提高了分布式光伏并网过程中的电能质量，可有效的保证并网电能的稳定性和可靠性，使并网效率得到显著的提高。