一种光伏并网保护装置控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力自动化领域，具体涉及一种光伏并网保护装置控制系统。
【背景技术】
[0002] 近十年全球太阳能光伏产业年均增长41. 3 %，近五年49. 5 %。2009年3月26日国 家颁布光电建筑应用财政补助政策，大力推动建筑光电和大规模光伏电站的建设，到2020 年中国光伏发电的装机总量将达到2000万千瓦。国家电网公司积极响应国家新能源的发 展战略，促进光伏发电大规模应用。
[0003] 随着光伏发电的迅速发展及并网的要求，也给电网带来了安全问题：
[0004] 1.光照资源的随机性、间歇性、周期性是光伏电站对电网产生影响的最主要因素。
[0005] 2.光伏发电通过电力电子逆变器并网，易产生谐波、三相电流不平衡；输出功率 随机性易造成电网电压波动、闪变。
[0006] 3.建筑光伏直接在用户侧接入电网，电能质量问题直接影响用户的电器设备安 全。
[0007] 4.在浙江示范工程中，在IOkV接入、400V接入、220V接入系统中，都检测到谐波电 流总畸变率偏高的问题。随着容量的增大，谐波电流对电网的影响将进一步加大。
[0008] 5.光伏发电的运行控制特性完全由电力电子逆变器决定，没有转动惯量和阻尼特 性，与常规发电机组有较大的区别。
[0009] 6.孤岛引起的安全问题，线路维护人员人身安全受到威胁，与孤岛地区相连的用 户供电质量受影响。
[0010] 7.在不可逆光伏电站设计中，光伏系统向电网匮电会影响电网的安全。
[0011] 鉴于光伏发电带电网带来的上述影响，国家电网公司颁布了光伏电站接入电网技 术规定（试行）。
[0012] 目前，光伏发电都是通过断路器直接并入电网，没有接任何保护设备，给电网安全 带来了潜在的影响。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的是发明一种光伏并网保护装置控制系统，以解决光伏并网给电网带 来的安全影响，保护电网的安全。
[0014] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的光伏并网保护装置控制系 统，为总线式插件结构，其特征在于：包括插接在母线板上的液晶板、采样板、遥控板、CPU 板和电源遥信板；
[0015] 所述液晶板、采样板、遥控板和电源遥信板分别和CPU板连接；
[0016] 液晶板用于人机界面显示；采样板用于采集电网电压及光伏端测量电流、保护电 流和变压器端的电流；遥控板用于继电器输出，实现控制功能；CPU板控制采样板的采样并 计算、电源遥信板的遥信采集、遥控板的控制输出、实现保护计算、通讯功能和液晶板显示； 电源遥信板用于提供系统电源和开关量采集。
[0017] 上述方案中，采样板共有12个互感器，三个用以测量光伏电源电压或电网电压， 三个用以测量光伏电源的电流，三个用以测量光伏电源的保护电流，三个用以测量电网变 压器侧的电流。
[0018] 进一步地，通讯采用IEC61850标准。
[0019] 各功能板通过母线板相连，并行结构提高了装置的运行速度和可扩展性，以及提 高了装置的可维护性。
[0020] 本发明的光伏并网微机保护装置控制系统，可实现过频保护、低频保护、过压保 护、低压保护、负序电压保护、过流保护、零序电流保护、直流分量保护、孤岛保护、逆功率保 护、缺相保护、谐波畸变率保护。
[0021] 具有以太网，实现了 IEC61850功能，方便与其他系统互连。
[0022] 有PLC功能，可以实现特定用户的特定需求。
[0023] 可设计为实时显示线路图功能，实时显示线路的状态，可以动态的更改线路图。通 过绘图工具绘制线路图后可通过以太网或者串口来下载到装置里面，实现动态更改线路图 功能而无需重新编译程序。
[0024] CPU采用168M频率的STM32F4系列CPU，采样频率32点，采用16位AD，既能满足 测量精度的要求，又能满足保护动作的实时性，实时计算多达13次谐波，实现谐波畸变率 保护。保护动作时间精度为3ms，电流电压精度0. 2级，电度为0. 5级。
[0025] CPU板主要负责采集核心计算，通过总线读取采样板上电流电压模拟量，读取电源 遥信板上的遥信数字量，通过总线来控制液晶板的显示刷新，通过总线来控制遥控板继而 控制继电器输出。CPU板上开展了一路以太网，两路RS485来实现通讯功能，还具有大容量 flash，存储故障录波数量，CPU板还具有秒脉冲对时功能，可以接收外部的秒脉冲对时，将 装置的时钟精度保持到Ims以下。
[0026] 采样板主要用来采集光伏电源的电压、测量电流、保护电流及用户变压器侧的电 流，以实现各种保护功能。
[0027] 采样板共12个互感器，3个电压互感器，3个光伏侧测量电流互感器，3个保护电流 互感器，3个变压器侧电流互感器，用于采集用户变压器侧的电流，以实现各种保护功能， 3个变压器侧电流互感器是用来实现逆功率保护，防止光伏电源向电网逆送电影响电网安 全。
[0028] 遥控板用于控制信号的输出，通过继电器控制逆变器的投切。当保护动作的时候， 通过继电器来切断光伏电源，当出现逆功率的时候可以顺序切断光伏电源中的逆变器。当 逆功率率消失后，装置可以自动的顺序将各逆变器投入，恢复给用户供电。
[0029] 电源遥信板，用来采集开关信号，采集光伏断路器的分合以及各逆变器的投入状 态，以实现逆功率和逆功率恢复功能。
[0030] 液晶板用于显示人机界面，通过液晶用户可以查看系统运行参数，设置保护定值， 线路各种参数都可在液晶上查看，电压、电流、功率、频率、电度、开关装置、实时线路图、多 次谐波等都可在液晶上查看。
[0031] 液晶板与母线板的接口定义：
[0032]
【主权项】
1. 一种光伏并网保护装置控制系统，为总线式插件结构，其特征在于：包括插接在母 线板上的液晶板、采样板、遥控板、CPU板和电源遥信板； 所述液晶板、采样板、遥控板和电源遥信板分别和CPU板连接。
2. 根据权利要求1所述的光伏并网保护装置控制系统，其特征在于：采样板共有12个 互感器，三个用以测量光伏电源电压或电网电压，三个用以测量光伏电源的电流，三个用以 测量光伏电源的保护电流，三个用以测量电网变压器侧的电流。
3. 根据权利要求1或2所述的光伏并网保护装置控制系统，其特征在于：CPU板采用 168M频率的STM32F4系列CPU，采样频率32点，采用16位AD。
【专利摘要】本实用新型公开了一种光伏并网保护装置控制系统，为总线式插件结构，包括插接在母线板上的液晶板、采样板、遥控板、CPU板和电源遥信板；所述液晶板、采样板、遥控板和电源遥信板分别和CPU板连接；液晶板用于人机界面显示；采样板用于采集电网电压及光伏端测量电流、保护电流和变压器端的电流；遥控板用于继电器输出，实现控制功能；CPU板控制采样板的采样并计算、电源遥信板的遥信采集、遥控板的控制输出、实现保护计算、通讯功能和液晶板显示；电源遥信板用于提供系统电源和开关量采集；以解决光伏并网给电网带来的安全影响，保护电网的安全。
【IPC分类】H02J3-38, H02H7-00
【公开号】CN204481491
【申请号】CN201520006644
【发明人】盖希波, 丁海玲, 江树福
【申请人】青岛龙庆达电气有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年1月6日