專利名稱：微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)控微電網(wǎng)與配電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的裝置，具體涉及一種微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置。
背景技術(shù)：
微電網(wǎng)可以看成電力系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)，包括分布式電源、負(fù)荷、儲能設(shè)備等的小型系統(tǒng)。微電網(wǎng)相對主網(wǎng)可作為可調(diào)度的負(fù)荷，對內(nèi)部，可以提供滿足負(fù)荷需求的電能，相當(dāng)于可定制的電源。微電網(wǎng)系統(tǒng)可工作于并網(wǎng)與離網(wǎng)兩種運(yùn)行模式。在正常情況下，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，由微電網(wǎng)補(bǔ)充自身發(fā)電量或向電網(wǎng)供出多余的電能。在檢測到電網(wǎng)故障或者電能質(zhì)量不滿足時(shí)，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)斷開，形成離網(wǎng)狀態(tài)的孤島模式。因此，微電網(wǎng)的運(yùn)行控制應(yīng)該做到能夠基于本地信息對大電網(wǎng)中的事件作出快速響應(yīng)，當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生故障、電壓頻率跌落等問題時(shí)，微電網(wǎng)的分布式發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)該利用本地信息自動有效地轉(zhuǎn)換到獨(dú)立運(yùn)行模式。如何監(jiān)控電能質(zhì)量，檢測辨識電網(wǎng)故障，并作出正確響應(yīng)，是微電網(wǎng)保護(hù)控制技術(shù)的關(guān)鍵和難題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種對微網(wǎng)與大電網(wǎng)公共連接點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控的微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置，以實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)測、孤網(wǎng)自動斷開連接斷路器、自動并網(wǎng)功能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置包括CPU處理模塊，用于對各輸入信號進(jìn)行分析處理；采樣模塊，用于采集電流、電壓信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號上傳給CPU處理模塊；開入開出模塊，包括開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出，開關(guān)量輸入用于采集開關(guān)的狀態(tài)信號，開關(guān)量輸出用于將CPU處理模塊的指令信號輸出至執(zhí)行元件；通訊模塊，采用IEC61850規(guī)約，用于與以太網(wǎng)通訊連接；所述采樣模塊、開入開出模塊、通訊模塊分別與CPU處理模塊通訊連接。進(jìn)一步的，還包括人機(jī)交互模塊，該模塊為點(diǎn)陣液晶和按鍵設(shè)計(jì)，該模塊與CPU處理模塊通訊連接。進(jìn)一步的，所述CPU處理模塊包括計(jì)算單元、比較判斷單元和處理單元，用于對輸入的信號進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算值在比較判斷單元中與預(yù)計(jì)的定值進(jìn)行比較，達(dá)到功能啟動的條件，則進(jìn)入處理單元，產(chǎn)生相應(yīng)地的控制信號；進(jìn)一步的，所述采樣模塊包括電流互感器、電壓互感器、A/D轉(zhuǎn)換器，電流互感器、 電流互感器用于將采集的線路大電流、大電壓變換成二次信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器將小電流或小電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號上傳給CPU處理模塊。本實(shí)用新型的微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置中，電壓電流經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸入 CPU處理模塊，通過快速傅里葉變換，計(jì)算得出諧波量、頻率等，并將這些數(shù)值輸送到比較判斷單元，根據(jù)預(yù)設(shè)的相應(yīng)定值，判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障，若故障發(fā)生，則啟動裝置設(shè)置的相應(yīng)保護(hù)功能，產(chǎn)生控制指令輸送到開入開出模塊，當(dāng)微電網(wǎng)進(jìn)線發(fā)生短路故障，裝置過流保護(hù)功能啟動，斷開公共連接點(diǎn)的開關(guān)，隔離故障，若發(fā)生過負(fù)荷事件，只啟動告警，發(fā)過負(fù)荷報(bào)警信號。通過該微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置的實(shí)時(shí)監(jiān)測，可完成微電網(wǎng)孤島運(yùn)行模式到并網(wǎng)運(yùn)行模式的相互轉(zhuǎn)化。本裝置采用全封閉技術(shù)，強(qiáng)弱電嚴(yán)格分開，抗干擾能力強(qiáng)，硬件回路的全面自檢，完成測量、控制、遠(yuǎn)動、通信、事故記錄功能，保護(hù)功能配置齊全，可通過人機(jī)交互操作實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的選配，滿用戶的個性化需求。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)原理圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的配置功能。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置包括電源模塊1、采樣模塊2、 CPU處理模塊3、開入開出模塊4、通訊模塊5和人機(jī)交互模塊6，且采樣模塊2、開入開出模塊4、通訊模塊5和人機(jī)交互模塊6分別與CPU處理模塊3通訊連接。電源模塊1為微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置提供必要的穩(wěn)定直流電源，輸入為直流 220V，輸出提供+5V系統(tǒng)電源及24V開入量電源。采樣模塊2包括電流互感器、電壓互感器和A/D轉(zhuǎn)換器。電壓互感器PT和電流互感器CT將采集的線路大電壓或大電流變換成二次信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器將小電流或小電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸入CPU處理模塊。開入開出模塊4包括開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出。其中開關(guān)量輸入是通過傳感器采集開關(guān)的狀態(tài)信號，包括開關(guān)的分/合位、彈簧儲能信號；開關(guān)量輸出將CPU處理模塊發(fā)出的操作指令信號連接至執(zhí)行元件的驅(qū)動電路。當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)電壓頻率驟升、驟降、不平衡和諧波等電能質(zhì)量問題，裝置檢測出異常，發(fā)出斷開連接微電網(wǎng)和主網(wǎng)的開關(guān)的操作指令，開關(guān)根據(jù)驅(qū)動電路的端口信號執(zhí)行相應(yīng)的斷開操作。開關(guān)狀態(tài)經(jīng)過開入開出模塊4反饋給 CPU處理模塊3，確認(rèn)微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式，裝置發(fā)出離網(wǎng)信號。人機(jī)交互模塊6為點(diǎn)陣液晶和按鍵設(shè)計(jì)，友好的界面，全中文類Windows菜單模式，結(jié)構(gòu)清晰，交互方式簡單、大方、人性化。通訊模塊5遵循IEC61850規(guī)約，經(jīng)以太網(wǎng)將CPU處理模塊3發(fā)出的離網(wǎng)信號傳給微電網(wǎng)集中控制系統(tǒng)，分布式電源接收信號并快速響應(yīng)，分擔(dān)用戶負(fù)荷，維持對自身內(nèi)部負(fù)荷的電能供應(yīng)。同時(shí)上級微電網(wǎng)集中控制系統(tǒng)也可通過該通訊模塊遙控本裝置，即與微電網(wǎng)集中控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)裝置遙測、遙信、遙調(diào)、遙控。CPU處理模塊3用于對各輸入信號進(jìn)行分析處理，是在32位中央處理器上通過軟件實(shí)現(xiàn)上述的邏輯功能，本模塊是整個微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置的核心。其中包括計(jì)算單元、 比較判斷單元和處理單元，電壓電流經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，通過快速傅里葉變換，計(jì)算得出諧波量、頻率等，并將這些數(shù)值輸送到比較判斷單元。根據(jù)預(yù)設(shè)的相應(yīng)定值，判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障，若故障發(fā)生，則啟動裝置設(shè)置的相應(yīng)保護(hù)功能，產(chǎn)生控制指令輸送到開入開出模塊。當(dāng)微電網(wǎng)進(jìn)線發(fā)生短路故障，裝置過流保護(hù)功能啟動，斷開公共連接點(diǎn)的開關(guān)，隔離故障。而發(fā)生過負(fù)荷事件，只啟動告警，發(fā)過負(fù)荷報(bào)警信號。本微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置用在配電網(wǎng)與微電網(wǎng)的公共連接線路和連接母線上，可同時(shí)管理兩個公共連接線路和母線分段斷路器，主要配置有如圖2所示的孤島檢測、自動同期并網(wǎng)、手動同期并網(wǎng)、過負(fù)荷告警、過流保護(hù)、逆流告警。孤島檢測用于檢測微電網(wǎng)所連配電線路發(fā)生故障后，微電網(wǎng)需要很快判斷出問題并快速跳開微網(wǎng)入口開關(guān)，進(jìn)入孤島運(yùn)行模式，將可以提高供電可靠性和不間斷性，減小對系統(tǒng)備用的要求，利于系統(tǒng)恢復(fù)，對電網(wǎng)公司、微電源所有者和用戶都是非常有利的。裝置孤島檢測充分考慮母線段欠/過頻、欠/過壓、電壓諧波、進(jìn)線正序分量等因素。當(dāng)微電網(wǎng)處于孤島運(yùn)行模式時(shí)，外部故障解除，電壓恢復(fù)正常，則進(jìn)行自動同期并網(wǎng)。同時(shí)裝置還設(shè)置手合同期并網(wǎng)，與自動并網(wǎng)有區(qū)別的是，手合同期并網(wǎng)是人工手動，合上微網(wǎng)入口開關(guān)，進(jìn)入并網(wǎng)運(yùn)行模式。裝置設(shè)置過流保護(hù)及過負(fù)荷告警功能，用以檢測短路故障和內(nèi)部負(fù)荷過大的問題。若系統(tǒng)不支持微電網(wǎng)向大電網(wǎng)供電，裝置投入逆流告警功能，一旦潮流反向流動， 裝置發(fā)出報(bào)警。若支持潮流雙向流動，則可不投該防逆流功能。最后所應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明而非限定本實(shí)用新型的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；依然可以對本實(shí)用新型進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置，其特征在于，該裝置包括 CPU處理模塊，用于對各輸入信號進(jìn)行分析處理；采樣模塊，用于采集電流、電壓信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號上傳給CPU處理模塊； 開入開出模塊，包括開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出，開關(guān)量輸入用于采集開關(guān)的狀態(tài)信號， 開關(guān)量輸出用于將CPU處理模塊的指令信號輸出至執(zhí)行元件； 通訊模塊，采用IEC61850規(guī)約，用于與以太網(wǎng)通訊連接； 所述采樣模塊、開入開出模塊、通訊模塊分別與CPU處理模塊通訊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置，其特征在于還包括人機(jī)交互模塊， 該模塊為點(diǎn)陣液晶和按鍵設(shè)計(jì)，該模塊與CPU處理模塊通訊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置，其特征在于所述CPU處理模塊包括計(jì)算單元、比較判斷單元和處理單元，用于對輸入的信號進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算值在比較判斷單元中與預(yù)計(jì)的定值進(jìn)行比較，達(dá)到功能啟動的條件，則進(jìn)入處理單元，產(chǎn)生相應(yīng)地的控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置，其特征在于所述采樣模塊包括電流互感器、電壓互感器、A/D轉(zhuǎn)換器，電流互感器、電流互感器用于將采集的線路大電流、大電壓變換成二次信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器將小電流或小電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號上傳給CPU處理模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及微電網(wǎng)并離網(wǎng)控制裝置，包括CPU處理模塊，用于對各輸入信號進(jìn)行分析處理；采樣模塊，用于采集電流、電壓信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號上傳給CPU處理模塊；開入開出模塊，包括開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出，開關(guān)量輸入用于采集開關(guān)的狀態(tài)信號，開關(guān)量輸出用于將CPU處理模塊的指令信號輸出至執(zhí)行元件；通訊模塊，采用IEC61850規(guī)約，用于與以太網(wǎng)通訊連接；所述采樣模塊、開入開出模塊、通訊模塊分別與CPU處理模塊通訊連接。本裝置采用全封閉技術(shù)，強(qiáng)弱電嚴(yán)格分開，抗干擾能力強(qiáng)，硬件回路的全面自檢，完成測量、控制、遠(yuǎn)動、通信、事故記錄功能，保護(hù)功能配置齊全，可通過人機(jī)交互操作實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的選配，滿足用戶的個性化需求。
文檔編號H02J3/38GK202059185SQ20112014003
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者傅美平, 李富生, 毛建容, 馬宏偉 申請人:許昌許繼軟件技術(shù)有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 許繼集團(tuán)有限公司