本實(shí)用新型涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域的一種多功能微電網(wǎng)并網(wǎng)測(cè)控裝置。

背景技術(shù)：

近年來，由于石油和煤炭等化石能源過量使用造成諸多環(huán)境問題，其儲(chǔ)量日益減少引起了能源危機(jī)，世界各國(guó)謹(jǐn)慎發(fā)展核電，因此分布式發(fā)電技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。微電網(wǎng)是分布式電源接入配電網(wǎng)的一種新型技術(shù)手段，滿足分布式電源友好接入配電網(wǎng)及用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電可靠性的特殊要求。微電網(wǎng)將分布式電源、分布式儲(chǔ)能和控制裝置等構(gòu)成一個(gè)整體，具備完整的發(fā)電、輸電、配電功能，既可作為可控單元并入電網(wǎng)中運(yùn)行，也可在電網(wǎng)產(chǎn)生故障時(shí)脫離電網(wǎng)，實(shí)施孤島運(yùn)行，提高本地負(fù)荷供電的可靠性。微電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，在電網(wǎng)、用戶和分布式電源之間形成了一個(gè)交互的中間層，提升了二者協(xié)調(diào)運(yùn)行的水平，有效地降低了大量分布式電源分散接入對(duì)電網(wǎng)和用戶的不利影響。典型微電網(wǎng)系統(tǒng)中包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、光伏電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、蓄電池、柴油機(jī)等分布式電源、儲(chǔ)能單元和負(fù)荷。各分布式電源單元通過電力電子變換裝置、逆變器與交流母線相連，整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)通過斷路器接入低壓配電網(wǎng)。微電網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)高度自動(dòng)化的系統(tǒng)，它需要在并網(wǎng)點(diǎn)處安裝測(cè)控裝置，完成測(cè)量、控制、通信的功能。

傳統(tǒng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)測(cè)控裝置存在一些不足：一方面，傳統(tǒng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)測(cè)控裝置采用電磁型電壓互感器和電磁型電流互感器，把原始的大電壓和大電流信號(hào)變換成小電壓、小電流信號(hào)，供給模擬量采集模塊作為系統(tǒng)輸入信號(hào)，然而電磁型互感器響應(yīng)緩慢，傳遞頻帶窄，電磁型互感器線圈電感還有低通濾波器的效應(yīng)，采集過程中高頻信號(hào)丟失率較高，影響微電網(wǎng)測(cè)控裝置的電壓、電流信號(hào)的采樣精度和采樣速度；另一方面，傳統(tǒng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)測(cè)控裝置的功能較少。由于傳統(tǒng)的微電網(wǎng)測(cè)控裝置采用電磁型電壓、電流互感器，電磁型互感器在制造時(shí)主要關(guān)注基波的傳輸特性，會(huì)導(dǎo)致采集到的高頻信號(hào)產(chǎn)生一定的幅度衰減和相移，高頻特性非常差，傳統(tǒng)的并網(wǎng)測(cè)控裝置無法采集到精確的高頻信號(hào)，所以傳統(tǒng)裝置無法通過采集到的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行電壓波動(dòng)計(jì)算、閃變分析和精確的電量計(jì)量，而是需要增加額外的裝置來實(shí)現(xiàn)電壓波動(dòng)計(jì)算、閃變分析和精確的電量計(jì)量，這樣成本會(huì)很高，所以傳統(tǒng)的并網(wǎng)測(cè)控裝置本身并不具備諧波測(cè)量功能、閃變測(cè)量功能和并網(wǎng)電量計(jì)量功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種多功能微電網(wǎng)并網(wǎng)測(cè)控裝置，在提升測(cè)控精度和速度的基礎(chǔ)上，兼具多種實(shí)用功能，為微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)支撐，有利于提升電網(wǎng)的智能性和穩(wěn)定性，在微電網(wǎng)工程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種多功能微電網(wǎng)并網(wǎng)測(cè)控裝置，其特征在于：包括開關(guān)柜、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)處理模塊、通信模塊、人機(jī)接口模塊、輸出控制模塊，所述開關(guān)柜內(nèi)部具有霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、操動(dòng)機(jī)構(gòu)和高壓斷路器，霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器的信號(hào)輸出端連接所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和操動(dòng)機(jī)構(gòu)的信號(hào)輸出端連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接單片機(jī)處理模塊的輸入端，所述單片機(jī)處理模塊的輸入端還連接有人機(jī)接口模塊和通信模塊，所述單片機(jī)處理模塊的輸出端連接所述輸出控制模塊的輸入端，所述輸出控制模塊的輸出端連接所述開關(guān)柜內(nèi)部的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、傳統(tǒng)的測(cè)控裝置上使用電磁型電壓、電流互感器，電磁型互感器在制造時(shí)主要關(guān)注基波的傳輸特性，采集到的高頻信號(hào)產(chǎn)生一定的幅度衰減和相移，高頻特性非常差，導(dǎo)致傳統(tǒng)的并網(wǎng)測(cè)控裝置無法采集到精確的高頻信號(hào)，無法具備電壓波動(dòng)計(jì)算、閃變分析和精確的電量計(jì)量功能。本實(shí)用新型裝置使用先進(jìn)的霍爾電壓、電流傳感器取代傳統(tǒng)測(cè)控裝置上的電磁型電壓、電流互感器，新裝置上的霍爾電壓、電流傳感器能夠采集到交流母線中精確的高頻電壓、電流信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)電壓波動(dòng)計(jì)算、閃變分析和精確的電量計(jì)量?；魻栯妷?、電流傳感器的使用，使本實(shí)用新型裝置不僅擁有傳統(tǒng)裝置所具有的頻率測(cè)量、電壓測(cè)量、電流測(cè)量、功率測(cè)量、三相不平衡度測(cè)量等功能，還在此基礎(chǔ)上增加了諧波測(cè)量功能、閃變測(cè)量功能和精確的電量計(jì)量功能，更符合微電網(wǎng)并網(wǎng)測(cè)控工程實(shí)際的需要，用戶在使用中不再需要額外購(gòu)買并網(wǎng)電能表、電能質(zhì)量分析儀等儀器，成本低。

2、傳統(tǒng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)測(cè)控裝置采用電磁型電壓互感器和電磁型電流互感器采集電壓、電流信號(hào)，電磁型互感器響應(yīng)緩慢，傳遞頻帶窄，還會(huì)導(dǎo)致高頻的信號(hào)產(chǎn)生一定的幅度衰減和相移，高頻特性差，嚴(yán)重影響微電網(wǎng)測(cè)控裝置的信號(hào)采樣精度和采樣速度。本實(shí)用新型采用霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器采集電壓、電流信號(hào)，和傳統(tǒng)裝置采用的電磁型互感器相比，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速，信號(hào)采樣時(shí)間小于lus；工作頻帶寬，支持在0-100kHz內(nèi)的高線性度輸出；精度高，優(yōu)于0.5％；帶負(fù)載能力強(qiáng)，電壓電流過大也不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。

附圖說明

圖1為一種多功能微電網(wǎng)并網(wǎng)測(cè)控裝置總體結(jié)構(gòu)功能框圖。

圖2霍爾電壓傳感器與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路連接圖；

圖3是霍爾電流傳感器與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路連接圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型包括開關(guān)柜、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)處理模塊、通信模塊、人機(jī)接口模塊、輸出控制模塊。所述開關(guān)柜內(nèi)部具有霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、操動(dòng)機(jī)構(gòu)和高壓斷路器，霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器的信號(hào)輸出端連接所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和操動(dòng)機(jī)構(gòu)的信號(hào)輸出端連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接單片機(jī)處理模塊的輸入端，所述單片機(jī)處理模塊的輸入端還連接有人機(jī)接口模塊和通信模塊，所述單片機(jī)處理模塊的輸出端連接所述輸出控制模塊的輸入端，所述輸出控制模塊的輸出端連接所述開關(guān)柜內(nèi)部的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

參照?qǐng)D2，U_A、U_B、U_C為交流母線相電壓，相電壓U_A、U_B、U_C分別通過一個(gè)200kΩ電阻進(jìn)入霍爾電壓傳感器，然后再經(jīng)過一個(gè)1kΩ電阻和一個(gè)22nF電容組成的濾波電路后變成小電壓信號(hào)Va、Vb、Vc，送往模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

參照?qǐng)D3，I_A、I_B、I_C為交流母線相電流，I_N為中性線電流，I_A、I_B、I_C、I_N分別進(jìn)入霍爾電流傳感器后再經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換電路變?yōu)樾‰娏餍盘?hào)I_a、I_b、I_c、I_n送往模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

工作原理：開關(guān)柜通過交流母線連接微電網(wǎng)和電網(wǎng)，所述霍爾電壓、電流傳感器采集交流母線上的原始電壓、電流信號(hào)，再通過信號(hào)轉(zhuǎn)換電路將原始電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成小幅值的電壓、電流信號(hào)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)換電路送來的小電壓、小電流信號(hào)，以及操動(dòng)機(jī)構(gòu)送來的分合閘模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)處理模塊，單片機(jī)處理模塊根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊送來的交流母線各相電壓、電流信號(hào)進(jìn)行電壓電流頻率計(jì)算、功率計(jì)算、三相不平衡度計(jì)算、諧波計(jì)算、閃變計(jì)算以及并網(wǎng)電量計(jì)量等，單片機(jī)處理模塊將上述計(jì)算結(jié)果和操動(dòng)機(jī)構(gòu)分合閘狀態(tài)輸出至人機(jī)接口模塊進(jìn)行互動(dòng)顯示輸出；單片機(jī)處理模塊還將結(jié)果通過通信模塊輸出至遠(yuǎn)程客戶端；單片機(jī)處理模塊根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)輸出控制模塊發(fā)出指令，輸出控制模塊控制開關(guān)柜內(nèi)部的操動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生分合閘動(dòng)作，從而控制斷路器進(jìn)行分合閘，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)切入或切出電網(wǎng)。