一種分布式電源并網(wǎng)告警系統(tǒng)及其運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種分布式電源并網(wǎng)告警系統(tǒng)及其運(yùn)行方法，屬于分布式電源并網(wǎng)檢 測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)家對(duì)新能源的推廣和使用的普及程度越來(lái)越高，如何保障安全有序的管理 發(fā)電客戶成為供電公司面對(duì)的重要課題。
[0003]目前，研究最多的是分布式電源并網(wǎng)之后對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方式的影響和孤島檢測(cè)方法 的研究，但是，針對(duì)運(yùn)行維護(hù)人員安全管理的細(xì)節(jié)方便考慮甚少。2015年分布式電源并網(wǎng)申 請(qǐng)呈井噴式發(fā)展，由于安裝條件的特殊性，絕大多數(shù)為鄉(xiāng)鎮(zhèn)戶用分布式發(fā)電項(xiàng)目，地域跨越 性大、分散性強(qiáng)、管理上易出現(xiàn)遺漏、混淆等情況，結(jié)合行業(yè)發(fā)展及各管理單位對(duì)發(fā)電用戶 實(shí)際的管理狀況，難點(diǎn)在于無(wú)法第一時(shí)間通知到發(fā)電項(xiàng)目所在地的管理人員，從而在電網(wǎng) 停電檢修時(shí)增大反送電、誤操作等安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004] 中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102116816A公開(kāi)了一種分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)裝置，包括信 號(hào)采集模塊、信號(hào)處理模塊以及管理控制模塊；所述信號(hào)采集模塊采集分布式電網(wǎng)和主電 網(wǎng)的電壓和電流；所述信號(hào)處理模塊根據(jù)電壓和電流計(jì)算電參量；所述管理控制模塊接 收、存儲(chǔ)所述電參量，并根據(jù)所述電參量對(duì)分布式電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行管理和控制。本發(fā)明測(cè) 量并網(wǎng)接口處分布式電網(wǎng)和主電網(wǎng)的電壓和電流，采用預(yù)處理和高速數(shù)字信號(hào)處理，精確 計(jì)算出分布式電網(wǎng)和主電網(wǎng)的電參量，根據(jù)電參量對(duì)分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)、管理 和控制，掌握了配電網(wǎng)實(shí)際的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)行為，從而能夠指導(dǎo)電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保證配 電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。但是該專利存在以下缺陷：（1)檢測(cè)電流不能明顯反應(yīng)電網(wǎng)失電 的電能質(zhì)量變化情況，因?yàn)殡娋W(wǎng)斷電時(shí)，分布式電源依然可能正常向負(fù)載供電，這時(shí)電流變 化很小，所以不能作為判斷依據(jù)；（2)不具備低壓穿越能力，頻率響應(yīng)能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種分布式電源并網(wǎng)告警系統(tǒng)；
[0006] 本發(fā)明還提供了上述分布式電源并網(wǎng)告警系統(tǒng)的運(yùn)行方法；
[0007] 本發(fā)明可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所有已并網(wǎng)的分布式電源的運(yùn)行情況，具有反孤島檢測(cè)和告警 功能，檢測(cè)精度高，檢測(cè)盲區(qū)小，告警準(zhǔn)確、及時(shí)，安全性高。在電網(wǎng)停電檢修時(shí)可第一時(shí)間 通知到項(xiàng)目所在地的管理人員，及時(shí)斷開(kāi)并網(wǎng)側(cè)刀閘，保證了檢修人員和電網(wǎng)的安全。
[0008] 術(shù)語(yǔ)解釋
[0009] 1、WDT，是英語(yǔ)WatchdogTimer的縮寫字母。WatchdogTimer中文名看門狗。是 一個(gè)定時(shí)器電路，一般有一個(gè)輸入，叫喂狗，一個(gè)輸出到MCU的RST端，MCU正常工作的時(shí)候， 每隔一段時(shí)間輸出一個(gè)信號(hào)到喂狗端，給WDT清零，如果超過(guò)規(guī)定的時(shí)間不喂狗，（一般在 程序跑飛時(shí)），WDT定時(shí)超過(guò)，就會(huì)給出一個(gè)復(fù)位信號(hào)到MCU，使MCU復(fù)位，防止MCU死機(jī)，看 門狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說(shuō)程序跑飛。
[0010] 2、孤島，即孤島效應(yīng)，是指在電網(wǎng)發(fā)生計(jì)劃停電或者非計(jì)劃停電的情況下，并入電 網(wǎng)的發(fā)電裝置不能檢測(cè)到或根本沒(méi)有相應(yīng)檢測(cè)手段，仍然向電網(wǎng)饋送電量。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0012] -種分布式電源并網(wǎng)告警系統(tǒng)，包括光伏組件、逆變器、失壓脫扣斷路器、刀閘、并 網(wǎng)電能表、告警裝置、漏電保護(hù)斷路器，所述光伏組件、所述逆變器、所述失壓脫扣斷路器、 所述并網(wǎng)電能表、所述告警裝置、所述漏電保護(hù)斷路器依次連接，所述失壓脫扣斷路器通過(guò) 所述刀閘連接所述并網(wǎng)電能表；所述告警裝置包括主控MCU及與所述主控MCU連接的信息 采集模塊、電壓異常告警模塊、頻率變化告警模塊、顯示模塊、上行通信模塊、存儲(chǔ)模塊及電 源豐吳塊。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述信息采集模塊用于實(shí)時(shí)獲取電網(wǎng)側(cè)電壓值u及頻率值f并實(shí)時(shí)發(fā)送至所述主控MCU，還將實(shí)時(shí)獲取的電網(wǎng)側(cè)電壓值u及頻率值f發(fā)送至顯示模塊顯 示；所述主控MCU實(shí)時(shí)判斷：電壓值u是否超出電壓正常運(yùn)行閾值U，頻率值f是否超出頻 率正常運(yùn)行閾值F，當(dāng)判斷出電壓值U超出電壓正常運(yùn)行閾值U時(shí)，發(fā)送告警指令至所述電 壓異常告警模塊；當(dāng)頻率值f超出頻率正常運(yùn)行閾值F時(shí)，發(fā)送告警指令至所述頻率變化告 警模塊；所述電壓異常告警模塊用于：接收到告警指令后，通過(guò)所述上行通信模塊發(fā)送警 示信息至管理人員；所述頻率變化告警模塊用于：接收到告警指令后，通過(guò)所述上行通信 模塊發(fā)送警示信息至管理人員；所述存儲(chǔ)模塊用于：存儲(chǔ)信息采集模塊實(shí)時(shí)獲取的電網(wǎng)側(cè) 電壓值u及頻率值f，存儲(chǔ)所述告警裝置的運(yùn)行程序及所有的告警記錄，所述F的取值范圍 為：49. 5-50. 2Hz，所述U的取值范圍為：85%UN-110%UN，4是指額定電壓。
[0014] 本發(fā)明運(yùn)行時(shí)，將所述漏電保護(hù)斷路器連入電網(wǎng)側(cè)，當(dāng)電網(wǎng)側(cè)失壓或者頻率變化 超過(guò)一定范圍時(shí)，該告警裝置能夠發(fā)送告警信息通知管理人員，管理人員根據(jù)告警信息，去 檢查分布式電源并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況，更大范圍、程度上提高了電網(wǎng)、設(shè)備和運(yùn)維管理人 員的安全性。而且，當(dāng)逆變器具有防孤島監(jiān)測(cè)盲區(qū)或者逆變器防孤島功能失效，也就是在某 個(gè)范圍內(nèi)它不能動(dòng)作，不能實(shí)現(xiàn)防孤島保護(hù)功能，該告警裝置能夠彌補(bǔ)該缺陷實(shí)現(xiàn)二級(jí)防 孤島監(jiān)測(cè)功能。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述信息采集模塊包括A/D轉(zhuǎn)換器；所述顯示模塊為L(zhǎng)ED點(diǎn)陣 液晶顯示器；所述上行通信模塊為GPRS/CDMA無(wú)線模塊、以太網(wǎng)模塊或光纖（ΕΡ0Ν)模塊； 所述存儲(chǔ)模塊為NORFLASH;所述電源模塊為AC/DC開(kāi)關(guān)電源，所述AC/DC開(kāi)關(guān)電源連接電 網(wǎng)側(cè)。
[0016] 通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將采集到的電網(wǎng)側(cè)電壓值u及頻率值f等數(shù)字信息號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬 信號(hào)，將模擬信號(hào)發(fā)送至主控MCU。
[0017]所述上行通信模塊采用模塊化設(shè)計(jì)，具有模塊類型識(shí)別位，可自動(dòng)識(shí)別不同類型 的模塊，支持熱插拔功能；
[0018]AC/DC開(kāi)關(guān)電源將交流市電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，為所述告警裝置提供電源。寬電壓 范圍輸入，適應(yīng)57. 7/220/380V三種電壓規(guī)格。通過(guò)隔離的電壓互感器采樣交流電壓，實(shí)現(xiàn) 交流電壓監(jiān)測(cè)功能。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述告警裝置還包括：時(shí)鐘單元電路、電源管理電路、WDT電 路、溫度檢測(cè)電路和ESAM加密電路，所述時(shí)鐘單元電路、所述電源管理電路、所述WDT電路、 所述溫度檢測(cè)電路和所述ESAM加密電路分別連接所述主控MCU。
[0020] 時(shí)鐘單元電路為告警裝置提供運(yùn)行需要的時(shí)鐘時(shí)間，采用自動(dòng)溫補(bǔ)，提供鋰電池 維持停電時(shí)時(shí)鐘的正常運(yùn)行，電池電壓欠壓進(jìn)行告警；電源管理電路提供主控MCU運(yùn)行需 要的各種直流電壓，支持系統(tǒng)停電上報(bào)；WDT電路確保主控MCU的正常上電初始化，監(jiān)控告 警裝置的運(yùn)行并監(jiān)測(cè)告警裝置電壓的異常狀況；溫度檢測(cè)電路檢測(cè)告警裝置的環(huán)境溫度， 為計(jì)量采樣的精度補(bǔ)償提供溫度參數(shù)，保證告警裝置在-40~+75Γ的范圍內(nèi)的計(jì)量精度； ESAM加密電路實(shí)現(xiàn)通訊報(bào)文的加密功能。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述主控MCU連接紅外接口。
[0022] 此處設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，具有紅外通信功能。紅外通信電路為調(diào)制遠(yuǎn)紅外，實(shí)現(xiàn)與維 護(hù)掌上電腦的通信功能。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述主控MCU連接通信接口單元，所述通信接口單元包括 RS485通信電路。
[0024] 此處設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于：通信接口單元提供本地通信通道，包括RS485通信電路，遙 信電路等。RS485通信電路選用工業(yè)級(jí)485芯片（可抗人體模式±15KV靜電），三路485 電路與主系統(tǒng)電路均采用光耦隔離的通訊方式，具有過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)功能。終端提供1路遙 信輸入，采用光耦隔離的方式實(shí)現(xiàn)與MCU的信號(hào)傳輸，信號(hào)接入處采用限流電阻和TVS分別 實(shí)現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)。
[0025] 上述分布式電源并網(wǎng)告警系統(tǒng)的運(yùn)行方法，具體步驟包括：
[0026] (1)所述信