專利名稱：分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分布式發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
分布式發(fā)電，憑借其容量小、電壓等級低、接近負(fù)荷、對電網(wǎng)影響小等優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、公共建筑以及居民屋頂。分布式發(fā)電能夠充分利用廠礦學(xué)校居民住宅的閑置空間，避免集中建設(shè)的場地限制因素，尤其面對我國中東部居住密集的現(xiàn)實條件，其大范圍推廣應(yīng)用前景極為廣闊。目前國家正大力推廣分布式發(fā)電的應(yīng)用，國網(wǎng)公司也出臺了《分布式電源接入配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范》，但是現(xiàn)有的發(fā)電接入設(shè)備均以傳統(tǒng)的水電、火電、大型光伏發(fā)電、大型風(fēng)電接入標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，接入技術(shù)復(fù)雜、設(shè)備成本高，不利于分布式發(fā)電的大規(guī)模推廣應(yīng)用。目前，國內(nèi)已經(jīng)建成或在建分布式發(fā)電項目均采用傳統(tǒng)的發(fā)電廠并網(wǎng)設(shè)備，即典型的二次方案，如圖1所示，分布式發(fā)電項目采用了常規(guī)發(fā)電廠并網(wǎng)二次設(shè)備的典型方案，需要三套主設(shè)備完成整個發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，一是通信管理機對各設(shè)備集中通信管理，包括站用直流系統(tǒng)、逆變器、直流配電系統(tǒng)、低壓測控系統(tǒng)、GPS對時系統(tǒng)等進行統(tǒng)一的管理；二是電能量采集終端完成的電能表的計量信息采集與上送；三是電能質(zhì)量檢測裝置用于分析和存儲電能質(zhì)量信息，方便供電公司抽查。采用典型方案進行分布式發(fā)電并網(wǎng)接入在工程實踐中存在如下問題，直接影響了分布式發(fā)電推廣，具體如下:
1)分布式發(fā)電低電壓、分散式接入，對現(xiàn)有配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)沖擊較大，需要電網(wǎng)與業(yè)主就保護配置選擇、電能質(zhì)量控制裝置及重要用戶保電措施達(dá)成一致，但是由于協(xié)調(diào)不足，造成部分項目接入困難；
2)分布式發(fā)電接入系統(tǒng)設(shè)計不規(guī)范，接入系統(tǒng)設(shè)計單位在電源接入電壓等級、專線T接、第一落點等接入方案的確定隨意性較大，通信方式、傳輸通道和傳輸信息等二次設(shè)備的配置標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致部分項目投資偏高，接入電網(wǎng)困難；
3)部分項目業(yè)主未開展接入系統(tǒng)設(shè)計，項目設(shè)計方案未經(jīng)評審即開工建設(shè)，當(dāng)并網(wǎng)驗收時，出現(xiàn)不滿足電網(wǎng)安全運行要求的問題，需要重新設(shè)計或更換并網(wǎng)接入設(shè)備，影響并網(wǎng)進度。因此，當(dāng)前急需要分布式發(fā)電并網(wǎng)接口，能夠滿足《分布式電源接入配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范》的要求，并且統(tǒng)一接入標(biāo)準(zhǔn)，降低接入成本和技術(shù)難度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是克服分布式發(fā)電采用傳統(tǒng)的常規(guī)發(fā)電廠并網(wǎng)二次設(shè)備，接入技術(shù)復(fù)雜、設(shè)備成本高，不利于分布式發(fā)電的大規(guī)模推廣應(yīng)用的問題，本發(fā)明能夠解決單個設(shè)備分布式發(fā)電的并網(wǎng)問題、提供可配置的接口、提供標(biāo)準(zhǔn)的XML數(shù)據(jù)服務(wù)，方便應(yīng)用擴展，能夠滿足《分布式電源接入配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范》的要求，并且統(tǒng)一接入標(biāo)準(zhǔn)，降低接入成本和技術(shù)難度。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)，其特征在于:安裝在分布式電站送出線路電網(wǎng)側(cè)，包括主控制單元和分別與主控制單元連接的面向分布式電站服務(wù)單元、面向用戶服務(wù)單元、面向電網(wǎng)企業(yè)服務(wù)單元和面向電網(wǎng)保護服務(wù)單元，所述面向分布式電站服務(wù)單元包括分布式電站配置通訊模塊和與其連接的配置存儲器；所述面向用戶服務(wù)單元包括人機界面、面向用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)器和與其相連的數(shù)據(jù)存儲器，所述面向電網(wǎng)企業(yè)服務(wù)單元包括面向電網(wǎng)的規(guī)約通訊器和計費計量器，所述面向電網(wǎng)保護服務(wù)單元包括斷路器與欠壓延時脫扣模塊，所述欠壓延時脫扣模塊的一端接入分布式電站送出線路電網(wǎng)側(cè)，另一端通過斷路器與計費計量器相連接。前述的一種分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)，其特征在于:所述配置存儲器包括分布式發(fā)電設(shè)備的總線地址，分布式發(fā)電設(shè)備的描述信息和分布式發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)屬性，所述數(shù)據(jù)屬性包括名稱、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)地址，所述配置存儲器為插拔式存儲器。前述的一種分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)，其特征在于:所述面向用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)器通過以太網(wǎng)、GPRS無線網(wǎng)或者WiFi局域網(wǎng)對用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)，所述對用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)包括發(fā)電設(shè)備的狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)、電網(wǎng)狀態(tài)、并網(wǎng)點狀態(tài)、計量計費信息，所述對用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)數(shù)據(jù)格式為標(biāo)準(zhǔn)XML數(shù)據(jù)。前述的一種分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)，其特征在于:所述面向電網(wǎng)的規(guī)約通訊器采用基于104電網(wǎng)調(diào)度協(xié)議通信裝置，通訊方式包括但不限于低壓載波、RS485、光纖或者230M負(fù)控專網(wǎng)。前述的一種分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)，其特征在于:所述主控制器用于協(xié)調(diào)各服務(wù)單元的工作，包括采集保護服務(wù)單元的狀態(tài)、采集分布式電站的狀態(tài)、采集計費計量器的數(shù)據(jù)、向分布式電站配置通訊模塊與面向用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)、接收電網(wǎng)的調(diào)度命令、解析調(diào)度命令、向保護服務(wù)單元與分布式電站發(fā)送調(diào)度命令、人機界面的控制。前述的分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括以下步驟，
(1)分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)上電運行，主控制器開啟定時中斷和調(diào)度中斷；
(2)主控制器讀取配置存儲器中的分布式發(fā)電設(shè)備的數(shù)量及各個設(shè)備的描述信息；
(3)主控制器根據(jù)描述信息，通過分布式電站配置通訊模塊依次讀取各分布式發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)；
(4)主控制器檢測人機界面，是否出現(xiàn)人機事件，若出現(xiàn)人機事件進行處理，若不出繼續(xù)檢測；
(5)若定時中斷發(fā)生，主控制器依次采集保護服務(wù)單元的狀態(tài)機、采集分布式電站的狀態(tài)、采集計費計量器的數(shù)據(jù)、向分布式電站配置通訊模塊與面向用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，退出定時中斷，重復(fù)執(zhí)行(4)；
(6)若調(diào)度中斷發(fā)生，解析調(diào)度命令，并向保護服務(wù)單元與布式電站發(fā)送調(diào)度命令，控制斷路器動作，退出調(diào)度中斷，重復(fù)執(zhí)行(4)；
前述的分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述調(diào)度中斷的優(yōu)先級大于定時中斷的優(yōu)先級。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明能夠解決單個設(shè)備分布式發(fā)電的并網(wǎng)問題、提供可配置的接口、提供標(biāo)準(zhǔn)的XML數(shù)據(jù)服務(wù)，方便應(yīng)用擴展，能夠滿足《分布式電源接入配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范》的要求，并且統(tǒng)一接入標(biāo)準(zhǔn)，降低接入成本和技術(shù)難度。
圖1是常規(guī)發(fā)電廠并網(wǎng)二次設(shè)備的典型方案的系統(tǒng)框圖。圖2是本發(fā)明的分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。圖3是本發(fā)明的嵌入式Linux平臺的架構(gòu)框圖。圖4是本發(fā)明的分布式并網(wǎng)系統(tǒng)的一實施例安裝圖。圖5是本發(fā)明的分布式電源并網(wǎng)接口控制方法的流程圖。圖6是本發(fā)明的配置存儲器中讀出方法的流程圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。如圖2所示，一種分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)，安裝在分布式電站送出線路電網(wǎng)側(cè)，包括主控制單元和分別與主控制單元連接的面向分布式電站服務(wù)單元、面向用戶服務(wù)單元、面向電網(wǎng)企業(yè)服務(wù)單元和面向電網(wǎng)保護服務(wù)單元，面向分布式電站服務(wù)單元包括分布式電站配置通訊模塊和與其連接的配置存儲器；面向用戶服務(wù)單元包括人機界面、面向用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)器和與其相連的數(shù)據(jù)存儲器，面向電網(wǎng)企業(yè)服務(wù)單元包括面向電網(wǎng)的規(guī)約通訊器和計費計量器，所述面向電網(wǎng)保護服務(wù)單元包括設(shè)有欠壓延時脫扣模塊的斷路器，，欠壓延時脫扣模塊在分布式電站送出線路電網(wǎng)低于限定值后延遲10秒以上對斷路器進行閉鎖，具體限定值由當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司根據(jù)保護配置情況設(shè)定。所述分布式電站配置通訊模塊通過RS485總線上的Modbus協(xié)議與分布式發(fā)電設(shè)備通訊，通過RS485總線適配器連接多臺分布式發(fā)電設(shè)備，由于這個通訊模塊是可配置的，它并不要求連接在RS485總線上的所有分布式發(fā)電設(shè)備為同一種類型，以分布式光伏發(fā)電設(shè)備為例，其并網(wǎng)設(shè)備為光伏逆變器，目前，光伏逆變器的通訊接口通常為RS485總線上的Modbus協(xié)議，然而隨著逆變器廠家的不同，總線上的應(yīng)用層協(xié)議也不同，比如逆變器的輸出電壓、電流、功率值定義在不同的寄存器上，又比如有些逆變器同時可以輸出環(huán)境溫度，再比如各上逆變器提供的電壓、電流值的數(shù)據(jù)格式不同，在與分布式發(fā)電設(shè)備通訊方面，目前已有的技術(shù)方案為分別為不同的設(shè)備開發(fā)不同的通訊模塊，這種技術(shù)方案的缺點是開發(fā)時間長、成本高，并且在同一個分布式發(fā)電工程中若存在不同廠家的設(shè)備，除非專為這個工程再次開發(fā)通訊模塊，否則難以實現(xiàn)各種設(shè)備的兼容。所述配置存儲器包括分布式發(fā)電設(shè)備的總線地址，分布式發(fā)電設(shè)備的描述信息和分布式發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)屬性，所述數(shù)據(jù)屬性包括名稱、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)地址，所述配置存儲器為插拔式存儲器，這里的可插拔插拔式存儲器可以通過USB接口的Flash存儲器、Flash存儲卡(如SD卡，TF卡)或E2PROM實現(xiàn)，成本低廉的實現(xiàn)方式為E2PROM,其中的數(shù)據(jù)不帶文件格式，只存儲原始數(shù)據(jù)，通過I2C總線訪問E2PROM,硬件成本低廉，另一個可替代的實現(xiàn)方式為SD卡或TF卡為U盤，其中的數(shù)據(jù)存儲為文本文件，為主控制器需要支持文件格式。所述面向用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)器通過以太網(wǎng)、GPRS無線網(wǎng)或者WiFi局域網(wǎng)對用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)，所述對用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)包括發(fā)電設(shè)備的狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)、電網(wǎng)狀態(tài)、并網(wǎng)點狀態(tài)、計量計費信息，所述對用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)數(shù)據(jù)格式為標(biāo)準(zhǔn)XML數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通信協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議。所述面向電網(wǎng)的規(guī)約通訊器采用基于104電網(wǎng)調(diào)度協(xié)議通信裝置，通訊方式包括但不限于低壓載波、RS485、光纖或者230MHz負(fù)荷控制無線網(wǎng)。所述主控制器用于協(xié)調(diào)各服務(wù)單元的工作，包括采集保護服務(wù)單元的狀態(tài)、采集分布式電站的狀態(tài)、采集計費計量器的數(shù)據(jù)、向分布式電站配置通訊模塊與面向用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)、接收電網(wǎng)的調(diào)度命令、解析調(diào)度命令、向保護服務(wù)單元與布式電站發(fā)送調(diào)度命令、人機界面的控制，主控制器還預(yù)留4路開關(guān)量輸入與一路RS485接口以備擴展，采用ARM單片機構(gòu)建的嵌入式Linux平臺，采用嵌入式SQL數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)管理，如圖3所示，架構(gòu)上采用分層架構(gòu)，分為操作系統(tǒng)層、業(yè)務(wù)支撐層、應(yīng)用功能層，采用嵌入式數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對信息采集和事件管理。如圖4所示，本發(fā)明的分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)的一安裝實施例，本分布式并網(wǎng)系統(tǒng)并入220V單相/380V三相網(wǎng)時的計量計費、調(diào)度、監(jiān)控，安裝在分布式發(fā)電站送出線路電網(wǎng)側(cè)，如配變低壓側(cè)母線、箱式變低壓母線、低壓環(huán)網(wǎng)柜、220V配電箱、380V配電箱處，起到電能上送、計費計量、安全隔離、電網(wǎng)調(diào)度執(zhí)行等作用。如圖5所示，基于上述的分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟，
(1)分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)上電運行，主控制器開啟定時中斷和調(diào)度中斷；
(2)主控制器讀取配置存儲器中的分布式發(fā)電設(shè)備的數(shù)量及各個設(shè)備的描述信息，
(3)主控制器根據(jù)描述信息，通過分布式電站配置通訊模塊依次讀取各分布式發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)，如圖6所示，從配置存儲器中讀出總線上分布式發(fā)電設(shè)備的數(shù)量及各個分布式發(fā)電設(shè)備的描述信息，然后根據(jù)第一個分布式發(fā)電設(shè)備的描述信息讀取第一個分布式發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)，依次讀出所有設(shè)備的信息后，打包獲??；
(4)主控制器檢測人機界面，是否出現(xiàn)人機事件，若出現(xiàn)人機事件進行處理，若不出繼續(xù)檢測；
(5)若定時中斷發(fā)生，主控制器依次采集保護服務(wù)單元的狀態(tài)機、采集分布式電站的狀態(tài)、采集計費計量器的數(shù)據(jù)、向分布式電站配置通訊模塊與面向用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，退出定時中斷，重復(fù)執(zhí)行(4)；
(6)若調(diào)度中斷發(fā)生，解析調(diào)度命令，并向保護服務(wù)單元與布式電站發(fā)送調(diào)度命令，控制斷路器動作，退出調(diào)度中斷，重復(fù)執(zhí)行(4)；
前述的分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述調(diào)度中斷的優(yōu)先級大于定時中斷的優(yōu)先級。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)，其特征在于:安裝在分布式電站送出線路電網(wǎng)側(cè)，包括主控制單元和分別與主控制單元連接的面向分布式電站服務(wù)單元、面向用戶服務(wù)單元、面向電網(wǎng)企業(yè)服務(wù)單元和面向電網(wǎng)保護服務(wù)單元，所述面向分布式電站服務(wù)單元包括分布式電站配置通訊模塊和與其連接的配置存儲器；所述面向用戶服務(wù)單元包括人機界面、面向用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)器和與其相連的數(shù)據(jù)存儲器，所述面向電網(wǎng)企業(yè)服務(wù)單元包括面向電網(wǎng)的規(guī)約通訊器和計費計量器，所述面向電網(wǎng)保護服務(wù)單元包括設(shè)有欠壓延時脫扣模塊的斷路器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)，其特征在于:所述配置存儲器包括分布式發(fā)電設(shè)備的總線地址，分布式發(fā)電設(shè)備的描述信息和分布式發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)屬性，所述數(shù)據(jù)屬性包括名稱、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)地址，所述配置存儲器為插拔式存儲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)，其特征在于:所述面向用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)器通過以太網(wǎng)、GPRS無線網(wǎng)或者WiFi局域網(wǎng)對用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)，所述對用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)包括發(fā)電設(shè)備的狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)、電網(wǎng)狀態(tài)、并網(wǎng)點狀態(tài)、計量計費信息，所述對用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)數(shù)據(jù)格式為標(biāo)準(zhǔn)XML數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)，其特征在于:所述面向電網(wǎng)的規(guī)約通訊器采用基于104或101電網(wǎng)調(diào)度協(xié)議通信裝置，通訊方式包括但不限于低壓載波、RS485、光纖或者230M負(fù)控專網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式并網(wǎng)接口系統(tǒng)，其特征在于:所述主控制器用于協(xié)調(diào)各服務(wù)單元的工作，包括采集保護服務(wù)單元的狀態(tài)、采集分布式電站的狀態(tài)、采集計費計量器的數(shù)據(jù)、向分布式電站配置通訊模塊與面向用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)、接收電網(wǎng)的調(diào)度命令、解析調(diào)度命令、向保護服務(wù)單元與分布式電站發(fā)送調(diào)度命令、人機界面的控制。
6.基于權(quán)利要求1所述的分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括以下步驟， (1)分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)上電運行，主控制器開啟定時中斷和調(diào)度中斷； (2)主控制器讀取配置存儲器中的分布式發(fā)電設(shè)備的數(shù)量及各個設(shè)備的描述信息； (3)主控制器根據(jù)描述信息，通過分布式電站配置通訊模塊依次讀取各分布式發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)； (4)主控制器檢測人機界面，是否出現(xiàn)人機事件，若出現(xiàn)人機事件進行處理，若不出繼續(xù)檢測； (5)若定時中斷發(fā)生，主控制器依次采集保護服務(wù)單元的狀態(tài)、采集分布式電站的狀態(tài)、采集計費計量器的數(shù)據(jù)、向分布式電站配置通訊模塊與面向用戶的數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，退出定時中斷，重復(fù)執(zhí)行(4)； (6)若調(diào)度中斷發(fā)生，解析調(diào)度命令，并向保護服務(wù)單元與布式電站發(fā)送調(diào)度命令，控制斷路器動作，退出調(diào)度中斷，重復(fù)執(zhí)行(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述調(diào)度中斷的優(yōu)先級大于定時中斷的優(yōu)先級。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分布式電源并網(wǎng)接口系統(tǒng)及控制方法，安裝在分布式電站送出線路電網(wǎng)側(cè)，包括主控制單元和分別與主控制單元連接的面向分布式電站服務(wù)單元、面向用戶服務(wù)單元、面向電網(wǎng)企業(yè)服務(wù)單元和面向電網(wǎng)保護服務(wù)單元，本發(fā)明能夠解決單個設(shè)備分布式發(fā)電的并網(wǎng)問題、提供可配置的接口、提供標(biāo)準(zhǔn)的XML數(shù)據(jù)服務(wù)，方便應(yīng)用擴展，能夠滿足《分布式電源接入配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范》的要求，并且統(tǒng)一接入標(biāo)準(zhǔn)，降低接入成本和技術(shù)難度。
文檔編號H02J3/38GK103178542SQ201310079079
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者呂政良, 林海濤, 徐韜, 幸玲, 祁濤, 顧昊 申請人:南京南瑞太陽能科技有限公司