專利名稱：一種用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于智能電網技術領域，更為具體地講，涉及一種用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置。
背景技術：
智能電網是現代電網技術發展的新產物，其是將先進的傳感測量技術、信息通信技術、分析決策技術、自動控制技術和能源電力技術相結合，并與電網基礎設備高度集成而形成的新型現代化電網。其目的是將電網中信息流、電能流和業務流進行統一，從而動態的控制電能的供需平衡，以實現整個電力系統穩定、可靠、環保、經濟、高效的運行。近年來，隨著各種先進技術在電網中的廣泛應用，智能化已成為電網發展的必然趨勢，發展智能電網已在世界范圍內形成共識。與此同時，隨著新能源技術的發展，新能源發電裝置也得到一定的推廣。分布式新能源發電裝置是指將光伏組件或風力組件、逆變器、蓄電池等組成的分布式發電裝置，用以將太陽能或風能轉化成電能來滿足家庭用電或小需求。新能源發電主要分為獨立發電系統和并網發電系統，在智能電網技術發展的大趨勢下，作為獨立發電系統的分布式新能源發電裝置進行并網顯得尤為重要，以實現多余電能輸送給電網以及在發電電能不足或質量不高的情況下切換到電網供電。現如今，分布式新能源發電裝置的并網仍是該領域的瓶頸問題，也是迫切需要解決的問題。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置，以解決分布式新能源發電裝置并網問題，實現多余電能輸送給電網以及在發電電能不足或質量不高的情況下切換到電網供電的功能。為實現以上目的，本發明用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置，其特征在于，包括:—電能質量實時監測分析模塊，用于對分布式新能源發電裝置逆變器輸出的電能質量以及發電功率進行監測，實時獲得電能質量參數以及發電功率，同時對負載的電能消耗情況進行監測，獲得負載電能消耗量，根據發電功率以及負載電能消耗量，得到分布式新能源發電裝置發電富余量或不足量，如果達到設定的閾值時，則發送并網請求；在并網后，電能質量參數達不到并網要求時，如波形畸變、與電網頻率相位不同步等會造成電網污染，電能質量實時監測分析模塊根據負載對電能質量的要求以及負載的電能消耗量，輸出斷開控制信號斷開電網接入或分布式新能源發電裝置逆變器輸出；一通信模塊，用于通過電力通信網絡與電力監管部門的電力調度系統進行通信，上傳電能質量參數、發電富余量或不足量以及并網請求，接收電力調度系統根據上傳電能質量參數、發電富余量或不足量以及電網運行情況作出的并網應答；
一執行機構，如果并網應答是同意接入電網，則執行機構將分布式新能源發電裝置逆變器輸出以及負載接入電網，如果不同意接入電網，則將電網與分布式新能源發電裝置逆變器輸出以及負載維持在斷開狀態；同時，在并網后，如果執行機構接收到電能質量實時監測分析模塊輸出的斷開控制信號，立即斷開電網或分布式新能源發電裝置逆變器輸出；一電能雙向計費模塊，用于根據電網接入電能電流和電壓相位夾角識大小，實時判斷電網接入功率方向，進而確定是消耗電網電能還是向電網輸送電能；并對消耗電網電能或向電網輸送電能的大小進行計量，實現雙向電能計量功能。本發明的目的是這樣實現的:本發明用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置，通過電能質量實時監測分析模塊實時獲得分布式新能源發電裝置電能質量參數、發電功率以及負載電能消耗量，根據發電功率以及負載電能消耗量，得到分布式新能源發電裝置發電富余量或不足量，如果達到設定的閾值時，則發送并網請求；然后電力調度系統根據上傳電能質量參數、發電富余量以及電網運行情況作出的并網應答，如果同意接入電網，則通過執行機構將分布式新能源發電裝置逆變器與電網并網，并網后電能雙向計費裝置對電網輸送電能或消耗電網電能進行計量，從而解決分布式新能源發電裝置并網問題。同時，并網后，電能質量參數達不到并網要求時，如波形畸變、與電網頻率相位不同步造成電網污染，電能質量實時監測分析模塊根據負載對電能質量的要求，輸出斷開控制信號斷開電網接入或分布式新能源發電裝置逆變器輸出，從而降低并網對電網質量、電網穩定性的負面影響，有效保障電網的安全。此外，并網后，電能質量實時監測分析模塊將獲取的電能質量參數、發電富余量或不足量通過通信模塊實時發送給電力調度系統，對分布式新能源發電裝置進行遠程監控，如果達不到電力調度系統對電能質量的要求以及電力調度要求，則通過通信模塊發送命令給電能質量實時監測分析模塊，由電能質量實時監測分析模塊根據負載對電能質量的要求以及負載的電能消耗量，輸出斷開控制信號斷開電網接入或分布式新能源發電裝置逆變器輸出。本發明的優點及效果:本發明用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置，解決了分布式新能源發電裝置有效并網的技術問題。該雙向智能網關實現分布式新能源發電裝置電能質量的實時監測分析，獲取分布式新能源發電裝置的電能質量參數和發電富余量或不足量，并通過通信模塊將參數上傳至電力監管部門的電力調度系統，既可以對電能質量進行實時監測，同時也可以根據具體發電用電情況完成電網的調度調峰。此外，用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置實現了雙向電能計費功能，實現將分布式新能源發電裝置富余電力反“賣”給電網，可提高用戶對分布式新能源發電裝置推廣的積極性，也使得分布式新能源發電裝置電力的應用更為經濟、高效、環保。同時，對于智能電網的發展也具有重要意義。
圖1是本發明用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置一具體實施方式
的原理圖；圖2是圖1所示的用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置在光伏發電中的應用不意圖；圖3是圖1所示的用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置電路結構框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行描述，以便本領域的技術人員更好地理解本發明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許會淡化本發明的主要內容時，這些描述在這里將被忽略。圖1是本發明用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置一具體實施方式
的原理圖，其中虛線部分為電力線。在本實施例中，如圖1所示，本發明用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置包括電能質量實時監測分析模塊1、通信模塊2、執行機構3、電能雙向計費模塊4、數據存儲模塊5以及日志模塊6。電能質量實時監測分析模塊I對分布式新能源發電裝置逆變器輸出的電能質量以及發電功率進行監測，實時獲得電能質量參數以及發電功率，同時對負載的電能消耗情況進行監測，獲得負載電能消耗量，根據發電功率以及負載電能消耗量，得到分布式新能源發電裝置發電富余量或不足量，如果達到設定的閾值時，則發送并網請求。在本實施例中，電能質量實時監測分析模塊I包括逆變器接口、數據采集接口、數據實時處理分析模塊，完成對逆變器輸出電壓電流的轉換、采集和實時處理處理分析，實現電能質量參數以及發電功率參數監測與處理。通信模塊2通過電力通信網絡與電力監管部門的電力調度系統進行通信，上傳電能質量參數、發電富余量或不足量以及并網請求，接收電力調度系統根據上傳電能質量參數、發電富余量或不足量以及電網運行情況作出的并網應答執行機構3如果并網應答是同意接入電網，則執行機構將分布式新能源發電裝置逆變器輸出以及負載接入電網，如果不同意接入電網，則將電網與分布式新能源發電裝置逆變器輸出以及負載維持在斷開狀態。在并網后，電能質量參數達不到并網要求時，如波形畸變、與電網頻率相位不同步等會造成電網污染，此時，電能質量實時監測分析模塊I根據負載對電能質量的要求以及負載的電能消耗量，輸出斷開控制信號斷開電網接入或分布式新能源發電裝置逆變器輸出。在本實施例中，如果電能質量滿足負載的要求且發電功率能夠負載的電能消耗量，則斷開電網接入，否則，斷開分布式新能源發電裝置逆變器輸出。此外，在負載的電能消耗量比較大的情況下，如果直接接入電網，會直接造成電網造成不穩定，因此，如果分布式新能源發電裝置的電能質量不能滿足負載的要求時，電能質量實時監測分析模塊I輸出斷開控制信號斷開分布式新能源發電裝置逆變器輸出，切換為電網供電時，需要通過通信模塊2向電力調度系統發送接入請求以及所需電能消耗量，如果電網滿足要求，則執行機構3電網接入，如果不滿足，則執行機構3電網與負載斷開。如果執行機構接收到電能質量實時監測分析模塊輸出的斷開控制信號，立即斷開電網或分布式新能源發電裝置逆變器輸出。如圖1所示，在本發明中，斷開分布式新能源發電裝置逆變器輸出由執行機構執行即執行機構輸出斷開控制信號給分布式新能源發電裝置逆變器，斷開其輸出。在具體實施中，也可以由電能質量實時監測分析模塊I直接輸出斷開控制信號給分布式新能源發電裝置逆變器，斷開其輸出。電能雙向計費模塊4根據電網接入電能電流和電壓相位夾角爐大小，實時判斷電網接入功率方向，進而確定是消耗電網電能還是向電網輸送電能；并對消耗電網電能或向電網輸送電能的大小進行計量，實現雙向電能計量功能。在本實施例中，電能雙向計費模塊4對電網接入電能電流和電壓進行監測，電網接入電能電流和電壓相位夾角 ^大小，實時判斷電網接入功率方向，進而確定是消耗電網電能還是向電網輸送電能。在本實施例中，接入功率指有功率，有功功率是指交流電能的瞬時功率在一個周期內的平均值，即交流電壓u(t)和交流電流i(t)瞬時值之積在一個周期內的平均值。在正弦交流信號情況下，輸入電能電壓和電流信號為:
權利要求
1.一種用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置，其特征在于，包括: 一電能質量實時監測分析模塊，用于對分布式新能源發電裝置逆變器輸出的電能質量以及發電功率進行監測，實時獲得電能質量參數以及發電功率，同時對負載的電能消耗情況進行監測，獲得負載電能消耗量，根據發電功率以及負載電能消耗量，得到分布式新能源發電裝置發電富余量或不足量，如果達到設定的閾值時，則發送并網請求； 在并網后，電能質量參數達不到并網要求時，如波形畸變、與電網頻率相位不同步等會造成電網污染，電能質量實時監測分析模塊根據負載對電能質量的要求以及負載的電能消耗量，輸出斷開控制信號斷開電網接入或分布式新能源發電裝置逆變器輸出； 一通信模塊，用于通過電力通信網絡與電力監管部門的電力調度系統進行通信，上傳電能質量參數、發電富余量或不足量以及并網請求，接收電力調度系統根據上傳電能質量參數、發電富余量或不足量以及電網運行情況作出的并網應答； 一執行機構，如果并網應答是同意接入電網，則執行機構將分布式新能源發電裝置逆變器輸出以及負載接入電網，如果不同意接入電網，則將電網與分布式新能源發電裝置逆變器輸出以及負載維持在斷開狀態；同時，在并網后，如果執行機構接收到電能質量實時監測分析模塊輸出的斷開控制信號，立即斷開電網或分布式新能源發電裝置逆變器輸出； 一電能雙向計費模塊，用于根據電網接入電能電流和電壓相位夾角爐大小，實時判斷電網接入功率方向，進而確定是消耗電網電能還是向電網輸送電能；并對消耗電網電能或向電網輸送電能的大小進行計量，實現雙向電能計量功能。
2.根據權利要求1所述的雙向智能網關裝置，其特征在于，并網后，電能質量實時監測分析模塊將獲取的電能質量參數、發電富余量或不足量通過通信模塊實時發送給電力調度系統，對分布式新能源發電裝置進行遠程監控，如果達不到電力調度系統對電能質量的要求以及電力調度要求，則通過通信模塊發送命令給電能質量實時監測分析模塊，由電能質量實時監測分析模塊根據負載對電能質量的要求以及負載的電能消耗量，輸出斷開控制信號斷開電網接入或分布式新能源發電裝置逆變器輸出。
3.根據權利要求1所述的雙向智能網關裝置，其特征在于，所述的電能質量實時監測分析模塊根據負載對電能質量的要求以及負載的電能消耗量，輸出斷開控制信號斷開電網接入或分布式新能源發電裝置逆變器輸出為: 如果電能質量滿足負載的要求且發電功率能夠負載的電能消耗量，則斷開電網接入，否則，斷開分布式新能源發電裝置逆變器輸出。
4.根據權利要求1或2所述的雙向智能網關裝置，其特征在于，在負載的電能消耗量比較大的情況下，如果直接接入電網，會直接造成電網造成不穩定，因此，如果分布式新能源發電裝置的電能質量不能滿足負載的要求時，電能質量實時監測分析模塊輸出斷開控制信號斷開分布式新能源發電裝置逆變器輸出，切換為電網供電時，需要通過通信模塊向電力調度系統發送接入請求以及所需電能消耗量，如果電網滿足要求，則執行機構電網接入，如果不滿足，則執行機構電網與負載斷開。
5.根據權利要求1所述的雙向智能網關裝置，其特征在于，還包括數據存儲模塊以及日志模塊； 數據存儲模塊用于電能質量基本參數、諧波參數以及電能事件統計結果數據的記錄，日志模塊用于將并網有影響的操作及任務的執行等記錄在日志中，用以回放用戶的操作行為及任務的執行情況，為裝置出現的操作及執行問題提供分析依據； 所述的電能質量實時監測分析模塊的高電壓部分即逆變器接口、數據采集接口以及執行機構與將電能質量實時監測分析模塊即數據實時處理分析模塊、數據存儲模塊以及日志模塊采用雙電源隔離方式供電； 數據實時處理分析模塊、數據存儲模塊以及日志模塊由ARM和DSP雙核處理器構成的主控電路模塊實現。
全文摘要
本發明公開了一種用于分布式新能源并網的雙向智能網關裝置，分布式新能源發電裝置發電富余量或不足量，如果達到設定的閾值時，則發送并網請求；然后電力調度系統根據上傳電能質量參數、發電富余量以及電網運行情況作出的并網應答，如果同意接入電網，則通過執行機構將分布式新能源發電裝置逆變器與電網并網，并網后電能雙向計費裝置對電網輸送電能或消耗電網電能進行計量，從而解決分布式新能源發電裝置并網問題。同時，并網后，電能質量參數達不到并網要求時，斷開電網接入或分布式新能源發電裝置逆變器輸出，從而降低并網對電網質量、電網穩定性的負面影響，有效保障電網的安全。
文檔編號H02J3/38GK103187735SQ20131014509
公開日2013年7月3日 申請日期2013年4月24日 優先權日2013年4月24日
發明者程玉華, 毛漢華, 黃建國, 白利兵, 陳凱 申請人:電子科技大學