一種分布式電源并網告警系統及其運行方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種分布式電源并網告警系統及其運行方法，屬于分布式電源并網檢 測技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著國家對新能源的推廣和使用的普及程度越來越高，如何保障安全有序的管理 發電客戶成為供電公司面對的重要課題。
[0003]目前，研究最多的是分布式電源并網之后對電網運行方式的影響和孤島檢測方法 的研究，但是，針對運行維護人員安全管理的細節方便考慮甚少。2015年分布式電源并網申 請呈井噴式發展，由于安裝條件的特殊性，絕大多數為鄉鎮戶用分布式發電項目，地域跨越 性大、分散性強、管理上易出現遺漏、混淆等情況，結合行業發展及各管理單位對發電用戶 實際的管理狀況，難點在于無法第一時間通知到發電項目所在地的管理人員，從而在電網 停電檢修時增大反送電、誤操作等安全事故的風險。
[0004] 中國專利文獻CN102116816A公開了一種分布式電源并網運行監測裝置，包括信 號采集模塊、信號處理模塊以及管理控制模塊；所述信號采集模塊采集分布式電網和主電 網的電壓和電流；所述信號處理模塊根據電壓和電流計算電參量；所述管理控制模塊接 收、存儲所述電參量，并根據所述電參量對分布式電網并網運行進行管理和控制。本發明測 量并網接口處分布式電網和主電網的電壓和電流，采用預處理和高速數字信號處理，精確 計算出分布式電網和主電網的電參量，根據電參量對分布式電源并網運行進行監測、管理 和控制，掌握了配電網實際的靜態和動態行為，從而能夠指導電網安全、經濟運行，保證配 電網的穩定性和安全性。但是該專利存在以下缺陷：（1)檢測電流不能明顯反應電網失電 的電能質量變化情況，因為電網斷電時，分布式電源依然可能正常向負載供電，這時電流變 化很小，所以不能作為判斷依據；（2)不具備低壓穿越能力，頻率響應能力。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術的不足，本發明提供了一種分布式電源并網告警系統；
[0006] 本發明還提供了上述分布式電源并網告警系統的運行方法；
[0007] 本發明可實時監測所有已并網的分布式電源的運行情況，具有反孤島檢測和告警 功能，檢測精度高，檢測盲區小，告警準確、及時，安全性高。在電網停電檢修時可第一時間 通知到項目所在地的管理人員，及時斷開并網側刀閘，保證了檢修人員和電網的安全。
[0008] 術語解釋
[0009] 1、WDT，是英語WatchdogTimer的縮寫字母。WatchdogTimer中文名看門狗。是 一個定時器電路，一般有一個輸入，叫喂狗，一個輸出到MCU的RST端，MCU正常工作的時候， 每隔一段時間輸出一個信號到喂狗端，給WDT清零，如果超過規定的時間不喂狗，（一般在 程序跑飛時），WDT定時超過，就會給出一個復位信號到MCU，使MCU復位，防止MCU死機，看 門狗的作用就是防止程序發生死循環，或者說程序跑飛。
[0010] 2、孤島，即孤島效應，是指在電網發生計劃停電或者非計劃停電的情況下，并入電 網的發電裝置不能檢測到或根本沒有相應檢測手段，仍然向電網饋送電量。
[0011] 本發明的技術方案為：
[0012] -種分布式電源并網告警系統，包括光伏組件、逆變器、失壓脫扣斷路器、刀閘、并 網電能表、告警裝置、漏電保護斷路器，所述光伏組件、所述逆變器、所述失壓脫扣斷路器、 所述并網電能表、所述告警裝置、所述漏電保護斷路器依次連接，所述失壓脫扣斷路器通過 所述刀閘連接所述并網電能表；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、存儲模塊及電 源豐吳塊。
[0013] 根據本發明優選的，所述信息采集模塊用于實時獲取電網側電壓值u及頻率值f并實時發送至所述主控MCU，還將實時獲取的電網側電壓值u及頻率值f發送至顯示模塊顯 示；所述主控MCU實時判斷：電壓值u是否超出電壓正常運行閾值U，頻率值f是否超出頻 率正常運行閾值F，當判斷出電壓值U超出電壓正常運行閾值U時，發送告警指令至所述電 壓異常告警模塊；當頻率值f超出頻率正常運行閾值F時，發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，通過所述上行通信模塊發送警 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，通過所述上行通信 模塊發送警示信息至管理人員；所述存儲模塊用于：存儲信息采集模塊實時獲取的電網側 電壓值u及頻率值f，存儲所述告警裝置的運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] 本發明運行時，將所述漏電保護斷路器連入電網側，當電網側失壓或者頻率變化 超過一定范圍時，該告警裝置能夠發送告警信息通知管理人員，管理人員根據告警信息，去 檢查分布式電源并網系統設備運行情況，更大范圍、程度上提高了電網、設備和運維管理人 員的安全性。而且，當逆變器具有防孤島監測盲區或者逆變器防孤島功能失效，也就是在某 個范圍內它不能動作，不能實現防孤島保護功能，該告警裝置能夠彌補該缺陷實現二級防 孤島監測功能。
[0015] 根據本發明優選的，所述信息采集模塊包括A/D轉換器；所述顯示模塊為LED點陣 液晶顯示器；所述上行通信模塊為GPRS/CDMA無線模塊、以太網模塊或光纖（ΕΡ0Ν)模塊； 所述存儲模塊為NORFLASH;所述電源模塊為AC/DC開關電源，所述AC/DC開關電源連接電 網側。
[0016] 通過A/D轉換器將采集到的電網側電壓值u及頻率值f等數字信息號轉換為模擬 信號，將模擬信號發送至主控MCU。
[0017]所述上行通信模塊采用模塊化設計，具有模塊類型識別位，可自動識別不同類型 的模塊，支持熱插拔功能；
[0018]AC/DC開關電源將交流市電轉換為低壓直流電，為所述告警裝置提供電源。寬電壓 范圍輸入，適應57. 7/220/380V三種電壓規格。通過隔離的電壓互感器采樣交流電壓，實現 交流電壓監測功能。
[0019] 根據本發明優選的，所述告警裝置還包括：時鐘單元電路、電源管理電路、WDT電 路、溫度檢測電路和ESAM加密電路，所述時鐘單元電路、所述電源管理電路、所述WDT電路、 所述溫度檢測電路和所述ESAM加密電路分別連接所述主控MCU。
[0020] 時鐘單元電路為告警裝置提供運行需要的時鐘時間，采用自動溫補，提供鋰電池 維持停電時時鐘的正常運行，電池電壓欠壓進行告警；電源管理電路提供主控MCU運行需 要的各種直流電壓，支持系統停電上報；WDT電路確保主控MCU的正常上電初始化，監控告 警裝置的運行并監測告警裝置電壓的異常狀況；溫度檢測電路檢測告警裝置的環境溫度， 為計量采樣的精度補償提供溫度參數，保證告警裝置在-40~+75Γ的范圍內的計量精度； ESAM加密電路實現通訊報文的加密功能。
[0021 ] 根據本發明優選的，所述主控MCU連接紅外接口。
[0022] 此處設計的優勢在于，具有紅外通信功能。紅外通信電路為調制遠紅外，實現與維 護掌上電腦的通信功能。
[0023] 根據本發明優選的，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] 此處設計的優勢在于：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通信電路選用工業級485芯片（可抗人體模式±15KV靜電），三路485 電路與主系統電路均采用光耦隔離的通訊方式，具有過流、過壓保護功能。終端提供1路遙 信輸入，采用光耦隔離的方式實現與MCU的信號傳輸，信號接入處采用限流電阻和TVS分別 實現過流、過壓保護。
[0025] 上述分布式電源并網告警系統的運行方法，具體步驟包括：
[0026] (1)所述信