一種分布式光伏發電防孤島保護裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及電力網絡技術領域，具體涉及一種分布式光伏發電防孤島保護裝置。防孤島保護裝置主要為包括CPU模塊、交流插件、液晶顯示模塊、出口模塊和電源模塊，以過電壓、低電壓保護、逆功率、高頻、低頻及自投為基本配置的成套防孤島保護裝置，適用于66KV及以下電壓等級的非直接接地系統或經電阻接地系統中的方向防孤島保護及測控，可在開關柜就地安裝，也可組屏安裝于控制室。本發明設計開發了一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，可以有效切斷分布式光伏發電的孤島運行，確保電力檢修工作人員的人身安全，為低壓配電網更加可靠、安全、穩定運行提供后備保障。
【專利說明】
一種分布式光伏發電防孤島保護裝置
技術領域
[0001]本發明涉及電力網絡技術領域，具體涉及一種分布式光伏發電防孤島保護裝置。
【背景技術】
[0002]分布式光伏發電對優化結構能源結構、推動節能減排、實現經濟科持續發展具有重要的意義。隨著大規模分布式光伏發電大規模接入電網，對配電網的繼電保護配置、系統短路電流水平、配電自動化系統功能應用、電能質量、現場作業安全等的影響將會突顯。此夕卜，分布式發電相對于配電網來說是一個不可控源。當與配電網并網運行時，會對配電網自身的電能質量、繼電保護、電能效益等產生很大的影響。由于分布式光伏發電大多屬于用戶側并網，發電量與本地負載吸收的電荷量就近平衡，存在孤島效應問題。孤島效應存在以下危害:
[0003]①可能造成電網、分布式發電設備和用電設備發生輸入電壓幅值和頻率失控，干擾電網工作，給用電設備帶來危害。
[0004]②對人身安全造成威脅，危害電力維修人員的生命安全。
[0005]③當電網恢復正常時可能造成非同相合閘，導致線路再次跳閘，對光伏逆變器和其他用電設備造成損壞，影響配電系統保護開關動作程序。
[0006]④若負載容量和光伏逆變器容量不匹配，造成逆變器損壞。
[0007]⑤供電恢復時，電壓相位不同步產生浪涌電流，會引起再次跳閘對光伏系統、負載和供電系統造成損壞。
[0008]因此，一旦分布式光伏發電裝置的防孤島保護功能失效，將給電力檢修人員的現場安全作業帶來不可估量的后果，所以開發適用于電力檢修人員操作的低壓反孤島裝置是當前工作的重中之重。在防孤島保護研究方面，根據文獻對各類防孤島保護策略進行的比較和分析，分布式光伏發電的防孤島保護主要包括主動式和被動式2種，但均是針對逆變器的防孤島保護策略。分布式光伏發電系統的防孤島保護策略，主要包括兩大類，一是通過逆變器的電壓或頻率檢測實現防孤島保護，二是通過與配電網調度相互配合實現防孤島保護;應用較多技術較成熟的是前者。
[0009]通過改變分布式光伏發電出力與負載之間的功率平衡，擾動其輸出的電壓與頻率，引起過欠壓或過欠頻保護動作，能夠破壞其孤島運行。結合分布式光伏發電孤島系統具有電壓與負載有功功率有關、頻率與無功功率有關的運行特性，低壓防孤島裝置可以有效切斷分布式光伏發電的孤島運行，確保電力檢修工作人員的人身安全，為低壓配電網更加可靠、安全、穩定運行提供后備保障。
【發明內容】
[0010]針對以上技術問題，本發明設計開發了一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，可以有效切斷分布式光伏發電的孤島運行，確保電力檢修工作人員的人身安全，為低壓配電網更加可靠、安全、穩定運行提供后備保障。[0011 ]為達到上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0012]—種分布式光伏發電防孤島保護裝置，所述的防孤島保護裝置主要包括CPU模塊、交流插件、液晶顯示模塊、出口模塊和電源模塊，其中，所述的CPU模塊為控制模塊，通過通訊口模塊采集外部信息和發送本側的信息;通過交流插件采集交流電壓電流信息，判斷是否滿足差動保護動作條件，并控制出口模塊;所述的交流插件對交流電壓電流信號進行采集并傳送至CPU模塊;所述的液晶顯示模塊對信息進行顯示，通過CAN總線與CPU模塊相連；所述的通訊口模塊與CPU模塊相連，接受外部發送的數據同時發送本側數據;所述的出口模塊主要包含信號模塊和跳合閘模塊，其中，信號模塊對外提供PT斷線告警、裝置告警信號、裝置呼喚信號;跳合閘模塊對外提供重合閘出口、零序保護出口、距離保護出口、加速鄰線出口、失靈保護出口，控制外部斷路器分合;所述的電源模塊為各個模塊提供所需的工作電源。
[0013]作為優選，進一步，
[0014]所述的防孤島保護裝置還包括以下主要功能元件:
[0015]為保護變電站由電壓過高免受損害而設置的過電壓保護元件；
[0016]為了保護變電站由電壓過低免受損害欠電壓保護元件；
[0017]逆功率保護元件;高頻保護元件;低頻保護元件；
[0018]監視三相的電流的電流越限元件；自投元件;PT斷線檢測元件。
[0019]作為優選，進一步，所述的防孤島保護裝置還包括以下主要功能元件:所述的過電壓保護元件的動作條件為:I)三個線電壓中的任一個電壓高于過壓整定值;2)斷路器在合位;3)延時時間到;4)過壓壓板投入;所述的欠電壓元件的動作條件為:I)三個線電壓均低于欠電壓定值;2)延時時間到;3)斷路器在合位且無控制回路斷線信號;4)低壓壓板投入。
[0020]作為優選，進一步，所述的防孤島保護裝置還包括以下主要功能元件:所述的逆功率保護元件的動作條件:I)逆功率大于逆功率定值;2)延時時間到;3)斷路器在合位且無控制回路斷線信號。
[0021]作為優選，進一步，所述的防孤島保護裝置還包括以下主要功能元件:所述的高頻保護元件的啟動判斷依據為:1)(^/葉〈？/1';2打汗；3)1^?;4)本線路有載，負荷電流>
0.1 In; 5)高頻壓板投入;低頻保護元件的啟動判斷依據為I)三相平衡電壓，且Uab>VBF; 2)df/dt<F/T; 3) f〈F; 4) T>TF; 5)本線路有載，負荷電流>0.1 In; 6)低頻壓板投入。
[0022]作為優選，進一步，所述的防孤島保護裝置還包括以下主要功能元件:所述的電流越限元件的條件為:l)MAX(I?)>IyX;2)時間延時到;3)電流越限壓板投入，所述的自投元件的啟動條件為:I)線路抽取電壓均大于自投電壓定值;2)斷路器在分位;3)延時時間到；
4)自投壓板投入。
[0023]作為優選，進一步，所述的防孤島保護裝置還包括以下主要功能元件:所述的PT斷線檢測元件在下面三個條件之一得到滿足的時候，裝置報發“PT斷線”信息并點亮告警燈:
[0024]I)三相電壓均小于8V，某相(a或c相)電流大于0.25Α，判為三相失壓；
[0025]2)三相電壓和大于8V，最小線電壓小于16V，判為兩相或單相PT斷線；
[0026]3)三相電壓和大于8V，最大線電壓與最小線電壓差大于16V，判為兩相或單相PT斷線。
[0027]作為優選，進一步，所述的防孤島保護裝置還包括以下主要功能元件:所述的防孤島保護裝置可在開關柜就地安裝，也可組屏安裝于控制室。
[0028]本發明的有益效果為:
[0029]1、本發明的低壓防孤島裝置可以有效切斷分布式光伏發電的孤島運行，確保電力檢修工作人員的人身安全，為低壓配電網更加可靠、安全、穩定運行提供后備保障。
[0030]2、本發明在工程應用中，低壓防孤島裝置可以與其他檢修接地設備、檢修操作規程等配合使用，本發明的裝置使用安全、方便，不影響原有設備的工作可靠性。
【附圖說明】
[0031]圖1為的結構不意圖；
[0032]圖2為本發明背板端子圖；
[0033]圖3為PT斷線檢測元件工作邏輯圖；
[0034]圖中，1-CPU模塊、2-交流插件、3-液晶顯示模塊、4-出口模塊和5_電源模塊、6_通訊口模塊。
【具體實施方式】
[0035]下面將結合本發明實施例和附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0036]實施例1
[0037]如圖1所示，一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，所述的防孤島保護裝置主要包括CPU模塊1、交流插件2、液晶顯示模塊3、出口模塊4、電源模塊5和通訊口模塊6，其中，所述的CPU模塊I為控制模塊，通過通訊口模塊采集外部信息和發送本側的信息;通過交流插件采集交流電壓電流信息，判斷是否滿足差動保護動作條件，并控制出口模塊;所述的交流插件2對交流電壓電流信號進行采集并傳送至CPU模塊;所述的液晶顯示模塊3對信息進行顯示，通過CAN總線與CPU模塊相連;所述的通訊口模塊6與CPU模塊相連，接受外部發送的數據同時發送本側數據;所述的出口模塊4主要包含信號模塊和跳合閘模塊，其中，信號模塊對外提供PT斷線告警、裝置告警信號、裝置呼喚信號;跳合閘模塊對外提供重合閘出口、零序保護出口、距離保護出口、加速鄰線出口、失靈保護出口，控制外部斷路器分合;所述的電源模塊5為各個模塊提供所需的工作電源。
[0038]實施例2
[0039]如圖1-2所示，一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，所述的防孤島保護裝置主要包括CHJ模塊1、交流插件2、液晶顯示模塊3、出口模塊4、電源模塊5和通訊口模塊6，其中，所述的CPU模塊I為控制模塊，通過通訊口模塊采集外部信息和發送本側的信息;通過交流插件采集交流電壓電流信息，判斷是否滿足差動保護動作條件，并控制出口模塊;所述的交流插件2對交流電壓電流信號進行采集并傳送至CPU模塊;所述的液晶顯示模塊3對信息進行顯示，通過CAN總線與CPU模塊I相連;所述的通訊口模塊6與CPU模塊I相連，接受外部發送的數據同時發送本側數據;所述的出口模塊4主要包含信號模塊和跳合閘模塊，其中，信號模塊對外提供PT斷線告警、裝置告警信號、裝置呼喚信號;跳合閘模塊對外提供重合閘出口、零序保護出口、距離保護出口、加速鄰線出口、失靈保護出口，控制外部斷路器分合;所述的電源模塊5為各個模塊提供所需的工作電源。為實現低壓防孤島功能，有效切斷分布式光伏發電的孤島運行，所述的防孤島保護裝置還包括以下主要功能元件:過電壓保護元件;欠電壓保護元件;逆功率保護元件;高頻保護元件;低頻保護元件;監視三相的電流的電流越限元件；自投元件;PT斷線檢測元件。
[0040]其中，所述的過電壓保護元件的動作條件為:I)三個線電壓中的任一個電壓高于過壓整定值;2)斷路器在合位;3)延時時間到;4)過壓壓板投入；
[0041]所述的欠電壓元件的動作條件為:I)三個線電壓均低于欠電壓定值;2)延時時間至lj;3)斷路器在合位且無控制回路斷線信號;4)低壓壓板投入。
[0042]所述的逆功率保護元件的動作條件:I)逆功率大于逆功率定值;2)延時時間到；
3)斷路器在合位且無控制回路斷線信號。
[0043]所述的高頻保護元件的啟動判斷依據為:I)df/dt<F/T;2)f>F; 3)T>TF;4)本線路有載，負荷電流>0.1 In; 5)高頻壓板投入；
[0044]所述的低頻保護元件的啟動判斷依據為I)三相平衡電壓，且Uab>VBF;2) df/dt<F/T; 3) f〈F; 4) T>TF; 5)本線路有載，負荷電流>0.1 In; 6)低頻壓板投入。
[0045]所述的電流越限元件的條件為:l)MAX(I?)>IyX;2)時間延時到;3)電流越限壓板投入，所述的自投元件的啟動條件為:I)線路抽取電壓均大于自投電壓定值;2)斷路器在分位;3)延時時間到;4)自投壓板投入。
[0046]所述的PT斷線檢測元件在下面三個條件之一得到滿足的時候，裝置報發“PT斷線”信息并點亮告警燈，其工作邏輯如圖3所示:
[0047]I)三相電壓均小于8V，某相(a或c相)電流大于0.25Α，判為三相失壓；
[0048]2)三相電壓和大于8V，最小線電壓小于16V，判為兩相或單相PT斷線；
[0049]3)三相電壓和大于8V，最大線電壓與最小線電壓差大于16V，判為兩相或單相PT斷線。
[0050]本發明以過電壓、低電壓保護、逆功率、高頻、低頻及自投為基本配置的成套防孤島保護裝置，適用于66KV及以下電壓等級的非直接接地系統或經電阻接地系統中的方向防孤島保護及測控，可在開關柜就地安裝，也可組屏安裝于控制室。本發明設計開發了一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，可以有效切斷分布式光伏發電的孤島運行，確保電力檢修工作人員的人身安全，為低壓配電網更加可靠、安全、穩定運行提供后備保障。
[0051]最終，以上實施例和附圖僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管通過上述實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的范圍。
【主權項】
1.一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，其特征在于，所述的防孤島保護裝置主要包括CPU模塊、交流插件、液晶顯示模塊、出口模塊、電源模塊和通訊口模塊，其中， 所述的CPU模塊為控制模塊，通過通訊口模塊采集外部信息和發送本側的信息;通過交流插件采集交流電壓電流信息，判斷是否滿足差動保護動作條件，并控制出口模塊； 所述的交流插件對交流電壓電流信號進行采集并傳送至CPU模塊； 所述的液晶顯示模塊對信息進行顯示，通過CAN總線與CRJ模塊雙向連接； 所述的通訊口模塊與CRJ模塊相連，接受外部發送的數據同時發送本側數據； 所述的出口模塊主要包含信號模塊和跳合閘模塊，其中，信號模塊對外提供PT斷線告警、裝置告警信號、裝置呼喚信號;跳合閘模塊對外提供重合閘出口、零序保護出口、距離保護出口、加速鄰線出口、失靈保護出口，控制外部斷路器分合； 所述的電源模塊為各個模塊提供所需的工作電源。2.根據權利要求1中所述的一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，其特征在于:所述的防孤島保護裝置還包括以下主要功能元件: 為保護變電站由電壓過高免受損害而設置的過電壓保護元件； 為了保護變電站由電壓過低免受損害欠電壓保護元件； 逆功率保護元件;高頻保護元件;低頻保護元件； 監視三相的電流的電流越限元件；自投元件;PT斷線檢測元件。3.根據權利要求2中所述的一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，其特征在于:所述的過電壓保護元件的動作條件為:I)三個線電壓中的任一個電壓高于過壓整定值;2)斷路器在合位;3)延時時間到;4)過壓壓板投入;所述的欠電壓元件的動作條件為:I)三個線電壓均低于欠電壓定值;2)延時時間到;3)斷路器在合位且無控制回路斷線信號;4)低壓壓板投入。4.根據權利要求2中所述的一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，其特征在于:所述的逆功率保護元件的動作條件:I)逆功率大于逆功率定值;2)延時時間到;3)斷路器在合位且無控制回路斷線信號。5.根據權利要求2中所述的一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，其特征在于:所述的高頻保護元件的啟動判斷依據為:1)(^/此〈?/1';2打汗;3燈/^;4)本線路有載，負荷電流>0.1 In; 5)高頻壓板投入;低頻保護元件的啟動判斷依據為I)三相平衡電壓，且Uab>VBF; 2)df/dt<F/T; 3) f〈F; 4) T>TF; 5)本線路有載，負荷電流>0.1 In; 6)低頻壓板投入。6.根據權利要求2中所述的一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，其特征在于:所述的電流越限元件的條件為:l)MAX(I?)>IyX;2)時間延時到；3)電流越限壓板投入，所述的自投元件的啟動條件為:I)線路抽取電壓均大于自投電壓定值;2)斷路器在分位;3)延時時間至IJ;4)自投壓板投入。7.根據權利要求2中所述的一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，其特征在于:所述的PT斷線檢測元件在下面三個條件之一得到滿足的時候，裝置報發“PT斷線”信息并點亮告警燈: 1)三相電壓均小于8V，某相(a或c相)電流大于0.25A，判為三相失壓； 2)三相電壓和大于8V，最小線電壓小于16V，判為兩相或單相PT斷線； 3)三相電壓和大于8V，最大線電壓與最小線電壓差大于16V，判為兩相或單相PT斷線。8.根據權利要求1中所述的一種分布式光伏發電防孤島保護裝置，其特征在于:所述的防孤島保護裝置可在開關柜就地安裝，也可組屏安裝于控制室。
【文檔編號】H02J3/38GK106026160SQ201610157143
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月17日
【發明人】周志兵, 徐基光, 汪洋, 張波, 程王峰, 陶瑩, 唐怡, 丁聰, 談俊
【申請人】國家電網公司, 國網安徽蕪湖縣供電有限責任公司, 江蘇威信電氣科技有限公司, 周志兵, 徐基光, 汪洋, 張波, 程王峰, 陶瑩, 唐怡, 丁聰, 談俊