一種分布式發(fā)電并網(wǎng)雙電源接口裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種分布式發(fā)電并網(wǎng)雙電源接口裝置，包括電源切換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、中央處理模塊、通信模塊、執(zhí)行模塊，所述的電源切換模塊的輸入端用于連接市電和備用電源，電源切換模塊的第一供電輸出端連接中央處理模塊的電源輸入端，電源切換模塊的第二供電輸出端連接執(zhí)行模塊，電源切換模塊的第三供電輸出端連接通信模塊，數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端用于采集分布式發(fā)電系統(tǒng)的電流、電壓、運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)量信息和外電網(wǎng)電流、電壓信息，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接中央處理模塊的采集信號(hào)輸入端，中央處理模塊的通信端口連接通信模塊，通信模塊的信號(hào)輸入端用于連接調(diào)度中心和外電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，中央處理模塊的控制信號(hào)輸出端連接執(zhí)行模塊。
【專利說(shuō)明】—種分布式發(fā)電并網(wǎng)雙電源接口裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電網(wǎng)配電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)交直流無(wú)縫切換的分布式發(fā)電并網(wǎng)雙電源接口裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，作為集中式發(fā)電的有效補(bǔ)充，分布式發(fā)電及其系統(tǒng)集成技術(shù)已日趨成熟。隨著單位千瓦電能生產(chǎn)價(jià)格的不斷下降以及政策層面的有力支持，分布式發(fā)電技術(shù)正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。分布式電源通常接入中壓或低壓配電系統(tǒng)，并會(huì)對(duì)配電系統(tǒng)產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響。傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成僅具有分配電能到末端用戶的功能，而未來(lái)配電系統(tǒng)有望演變成一種功率交換媒體，即它能收集電力并把它們傳送到任何地方，同時(shí)分配它們。因此將來(lái)它可能不是一個(gè)‘配電系統(tǒng)’而是一個(gè)‘電力交換系統(tǒng)(Power deliverysystem)’。分布式發(fā)電具有分散、隨機(jī)變動(dòng)等特點(diǎn)，大量的分布式電源的接入，將對(duì)配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生極大的影響。并且傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)分析方法，如潮流計(jì)算、狀態(tài)估計(jì)、可靠性評(píng)估、故障分析、供電恢復(fù)等，都會(huì)因程度不同地受到分布式發(fā)電的影響而需要改進(jìn)和完善。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種分布式發(fā)電并網(wǎng)雙電源接口裝置，以解決調(diào)度對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視與控制問(wèn)題，避免分布式發(fā)電系統(tǒng)對(duì)大電網(wǎng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種分布式發(fā)電并網(wǎng)雙電源接口裝置，包括電源切換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、中央處理模塊、通信模塊、執(zhí)行模塊，所述的電源切換模塊的輸入端用于連接市電和備用電源，電源切換模塊的第一供電輸出端連接中央處理模塊的電源輸入端，電源切換模塊的第二供電輸出端連接執(zhí)行模塊，電源切換模塊的第三供電輸出端連接通信模塊，數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端用于采集分布式發(fā)電系統(tǒng)的電流、電壓、運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)量信息和外電網(wǎng)電流、電壓信息，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接中央處理模塊的采集信號(hào)輸入端，中央處理模塊的通信端口連接通信模塊，通信模塊的信號(hào)輸入端用于連接調(diào)度中心和外電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，中央處理模塊的控制信號(hào)輸出端連接執(zhí)行模塊。
[0006]所述的電源切換模塊包括交/直流轉(zhuǎn)換模塊和直/直轉(zhuǎn)換模塊，交/直流轉(zhuǎn)換模塊的輸入端用于連接市電輸出端，整流電路的輸入端用于連接市電，整流電路的輸出端連接快速繼電器，交/直轉(zhuǎn)換模塊的輸出端為主供電端；直/直轉(zhuǎn)換模塊的輸入端用于連接備用電源輸出端，直/直流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端為備用供電端口。
[0007]中央處理模塊包括處理器，處理器還連接電流速斷保護(hù)電路、過(guò)流保護(hù)電路、欠/過(guò)頻、欠/過(guò)壓保護(hù)電路和三相一次重合閘電路。
[0008]所述的執(zhí)行模塊包括跳閘執(zhí)行電路和合閘執(zhí)行電路，跳閘執(zhí)行電路包括第一跳閘繼電器和第二跳閘繼電器，第一跳閘繼電器線圈同時(shí)連接中央處理單元的控制信號(hào)輸出端和通信模塊的信號(hào)輸出端，第二跳閘繼電器線圈同時(shí)連接中央處理單元的控制信號(hào)輸出端和通信模塊的信號(hào)輸出端，第一跳閘繼電器常開觸點(diǎn)和第二跳閘繼電器常開觸點(diǎn)串聯(lián)后控制并網(wǎng)斷路器跳閘線圈；合閘執(zhí)行電路包括第一合閘繼電器和第二合閘繼電器，第一合閘繼電器線圈同時(shí)連接中央處理單元的控制信號(hào)輸出端和通信模塊的信號(hào)輸出端，第二合閘繼電器線圈同時(shí)連接中央處理單元的控制信號(hào)輸出端和通信模塊的信號(hào)輸出端，第一合閘繼電器常開觸點(diǎn)和第二合閘繼電器常開觸點(diǎn)串聯(lián)后控制并網(wǎng)斷路器合閘線圈。
[0009]所述的主供電端口輸出+5V、+12V、+15V、+24V，備用供電端口輸出+5V、+12V、+15V、+24V。
[0010]本實(shí)用新型通過(guò)電源切換模塊將雙電源無(wú)縫隙切換，保證電源的不間斷，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集分布式發(fā)電系統(tǒng)及外電網(wǎng)的電流、電壓量值和狀態(tài)量，通信模塊連接外電網(wǎng)設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，最終通過(guò)中央處理模塊向執(zhí)行模塊發(fā)送命令，使執(zhí)行模塊控制并網(wǎng)點(diǎn)斷路器的跳合閘，使得分布式發(fā)電能夠安全、穩(wěn)定地并網(wǎng)，保證國(guó)網(wǎng)的安全運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型的電源切換模塊電路原理圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型執(zhí)行模塊電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型包括電源切換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、中央處理模塊、通信模塊、執(zhí)行模塊，電源切換模塊的輸入端用于連接市電和備用電源，電源切換模塊的第一供電輸出端連接中央處理模塊的電源輸入端，電源切換模塊的第二供電輸出端連接執(zhí)行模塊，電源切換模塊的第三供電輸出端連接通信模塊，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端用于采集分布式發(fā)電系統(tǒng)的電流、電壓、運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)量信息和外電網(wǎng)電流、電壓信息，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接中央處理模塊的采集信號(hào)輸入端，中央處理模塊的通信端口連接通信模塊，通信模塊分別連接調(diào)度中心和外電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，中央處理模塊的控制信號(hào)輸出端連接執(zhí)行模塊。
[0015]如圖2所示，電源切換模塊包括交/直流轉(zhuǎn)換模塊和直/直轉(zhuǎn)換模塊，交/直流轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接市電輸出端，整流電路的輸入端用于連接市電，整流電路的輸出端連接快速繼電器KZJ，交/直流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端為主供電端；直/直轉(zhuǎn)換模塊的輸入端用于連接備用電源輸出端，直/直轉(zhuǎn)換模塊的輸出端為備用供電端口。主供電端口輸出+5V、+12V、+15V、+24V,備用供電端 口輸出 +5V、+12V、+15V、+24V。
[0016]電源切換模塊在使用時(shí)，同時(shí)接入市電交流220V和備用直流48V電源雙電源供電。當(dāng)市電交流220V正常供電時(shí)，快速電壓繼電器線圈KZJ得電，兩副并聯(lián)的常閉觸點(diǎn)KZJ-1和KZJ-2斷開，備用電源不啟動(dòng)，此時(shí)，只有市電經(jīng)過(guò)交/直流轉(zhuǎn)換模塊，將交流220V電壓變換為直流低壓輸出，為整個(gè)裝置供電，即由主供電端輸送電能，輸出四階不同電壓等級(jí)的電壓:+5V、+12V、+15V、+24V弱電作為主供電端口 ；當(dāng)市電交流220V突然斷電時(shí)，兩副并聯(lián)的常閉觸點(diǎn)瞬時(shí)閉合，進(jìn)行備用電源的切換，此時(shí)，由備用電源供電，將備用的48V電壓經(jīng)過(guò)直/直轉(zhuǎn)換模塊變換為低壓輸出，輸出四階不同電壓等級(jí)的電壓:+5V、+12V、+15V、+24V弱電作為備用供電端口。交/直流變換模塊和直/直轉(zhuǎn)換模塊輸出的+5V、+12V、+15V、+24V在裝置背板上分別相互并聯(lián)，形成雙重供電。由于采用的是快速電壓繼電器，從快速電壓繼電器啟動(dòng)到觸點(diǎn)動(dòng)作輸出，不超過(guò)5ms，所以可以實(shí)現(xiàn)交直流電源的無(wú)縫切換，保證裝置在交流斷電時(shí)不失電。
[0017]如圖3所示，執(zhí)行模塊包括跳閘執(zhí)行電路和合閘執(zhí)行電路，跳閘執(zhí)行電路包括第一跳閘繼電器和第二跳閘繼電器，第一跳閘繼電器線圈ZJl同時(shí)連接中央處理模塊的控制信號(hào)輸出端和通信模塊的信號(hào)輸出端，第二跳閘繼電器線圈KJI同時(shí)連接中央處理單元的控制信號(hào)輸出端和通信模塊的信號(hào)輸出端，中央處理模塊和通信模塊發(fā)出的跳閘命令構(gòu)成“與”邏輯執(zhí)行控制第一跳閘繼電器線圈ZJl和第二跳閘繼電器線圈KJl的得電或失電；第一跳閘繼電器常開觸點(diǎn)ZJl-1和第二跳閘繼電器常開觸點(diǎn)KJl-1串聯(lián)后控制并網(wǎng)斷路器跳閘線圈TQ ;合閘執(zhí)行電路包括第一合閘繼電器和第二合閘繼電器，第一合閘繼電器線圈ZJ2同時(shí)連接中央處理單元的控制信號(hào)輸出端和通信模塊的信號(hào)輸出端，第二合閘繼電器線圈KJ2同時(shí)連接中央處理單元的控制信號(hào)輸出端和通信模塊的信號(hào)輸出端，中央處理模塊和通信模塊發(fā)出的合閘命令構(gòu)成“與”邏輯執(zhí)行控制第一合閘繼電器線圈ZJ2和第二合閘繼電器線圈KJ2的得電或失電；第一合閘繼電器常開觸點(diǎn)ZJ2-1和第二合閘繼電器常開觸點(diǎn)KJ2-1串聯(lián)后控制并網(wǎng)斷路器合閘線圈HQ。
[0018]執(zhí)行模塊主要完成對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器的跳閘與合閘控制。首先中央處理模塊或監(jiān)控系統(tǒng)/調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)通信模塊發(fā)送的跳/合閘類命令，輸送到“與”運(yùn)算節(jié)點(diǎn)。當(dāng)中央處理模塊或監(jiān)控系統(tǒng)/調(diào)度系統(tǒng)同時(shí)發(fā)出跳閘命令時(shí)，連接第一跳閘繼電器線圈ZJl和第二跳閘繼電器線圈KJl的兩個(gè)“與”運(yùn)算節(jié)點(diǎn)導(dǎo)通，第一跳閘繼電器線圈ZJl和第二跳閘繼電器線圈KJl得電，串聯(lián)的第一跳閘繼電器常開觸點(diǎn)ZJl-1和第二跳閘繼電器常開觸點(diǎn)KJl-1閉合，外接的并網(wǎng)斷路器跳閘線圈TQ得電，后執(zhí)行并網(wǎng)斷路器跳閘動(dòng)作；當(dāng)中央處理模塊或監(jiān)控系統(tǒng)/調(diào)度系統(tǒng)同時(shí)發(fā)出合閘命令時(shí)，連接第一合閘繼電器線圈ZJ2和第二合閘繼電器線圈KJ2的兩個(gè)“與”運(yùn)算節(jié)點(diǎn)導(dǎo)通，第一跳閘繼電器線圈ZJ2和第二跳閘繼電器線圈KJ2得電，串聯(lián)的第一跳閘繼電器常開觸點(diǎn)ZJ2-1和第二跳閘繼電器常開觸點(diǎn)KJ2-1閉合，外接的并網(wǎng)斷路器合閘線圈TQ得電，后執(zhí)行并網(wǎng)斷路器合閘動(dòng)作。
[0019]數(shù)據(jù)采集模塊采集分布式發(fā)電系統(tǒng)及外電網(wǎng)的電流和電壓，并采集表征分布式發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的開關(guān)量以及接入點(diǎn)斷路器的位置狀態(tài)開關(guān)量。數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)輸入的模擬量進(jìn)行數(shù)字化處理，除了全周傅里葉數(shù)據(jù)，該模塊還提供了半周和超短窗(3ms或5ms數(shù)據(jù)窗)數(shù)據(jù)，為中央處理模塊實(shí)現(xiàn)快速保護(hù)和快速控制提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。為了監(jiān)測(cè)分布式發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)的電流和電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)理，可濾取2?50次諧波和間諧波。裝置設(shè)置的20G硬盤主要用于與數(shù)據(jù)采集模塊相配合，儲(chǔ)存多通道數(shù)據(jù)和各類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為中長(zhǎng)期電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)提供依據(jù)。
[0020]中央處理模塊是整個(gè)裝置的核心模塊，具有獨(dú)立的邏輯功能，根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊得到的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控分布式發(fā)電系統(tǒng)和外電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。中央處理模塊包括處理器，處理器還連接電流速斷保護(hù)電路、過(guò)流保護(hù)電路、欠/過(guò)頻、欠/過(guò)壓保護(hù)電路和三相一次重合閘電路。當(dāng)分布式發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊輸送到中央處理模塊的分布式發(fā)電系統(tǒng)的電流和電壓發(fā)生突變，若電流和電壓變化值大于處理器設(shè)定的設(shè)定值，則電流速斷保護(hù)電路和/或指向分布式發(fā)電的兩段式低壓(方向)過(guò)流保護(hù)電路動(dòng)作，處理器接收動(dòng)作信號(hào)，最終由中央處理模塊發(fā)出跳閘指令至執(zhí)行模塊，完成并網(wǎng)點(diǎn)斷路器的跳閘。當(dāng)外部電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊輸送到中央處理模塊的外電網(wǎng)的電流和電壓發(fā)生突變，若電流和電壓變化值大于處理器設(shè)定的設(shè)定值，則由指向外電網(wǎng)的兩段式低壓(方向)過(guò)流保護(hù)電路動(dòng)作，處理器接收動(dòng)作信號(hào)，最終由中央處理模塊發(fā)出跳閘指令至執(zhí)行模塊，完成并網(wǎng)點(diǎn)斷路器的跳閘。當(dāng)外部電網(wǎng)發(fā)生欠/過(guò)頻異常情況時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊輸送到中央處理模塊的外電網(wǎng)的頻率發(fā)生突變，若頻率變化值大于處理器設(shè)定的設(shè)定值，則欠/過(guò)頻保護(hù)電路動(dòng)作；當(dāng)外部電網(wǎng)發(fā)生欠/過(guò)壓異常情況時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊輸送到中央處理模塊的外電網(wǎng)的電壓發(fā)生突變，若電壓變化值大于處理器設(shè)定的設(shè)定值時(shí)，則欠/過(guò)壓保護(hù)電路動(dòng)作；當(dāng)外部電網(wǎng)發(fā)生欠/過(guò)頻、欠/過(guò)壓異常情況時(shí)，由欠/過(guò)頻、欠/過(guò)壓保護(hù)電路動(dòng)作，處理器接收動(dòng)作信號(hào)，最終由中央處理模塊發(fā)出跳閘指令至執(zhí)行模塊，完成并網(wǎng)點(diǎn)斷路器的跳閘；中央處理模塊并配有三相一次重合閘功能，在分布式發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部暫態(tài)故障切除后、外部電網(wǎng)故障切除或異常情況恢復(fù)后，可以實(shí)現(xiàn)重合閘功能。
[0021] 通信模塊與中央處理模塊通過(guò)內(nèi)部千兆以太網(wǎng)口以IEC61850協(xié)議的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，通信模塊外部通信接入還支持其它通信接口(RS232、RS485、CAN 口、RJ45以太網(wǎng)口、光纖以太網(wǎng)口)，與調(diào)度以及監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，通信接入支持Modbus協(xié)議、IEC103、IEC104、IEC61850,且能夠解析自有協(xié)議，對(duì)協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理，從而實(shí)現(xiàn)通訊接入與遠(yuǎn)動(dòng)功能一體的功能。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式發(fā)電并網(wǎng)雙電源接口裝置，其特征在于:包括電源切換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、中央處理模塊、通信模塊、執(zhí)行模塊，所述的電源切換模塊的輸入端用于連接市電和備用電源，電源切換模塊的第一供電輸出端連接中央處理模塊的電源輸入端，電源切換模塊的第二供電輸出端連接執(zhí)行模塊，電源切換模塊的第三供電輸出端連接通信模塊，數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端用于采集分布式發(fā)電系統(tǒng)的電流、電壓、運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)量信息和外電網(wǎng)電流、電壓信息，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接中央處理模塊的采集信號(hào)輸入端，中央處理模塊的通信端口連接通信模塊，通信模塊的信號(hào)輸入端用于連接調(diào)度中心和外電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，中央處理模塊的控制信號(hào)輸出端連接執(zhí)行模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式發(fā)電并網(wǎng)雙電源接口裝置，其特征在于:所述的電源切換模塊包括交/直流轉(zhuǎn)換模塊和直/直轉(zhuǎn)換模塊，交/直流轉(zhuǎn)換模塊的輸入端用于連接市電輸出端，整流電路的輸入端用于連接市電，整流電路的輸出端連接快速繼電器，交/直轉(zhuǎn)換模塊的輸出端為主供電端；直/直轉(zhuǎn)換模塊的輸入端用于連接備用電源輸出端，直/直流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端為備用供電端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式發(fā)電并網(wǎng)雙電源接口裝置，其特征在于:中央處理模塊包括處理器，處理器還連接電流速斷保護(hù)電路、過(guò)流保護(hù)電路、欠/過(guò)頻、欠/過(guò)壓保護(hù)電路和三相一次重合閘電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式發(fā)電并網(wǎng)雙電源接口裝置，其特征在于:所述的執(zhí)行模塊包括跳閘執(zhí)行電路和合閘執(zhí)行電路，跳閘執(zhí)行電路包括第一跳閘繼電器和第二跳閘繼電器，第一跳閘繼電器線圈同時(shí)連接中央處理單元的控制信號(hào)輸出端和通信模塊的信號(hào)輸出端，第二跳閘繼電器線圈同時(shí)連接中央處理單元的控制信號(hào)輸出端和通信模塊的信號(hào)輸出端，第一跳閘繼電器常開觸點(diǎn)和第二跳閘繼電器常開觸點(diǎn)串聯(lián)后控制并網(wǎng)斷路器跳閘線圈；合閘執(zhí)行電路包括第一合閘繼電器和第二合閘繼電器，第一合閘繼電器線圈同時(shí)連接中央處理單元的控制信號(hào)輸出端和通信模塊的信號(hào)輸出端，第二合閘繼電器線圈同時(shí)連接中央處理單元的控制信號(hào)輸出端和通信模塊的信號(hào)輸出端，第一合閘繼電器常開觸點(diǎn)和第二合閘繼電器常開觸點(diǎn)串聯(lián)后控制并網(wǎng)斷路器合閘線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分布式發(fā)電并網(wǎng)雙電源接口裝置，其特征在于:所述的主供電端 口輸出 +5V、+12V、+15V、+24V,備用供電端 口輸出 +5V、+12V、+15V、+24V。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK203554074SQ201320720220
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】李朝暉, 石光, 楊海晶, 宋寧希, 趙文沛, 李雷, 吳雙惠, 張鵬遠(yuǎn), 熊焰, 熊陳斌 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 許繼電氣股份有限公司