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輸出端連接執(zhí)行模塊。
【專利說明】—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)正得到越來越廣泛的應用。分布式電源通常接入中壓或低壓配電系統(tǒng)，并會對配電系統(tǒng)產(chǎn)生廣泛而深遠的影響。傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)被設(shè)計成僅具有分配電能到末端用戶的功能，而未來配電系統(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，同時分配它們。因此將來它可能不是一個‘配電系統(tǒng)’而是一個‘電力交換系統(tǒng)(Power deliverysystem)’。分布式發(fā)電具有分散、隨機變動等特點，大量的分布式電源的接入，將對配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生極大的影響。并且傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)分析方法，如潮流計算、狀態(tài)估計、可靠性評估、故障分析、供電恢復等，都會因程度不同地受到分布式發(fā)電的影響而需要改進和完善。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實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)度對分布式發(fā)電系統(tǒng)的運行監(jiān)視與控制問題，避免分布式發(fā)電系統(tǒng)對大電網(wǎng)的安全運行產(chǎn)生不良影響。
[0004]本實用新型采用的技術(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電路、過流保護電路、欠/過頻、欠/過壓保護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連接中央處理單元的控制信號輸出端和通信模塊的信號輸出端，第二跳閘繼電器線圈同時連接中央處理單元的控制信號輸出端和通信模塊的信號輸出端，第一跳閘繼電器常開觸點和第二跳閘繼電器常開觸點串聯(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連接中央處理單元的控制信號輸出端和通信模塊的信號輸出端，第二合閘繼電器線圈同時連接中央處理單元的控制信號輸出端和通信模塊的信號輸出端，第一合閘繼電器常開觸點和第二合閘繼電器常開觸點串聯(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]本實用新型通過電源切換模塊將雙電源無縫隙切換，保證電源的不間斷，再通過數(shù)據(jù)采集模塊實時采集分布式發(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，進行數(shù)據(jù)的交換，最終通過中央處理模塊向執(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)，保證國網(wǎng)的安全運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的電路原理框圖；
[0012]圖2為本實用新型的電源切換模塊電路原理圖；
[0013]圖3為本實用新型執(zhí)行模塊電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本實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，同時接入市電交流220V和備用直流48V電源雙電源供電。當市電交流220V正常供電時，快速電壓繼電器線圈KZJ得電，兩副并聯(lián)的常閉觸點KZJ-1和KZJ-2斷開，備用電源不啟動，此時，只有市電經(jīng)過交/直流轉(zhuǎn)換模塊，將交流220V電壓變換為直流低壓輸出，為整個裝置供電，即由主供電端輸送電能，輸出四階不同電壓等級的電壓:+5V、+12V、+15V、+24V弱電作為主供電端口 ；當市電交流220V突然斷電時，兩副并聯(lián)的常閉觸點瞬時閉合，進行備用電源的切換，此時，由備用電源供電，將備用的48V電壓經(jīng)過直/直轉(zhuǎn)換模塊變換為低壓輸出，輸出四階不同電壓等級的電壓:+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到觸點動作輸出，不超過5ms，所以可以實現(xiàn)交直流電源的無縫切換，保證裝置在交流斷電時不失電。
[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同時連接中央處理模塊的控制信號輸出端和通信模塊的信號輸出端，第二跳閘繼電器線圈KJI同時連接中央處理單元的控制信號輸出端和通信模塊的信號輸出端，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ZJl-1和第二跳閘繼電器常開觸點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同時連接中央處理單元的控制信號輸出端和通信模塊的信號輸出端，第二合閘繼電器線圈KJ2同時連接中央處理單元的控制信號輸出端和通信模塊的信號輸出端，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ZJ2-1和第二合閘繼電器常開觸點KJ2-1串聯(lián)后控制并網(wǎng)斷路器合閘線圈HQ。
[0018]執(zhí)行模塊主要完成對并網(wǎng)點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)通過通信模塊發(fā)送的跳/合閘類命令，輸送到“與”運算節(jié)點。當中央處理模塊或監(jiān)控系統(tǒng)/調(diào)度系統(tǒng)同時發(fā)出跳閘命令時，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“與”運算節(jié)點導通，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ZJl-1和第二跳閘繼電器常開觸點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)斷路器跳閘動作；當中央處理模塊或監(jiān)控系統(tǒng)/調(diào)度系統(tǒng)同時發(fā)出合閘命令時，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“與”運算節(jié)點導通，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ZJ2-1和第二跳閘繼電器常開觸點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)運行狀態(tài)的開關(guān)量以及接入點斷路器的位置狀態(tài)開關(guān)量。數(shù)據(jù)采集模塊對輸入的模擬量進行數(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)，為中央處理模塊實現(xiàn)快速保護和快速控制提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。為了監(jiān)測分布式發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，數(shù)據(jù)采集模塊對分布式發(fā)電系統(tǒng)的電流和電壓進行數(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，儲存多通道數(shù)據(jù)和各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為中長期電能質(zhì)量監(jiān)測提供依據(jù)。
[0020]中央處理模塊是整個裝置的核心模塊，具有獨立的邏輯功能，根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊得到的數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控分布式發(fā)電系統(tǒng)和外電網(wǎng)的運行狀態(tài)。中央處理模塊包括處理器，處理器還連接電流速斷保護電路、過流保護電路、欠/過頻、欠/過壓保護電路和三相一次重合閘電路。當分布式發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，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，則電流速斷保護電路和/或指向分布式發(fā)電的兩段式低壓(方向)過流保護電路動作，處理器接收動作信號，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)點斷路器的跳閘。當外部電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，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)過流保護電路動作，處理器接收動作信號，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)點斷路器的跳閘。當外部電網(wǎng)發(fā)生欠/過頻異常情況時，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/過頻保護電路動作；當外部電網(wǎng)發(fā)生欠/過壓異常情況時，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，則欠/過壓保護電路動作；當外部電網(wǎng)發(fā)生欠/過頻、欠/過壓異常情況時，由欠/過頻、欠/過壓保護電路動作，處理器接收動作信號，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后，可以實現(xiàn)重合閘功能。
[0021] 通信模塊與中央處理模塊通過內(nèi)部千兆以太網(wǎng)口以IEC61850協(xié)議的形式進行數(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，對協(xié)議進行轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理，從而實現(xiàn)通訊接入與遠動功能一體的功能。
【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電路、過流保護電路、欠/過頻、欠/過壓保護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連接中央處理單元的控制信號輸出端和通信模塊的信號輸出端，第二跳閘繼電器線圈同時連接中央處理單元的控制信號輸出端和通信模塊的信號輸出端，第一跳閘繼電器常開觸點和第二跳閘繼電器常開觸點串聯(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連接中央處理單元的控制信號輸出端和通信模塊的信號輸出端，第二合閘繼電器線圈同時連接中央處理單元的控制信號輸出端和通信模塊的信號輸出端，第一合閘繼電器常開觸點和第二合閘繼電器常開觸點串聯(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】H02J13/00GK203554074SQ201320720220
【公開日】2014年4月16日 申請日期: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, 熊焰, 熊陳斌 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司電力科學研究院, 許繼電氣股份有限公司