一種智能化反孤島裝置及孤島自動檢測破壞方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能化反孤島裝置及孤島自動檢測破壞方法，屬于光伏發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著接入配電網(wǎng)的分布式光伏數(shù)量增多，由于含分布式光伏的配電網(wǎng)在安全檢修方面的技術(shù)尚未成熟，并且現(xiàn)有低壓反孤島裝置的自動化程度低，缺少綜合網(wǎng)源信息的安全分析手段，無法應(yīng)對分布式光伏大量接入的運檢需求，因此需要開發(fā)智能化的反孤島裝置，提高配電網(wǎng)對分布式光伏的接納能力。
[0003]針對含分布式光伏的配電網(wǎng)側(cè)的孤島檢測，現(xiàn)有的檢測法主要是采用無線通信手段來檢測斷路器的開斷狀態(tài)，并在電網(wǎng)側(cè)發(fā)出載波信號，而安裝在分布式光伏側(cè)的接收器將根據(jù)這些信號的變化來確定是否發(fā)生了孤島，在電網(wǎng)斷電時發(fā)送孤島狀態(tài)信號給并網(wǎng)逆變器使其斷開與電網(wǎng)的連接。此法優(yōu)點:無非檢測區(qū)(Non-Detect1n Zone，NDZ)、檢測準確可靠；對于單個或多個逆變器的孤島檢測都有效；它的性能與DG裝置的類型無關(guān)，也不會對電網(wǎng)的正常運行造成干擾，因此是非?？煽康墓聧u檢測方法。此法缺點:需要添置設(shè)備，實現(xiàn)成本高，操作復(fù)雜，需要很多認證，經(jīng)濟性低。由于投入成本較高，此法未在小型的DG中得到廣泛應(yīng)用，它適合于大功率分布式電站的并網(wǎng)。
[0004]目前，針對孤島防護已有低壓反孤島裝置，是專門為電力檢修或相關(guān)電力操作人員設(shè)計的一種專用反孤島設(shè)備，由操作開關(guān)和擾動負載組成。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)非計劃孤島運行時，通過改變分布式光伏發(fā)電孤島系統(tǒng)的功率平衡，破壞非計劃孤島運行，保護系統(tǒng)設(shè)備和相關(guān)人員的安全。
[0005]雖然已有的低壓反孤島裝置能夠有效破壞非計劃孤島運行，保護運檢人員的安全，但是由于其智能化、自動化水平較低，一方面，無法自動檢測識別線路中的非計劃孤島，需要人工判斷非計劃孤島是否發(fā)生，不利于及時破壞孤島；另一方面，由于裝置結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)發(fā)生非計劃孤島時，需要檢修人員手動投入反孤島裝置，并且在破壞非計劃孤島后需要手動斷開裝置，使用不方便，且無法完全保證運檢人員的人身安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對分布式光伏孤島效應(yīng)的安全防護策略，本發(fā)明開發(fā)具備遠程遙控投切、狀態(tài)上傳、安全信息顯示等功能的智能化分布式光伏檢修專用反孤島裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對分布式光伏并網(wǎng)狀態(tài)的自動檢測和控制，提高分布式光伏安全防護自動化程度，提升分布式光伏接入配電網(wǎng)后的運維管理和安全防護水平。
[0007]本發(fā)明通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn):一種智能化反孤島裝置，其特征是，包括孤島檢測模塊、孤島識別模塊、孤島破壞模塊、孤島報警模塊和孤島傳輸模塊，所述孤島檢測模塊采集線路電壓和斷路器/開關(guān)的開入信號，所述孤島識別模塊將采集到的電壓信號和開關(guān)量信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，識別出線路中發(fā)生的非計劃孤島，所述孤島破壞模塊根據(jù)孤島識別信息控制反孤島裝置的自動投切，用于破壞非計劃孤島運行，所述孤島報警模塊當(dāng)識別出非計劃孤島和孤島發(fā)生區(qū)域時，及時報警，避免安全事故發(fā)生，所述孤島傳輸模塊將檢測到的孤島信息自動上傳至運維管理系統(tǒng)，并傳輸至液晶顯示器。
[0008]所述孤島檢測模塊包括電壓信號和斷路器/開關(guān)的開入信號，并進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，為孤島判斷識別做準備。
[0009]所述孤島識別模塊包括DSP控制器、A/D轉(zhuǎn)化模塊、開關(guān)量接口、通信SCI接口和反孤島裝置操作開關(guān)控制接口(I/o)，所述DSP控制器通過A/D轉(zhuǎn)化模塊和開關(guān)量接口將采集到的電壓信號和斷路器/開關(guān)的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，檢修人員能夠根據(jù)檢測識別結(jié)果，判斷識別出線路中發(fā)生的非計劃孤島區(qū)域，及時破壞孤島。
[0010]所述孤島破壞模塊包括操作開關(guān)、擾動負載及控制算法等組成，非計劃孤島自動檢測識別后，反孤島裝置的操作開關(guān)自動投切，將擾動負載投入到分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，觸發(fā)光伏并網(wǎng)逆變器的欠壓保護，及時斷開分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，破壞非計劃孤島運行，消除運維檢修中存在的安全隱患。
[0011]所述孤島報警模塊為當(dāng)裝置識別出發(fā)生非計劃孤島和孤島發(fā)生區(qū)域時，及時向運檢人員和上級系統(tǒng)報警，避免安全事故發(fā)生。
[0012]所述孤島傳輸模塊為當(dāng)有孤島發(fā)生時，包括計劃孤島和非計劃孤島，通過GPRS模塊將孤島信息、反孤島裝置信息、報警信息上傳至運維管理系統(tǒng)，同時，將孤島信息和反孤島裝置信息傳輸至液晶顯示器，供檢修人員現(xiàn)場核查。
[0013]智能化反孤島裝置的類型為壁掛式、戶外落地式和戶內(nèi)柜式，壁掛式按覆蓋200kff及以下分布式光伏發(fā)電設(shè)計，戶外落地式按覆蓋100kW及以下分布式光伏發(fā)電設(shè)計，戶內(nèi)柜式按覆蓋2000kW及以下分布式光伏發(fā)電設(shè)計。
[0014]智能化反孤島裝置應(yīng)用于配變低壓側(cè)母線、箱式變低壓母線、低壓環(huán)網(wǎng)柜和380V配電箱。
[0015]一種智能化反孤島裝置的孤島自動檢測破壞方法，其特征是，包括以下步驟:
[0016]A)當(dāng)電網(wǎng)失電時，首先檢測上級斷路器/開關(guān)狀態(tài)，如果檢測到開關(guān)斷開，再檢測線路是否帶電，如果檢測到線路中仍然帶電，表明線路中發(fā)生孤島；
[0017]B)向運維管理系統(tǒng)查詢是否有接收到調(diào)度指令，如果是計劃發(fā)生孤島效應(yīng)，則不需要投入反孤島裝置，將線路狀態(tài)信息上傳至運維管理系統(tǒng)即可；如果無調(diào)度指令，線路仍帶電，則表明發(fā)生非計劃孤島，報警模塊報警，并將孤島信息上傳至運維管理系統(tǒng)，如果檢測到上級斷路器/開關(guān)未斷開或者線路無電壓，則說明無孤島發(fā)生。
[0018]C)當(dāng)檢測到線路有非計劃孤島發(fā)生時，確定非計劃孤島發(fā)生區(qū)域，DSP控制器輸出控制信息，控制智能化反孤島裝置的操作開關(guān)自動投入反孤島裝置，破壞非計劃孤島運行，同時將裝置信息、孤島容量、接入位置等信息上傳至運維管理系統(tǒng)，并將上述信息在液晶顯示器上顯示，供檢修人員現(xiàn)場查閱。
[0019]D)自動投入反孤島裝置后，檢查線路是否帶電，如果不帶電，表明非計劃孤島已被破壞，同時上傳孤島破壞信息，如果線路仍然帶電，裝置復(fù)位報警，重新投入本裝置，返回步驟C)繼續(xù)執(zhí)行。
[0020]E)執(zhí)行步驟D)后如果檢測到線路仍然帶電，表明裝置本身發(fā)生故障，報警輸出，提示檢修人員手動消除非計劃孤島。
[0021]本發(fā)明所達到的有益效果:本發(fā)明所述智能化反孤島裝置通過檢測模塊自動檢測、識別非計劃孤島，當(dāng)含分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的配電線路中有孤島發(fā)生時，智能化反孤島裝置能夠根據(jù)采集到的線路信息自動檢測、識別非計劃孤島運行，并自動報警，及時通知管理系統(tǒng)，消除檢修人員安全威脅；所述智能化反孤島裝置檢測到非計劃孤島發(fā)生時，通過DSP控制器控制反孤島裝置自動投切，斷開非計劃孤島，無需人工判斷，防止人為操作帶來的安全隱患；所述智能化反孤島裝置能夠通過液晶顯示器實時查看線路狀態(tài)、孤島信息和裝置動作信息；所述智能化反孤島裝置可通過組合方式，滿足接入大容量分布式光伏發(fā)電的配電網(wǎng)需求，提高了電網(wǎng)對分布式光伏的接納能力，提升了運維檢修的自動化水平。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的原理圖。
[0023]圖2是本發(fā)明孤島檢測識別流程圖。
[0024]圖3是本發(fā)明孤島破壞流程圖。
[0025]圖4是本發(fā)明在分布式光伏接入配變低壓母線端時的安裝位置示意圖。
[0026]圖5是本發(fā)明在分布式光伏接入380V配電分支箱時的安裝位置示意圖。
[0027]圖6本發(fā)明在分布式光伏接入220V/380V用戶配電箱時的安裝位置示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0029]如圖1所示，一種智能化反孤島裝置，其特征是，包括孤島檢測模塊、孤島識別模塊、孤島破壞模塊、孤島報警模塊和孤島傳輸模塊，所述孤島檢測模塊采集線路電壓和斷路器/開關(guān)的開入信號，所述孤島識別模塊將采集到的電壓信號和開關(guān)量信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，識別出線路中發(fā)生的非計劃孤島，所述孤島破壞模塊根據(jù)孤島識別信息控制反孤島裝置的自動投切，用于破壞非計劃孤島運行，所述孤島報警模塊當(dāng)識別出非計劃孤島和孤島發(fā)生區(qū)域時，及時報警，避免安全事故發(fā)生，所述孤島傳輸模塊為通過GPRS模塊將檢測到的孤島信息自動上傳至運維管理系統(tǒng)，并傳輸至液晶顯示器。
[0030]當(dāng)電網(wǎng)因故障、事故或停電檢修而斷電后，檢修人員需要對分布式光伏進線開關(guān)以上的線路進行檢修時，會斷開配變低壓側(cè)總開關(guān)，此時，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)可能會同周圍其他負荷功率匹配，引起孤島效應(yīng)發(fā)生，本裝置能夠根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)自動檢測識別線路中發(fā)生的非計劃孤島，控制操作開關(guān)自動投切，破壞非計劃孤島，保障檢修人員的人身安全。
[0031]如圖2及圖3所示，一種孤島自動檢測破壞方法，智能化反孤島裝置結(jié)合已有的低壓反孤島裝置，能夠自動檢測并識別非計劃孤島，當(dāng)存在非計劃孤島時，裝置能夠?qū)z測到的孤島信息自動上傳，并根據(jù)孤島識別信息控制裝置的自動投切，在孤島發(fā)生區(qū)域通過投入擾動負載，觸發(fā)光伏并網(wǎng)逆變器的欠壓保護，破壞分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的非計劃孤島運行。
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