CN102749593A - 一种分布式电源并网检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分布式电源并网检测系统，包括总控单元、模拟调度通信单元、电能质量扰动单元、电参量信号采集单元以及检测分析单元；总控单元控制并网检测按照指定项目依次进行并记录；模拟调度通信单元接收总控单元指令模拟主供电网的调度指令与分布式电源进行通信以便进行检测；电能质量扰动单元接收总控单元指令产生电压/频率/电流等的扰动；电参量信号采集单元采集并网点的电参量数据。通过将并网检测项目分为自动检测项目和人工检测项目，自动检测项目通过检测装置检测，再结合人工检测项目的结果检测出分布式电源是否符合接入区域供电网的规范要求，提供检测报告和检测建议结论供并网检测管理人员参考，提高工作效率。

Description

一种分布式电源并网检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种分布式电源并网检测系统。此外，本发明还涉及一种分布式电网并网检测方法。

背景技术

分布式电源(Distributed Generation，DG)是区别于传统集中发电、远距离传输和大互联网络的发电形式。DG通常指功率为数kW～50MW的小型模块式、分布在负荷附近、与环境兼容的独立电源，由电力部门、用户或第三方所有，以满足电力系统和用户的特定要求的发电设施。

从规模上讲，DG指的是任何安装分布在用户附近的小型发电设施，包含小型的传统发电机组、小型的燃气涡轮机等发电机，或利用可再生能源的微电源，主要包括风力发电、光伏发电、太阳热发电、生物质能发电、地热及海洋能发电等。

目前，我国智能电网建设正如火如荼的开展，分布式电源作为智能电网的重要组成部分也已在电力系统中大量应用。分布式电源并网对配电网的运行会带来巨大影响，主要包括以下几个方面：

a)对电压分布的影响；

b)对电能质量的影响；

c)对系统保护的影响；

d)对系统可靠性的影响；

e)对配电网故障恢复的影响；

鉴于分布式电源的并网对电网运行有如此大的影响，因此一个良好的分布式电网并网检测装置和方法至关重要。在分布式电源并网前必须按照检测要求逐项检测分布式电源的运行指标，并将检测结果与区域供电网的实际要求比对，做出最终是否负荷并网要求的判断。只有经过了并网检测，才能在分布式电源并网时保证电网的安全性、稳定性和经济性。

近年来，国内外对分布式电网并网的研究众多，但相关研究成果主要体现在分布式电源并网运行监测领域，通过专用的装置对并网中的分布式电源进行实时监测，监测项目主要为电能质量方面，当并网点的电能质量产生较大波动不符合要求时进行报警或切断分布式电源。其具体内容可参见中国专利CN200910109925.9“在配网终端中监控分布式电源的方法”和CN200910239646.4“分布式电源并网检测装置及方法”。

虽然上述方法可以用来在分布式电网并网运行是监测并网点的电能质量，但不能满足分布式电网并网检测关于“功率控制和电压调节检测、电压电流与频率响应特性检测、电能质量检测、分布式电源启停对电网影响检测”以及前文所述人工检测项目的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式电源并网检测系统和检测方法。

为实现上述发明目的所采用的检测系统包括总控单元、模拟调度通信单元、电能质量扰动单元、电参量信号采集单元以及检测分析单元；

所述总控单元控制并网检测按照指定项目依次进行并记录；

所述模拟调度通信单元接收总控单元指令模拟主供电网的调度指令与分布式电源进行通信以便进行检测；

所述电能质量扰动单元接收总控单元指令产生电压/频率/电流等的扰动；

所述电参量信号采集单元采集并网点的电参量数据；所述检测分析系统对检测结果数据进行逐项分析比对，给出检测结果和检测报告，并可对检测项目和参数实施管理。

为实现上述发明目的所采用的检测方法是将并网检测项目分为自动检测项目和人工检测项目，自动检测项目通过检测装置检测，人工检测项目由检测人得出结果后录入检测系统，包括以下步骤：

A.检测分布式电源并网的人工检测项目；

B.通过专用检测装置在分布式电源并网点进行自动检测项目的检测，收集分布式电源运行特性数据，保存成专用特性文件；

C.将人工检测项目的结果和特性文件输入并网检测系统进行分析，得出各项评分和检测结果；

D.并网检测系统根据检测结果和检测报告模板文件生成检测报告，给出检测的建议结论。

本发明通过将并网检测项目分为自动检测项目和人工检测项目，自动检测项目通过检测装置检测，再结合人工检测项目的结果检测出分布式电源是否符合接入区域供电网的规范要求，并提供标准格式的检测报告和检测建议结论供并网检测管理人员参考，大大提高工作效率。

附图说明

图1是分布式电源并网检测系统的原理框图；

图2是分布式电源并网检测方法的原理框图；

图3是总控单元内部模块图；

图4是模拟调度通信单元、电能质量扰动单元、电参量信号采集单元内部模块图；

图5是检测分析系统内部模块图；

图6是分布式电源并网检测系统的检测流程图。

实施例1

结合图1，分布式电源并网检测系统包括总控单元10、模拟调度通信单元20、电能质量扰动单元30、电参量信号采集单元40以及检测分析单元50；

所述总控单元10控制检测按照指定项目依次进行并记录，生成包含检测进度和检测结果的特性文件；

所述模拟调度通信单元20接收总控单元10指令模拟主供电网的调度指令与分布式电源进行通信以便进行检测；

所述电能质量扰动单元30接收总控单元10指令产生电压/频率/电流等的扰动；

所述电参量信号采集单元40接收总控单元10指令采集并网点的电参量数据；

所述检测分析单元50对检测结果数据进行逐项分析比对，给出检测结果和检测报告，并对检测项目和参数实施管理。

如图3所示，所述总控单元10包括检测控制模块11、检测项目管理模块12、采样处理控制模块13、检测数据存储模块14、以太网接口模块15、USB接口模块16、按钮模块17、人机界面模块18；

所述检测控制模块11作为检测系统的神经中枢从检测项目管理模块12获取检测项目并根据检测项目向其他模块发送指令，逐一完成各个检测项目；

所述检测项目管理模块12，管理所有待检测项目和已检测项目，向检测控制模块11提供下一个待检测项目；

所述采样处理控制模块13根据检测项目的要求从电参量信号采集单元40中采集电流、电源、频率等模拟信号并进行分析计算，得出功率、功率因数、谐波、直流分量等数据；

所述检测数据存储模块14将采样处理控制模块13的结果以指定特性文件的形式保存到存储器中；

所述以太网接口模块15管理检测装置的以太网接口，可以接受部署在上位机上的检测分析单元50的管理设置命令，在检测开始后实时地向上位机反馈检测进度和检测结果。

所述USB接口模块16管理检测装置的USB接口，接受使用USB设备中的从上位机系统上的检测分析单元50获取检测项目配置信息，也可将检测结果的特性文件写入USB设备中。

所述按钮模块17至少包括上下左右四个方向键、Enter键、Cancel键、菜单键、启动键、停止键；

所述人机界面模块18显示检测进度和检测状态，以及反映检测控制模块11对按钮的响应界面。

如图3所示，所述模拟调度通信单元20包括通讯模块23、帧组码模块21、帧解码模块22；

所述通讯模块23负责检测系统与分布式电源直接的信息通讯；

所述帧组码模块21负责将调度命令组码成指定的命令数据帧；

所述帧解码模块22负责将分布式电源的反馈结果数据解析出来。

所述电能指令扰动单元30包括电压扰动器31、电流扰动器33、频率扰动器32和扰动电源34；

所述电压扰动器31根据检测控制模块11命令产生指定的电压扰动；

所述电流扰动器33根据检测控制模块11命令产生指定的电流扰动；

所述频率扰动器32根据检测控制模块命令产生指定的频率扰动；

所述扰动电源34向并网点提高电压或增大电流，其额定功率根据待检测分布式电源的额定功率确定。

所述电参量信号采集单元40包括电压互感器41和电流互感器42；

所述电压互感器41将并网点的高电压转换为便于测量的低电压并给出数字化的电压数据；

所述电流互感器42将并网点的大电流转换为便于测量的小电流并给出数字化的电流数据。

如图5所示，所述检测分析单元50包括检测项目管理模块51、标准参数管理模块52、检测装置交互模块53、特性文件分析模块54、人工检测录入模块55、检测结果评分模块56、检测报告生成模块57；

所述检测项目管理模块51，管理所有针对分布式电源的检测项目，包括自动检测项目和人工检测项目，可以新增修改删除检测项目，并可针对制定的分布式电源选择检测项目的组合；

所述标准参数管理模块52管理每个检测项目的标准要求；

所述检测装置交互模块53与检测装置硬件系统通信，设定检测项目，获取自动检测项目的特性文件；

所述特性文件分析模块54分析检测装置自动检测得到的分布式电源运行特性文件，得出自动检测项目的检测进度和检测结果；

所述人工检测录入模块55录入人工检测项目的检测结果；

所述检测结果评分模块56设定每个检测项目的分值，根据检测项目的结果评分并计算总分；

所述检测报告生成模块57设定检测报告模板，并根据自动检测项目和人工检测项目的结果按照检测报告模板的格式生成检测报告。

实施例2

结合图2，所述检测方法将并网检测项目分为自动检测项目和人工检测项目，自动检测项目通过检测装置检测，人工检测项目由检测人得出结果后录入检测系统，包括以下步骤：

A.检测分布式电源并网的人工检测项目；

B.通过专用检测装置在分布式电源并网点进行自动检测项目的检测，收集分布式电源运行特性数据，保存成专用特性文件；

C.将人工检测项目的结果和特性文件输入并网检测系统进行分析，得出各项评分和检测结果；

D.并网检测系统根据检测结果和检测报告模板文件生成检测报告，给出检测的建议结论。

所述功率控制检测，其方法为，调度指令至少包括进将分布式电源输出的有功功率控制为额定功率的25%、50%、75%和100%。所述电压调节控制检测，其方法为向分布式电源发送指定功率因数的调度指令，然后由电参量信号采集单元采集调度指令发出后并网点的电参量变化情况并交由总控单元处理保存。

电能质量扰动命令中包含电流/电压/频率扰动的变化量、变化率和持续时间，并由此可进行分布式电源的低电压穿越能力检测。

所述电压扰动器通过可调节串联分压电阻降低并网点的电压，提高并网点的电压时通过扰动电源和并联分流电阻同步作用，提高并网点的电压，保证电流可以不改变；

所述电流扰动器通过可调节的并联分流电阻减小并网点的电流，通过扰动电源增大并网点的电流；

所述频率扰动器通过变频器增大或减小并网点的电压变化频率。本发明通过将并网检测项目分为自动检测项目和人工检测项目，自动检测项目通过检测装置检测，再结合人工检测项目的结果检测出分布式电源是否符合接入区域供电网的规范要求，并提供标准格式的检测报告和检测建议结论供并网检测管理人员参考，大大提高工作效率。

以下结合附图对系统工作原理和流程作简要说明：

最初，由分布式电源并网检测人员分析确定需要进行的检测项目，并将检测项目输入检测分析单元50，设定检测参数和标准要求。通过检测项目管理模块51管理所有检测项目，通过检测参数设置模块52设置各项检测参数。

如果是人工检测项目，则由人工判断各项检测的结果；如果是自动检测项目，检测分析单元50生成特定格式的检测配置文件，通过检测装置交互模块53和检测系统的USB接口模块16将检测配置文件导入检测系统。

当检测人员通过检测装置的按钮模块17将检测系统启动后，检测控制模块11从检测项目管理模块12中获取下一个自动检测项目。如果已全部完成则进入收尾流程。如果未完成的检测项目，则判断检测项目的类型。

如果是功率控制或启停检测，检测控制模块11向模拟调度通信单元20发出生成调度命令请求。调度通信单元20判断具体命令，由帧组码模块21根据待检测分布式电源系统的调度接口生成具体调度指令或直接提供预先设置的调度指令，通讯模块23将调度指令发送给分布式电源，并在分布式电源反馈后通知检测控制模块11。检测控制模块11控制电参量信号采集单元40，由电压互感器41和电流互感器42，采集并网点处的实时电压电流数字信号，由采样处理控制模块13按照采样频率处理原始电压电流数据生成电参量数据，然后将这些电参量数据送至检测数据存储模块14，存储至特性文件中。电参量数据至少包括分布式电源的谐波电流分量、电压偏差、电压波动值与闪变频率、电压不平衡度、直流分量比例。

以太网接口模块15将实时检测进度和状态发送至人机界面模块18和检测分析单元50。

如果是电压电流频率响应特性检测，则由检测控制模块11，通过电能质量扰动单元在并网点产生特定扰动，再通过与功率控制或启停检测同样的检测结果处理流程处理。

对于电压扰动，则通过电压扰动器31进行，如果是降压扰动则通过可自动调节的串联分压电阻降低并网点电压，如果是增压扰动则通过扰动电源34和并联分流电阻使并网点电压升高，电流可以保持不变。

对于频率扰动，则通过频率扰动器32产生频率扰动，主要通过变频器增大或减小并网点的频率。

对于电流扰动，通过电流扰动器33进行，如果是减小电流的扰动则通过可自动调节的并联分流电阻减小并网点的电流，如果是增大电流的扰动则通过扰动电源34增大并网点的电流。

如果是电能质量检测，则直接通过与前面功率控制检测相同的结果处理方式进行。

在一项检测完成后，检测控制模块11检查按钮模块17是否已要求中断检测，如是则进入收尾流程，如否则循环检测下一检测项目。

下面所述为收尾流程。在人工检测项目和自动检测项目都完成后，将特性文件和人工检测项目的结果输入检测分析单元50，由特性文件分析模块54分析特性文件的数据结合人工检测录入模块55录入的人工检测结果，分析处理全部检测项目，然后由检测结果评分模块56根据设定的分值和检测要求的对比为每项检测评分，最终由检测报告生成模块57按照检测报告模板生成检测报告。

Claims (11)

1.一种分布式电源并网检测系统，其特征在于：所述检测系统包括总控单元（10）、模拟调度通信单元（20）、电能质量扰动单元（30）、电参量信号采集单元（40）以及检测分析单元（50）；

所述总控单元（10）控制检测按照指定项目依次进行并记录，生成包含检测进度和检测结果的特性文件；

所述模拟调度通信单元（20）接收总控单元（10）指令模拟主供电网的调度指令与分布式电源进行通信以便进行检测；

所述电能质量扰动单元（30）接收总控单元（10）指令产生电压/频率/电流等的扰动；

所述电参量信号采集单元（40）接收总控单元（10）指令采集并网点的电参量数据；

所述检测分析单元（50）对检测结果数据进行逐项分析比对，给出检测结果和检测报告，并对检测项目和参数实施管理。

2.根据权利要求1所述的分布式电源并网检测系统，其特征在于：所述总控单元（10）包括检测控制模块（11）、检测项目管理模块（12）、采样处理控制模块（13）、检测数据存储模块（14）、以太网接口模块（15）、USB接口模块（16）、按钮模块（17）、人机界面模块（18）；

所述检测控制模块（11）作为检测系统的神经中枢从检测项目管理模块（12）获取检测项目并根据检测项目向其他模块发送指令，逐一完成各个检测项目；

所述检测项目管理模块（12），管理所有待检测项目和已检测项目，向检测控制模块（11）提供下一个待检测项目；

所述采样处理控制模块（13）根据检测项目的要求从电参量信号采集单元（40）中采集电流、电源、频率等模拟信号并进行分析计算，得出功率、功率因数、谐波、直流分量等数据；

所述检测数据存储模块（14）将采样处理控制模块（13）的结果以指定特性文件的形式保存到存储器中；

所述以太网接口模块（15）管理检测装置的以太网接口，可以接受部署在上位机上的检测分析单元（50）的管理设置命令，在检测开始后实时地向上位机反馈检测进度和检测结果。

所述USB接口模块（16）管理检测装置的USB接口，接受使用USB设备中的从上位机系统上的检测分析单元（50）获取检测项目配置信息，也可将检测结果的特性文件写入USB设备中。

所述按钮模块（17）至少包括上下左右四个方向键、Enter键、Cancel键、菜单键、启动键、停止键；

所述人机界面模块（18）显示检测进度和检测状态，以及反映检测控制模块（11）对按钮的响应界面。

3.根据权利要求1所述的分布式电源并网检测系统，其特征在于：所述模拟调度通信单元（20）包括通讯模块（23）、帧组码模块（21）、帧解码模块（22）；

所述通讯模块（23）负责检测系统与分布式电源直接的信息通讯；

所述帧组码模块（21）负责将调度命令组码成指定的命令数据帧；

所述帧解码模块（22）负责将分布式电源的反馈结果数据解析出来。

4.根据权利要求1所述的分布式电源并网检测装置，其特征在于：所述电能指令扰动单元（30）包括电压扰动器（31）、电流扰动器（33）、频率扰动器（32）和扰动电源（34）；

所述电压扰动器（31）根据检测控制模块（11）命令产生指定的电压扰动；

所述电流扰动器（33）根据检测控制模块（11）命令产生指定的电流扰动；

所述频率扰动器（32）根据检测控制模块命令产生指定的频率扰动；

所述扰动电源（34）向并网点提高电压或增大电流，其额定功率根据待检测分布式电源的额定功率确定。

5.根据权利要求1所述的分布式电源并网检测系统，其特征在于：所述电参量信号采集单元（40）包括电压互感器（41）和电流互感器（42）；

所述电压互感器（41）将并网点的高电压转换为便于测量的低电压并给出数字化的电压数据；

所述电流互感器（42）将并网点的大电流转换为便于测量的小电流并给出数字化的电流数据。

6.根据权利要求1所述的分布式电源并网检测系统，其特征在于：所述检测分析单元（50）包括检测项目管理模块（51）、标准参数管理模块（52）、检测装置交互模块（53）、特性文件分析模块（54）、人工检测录入模块（55）、检测结果评分模块（56）、检测报告生成模块（57）；

所述检测项目管理模块（51），管理所有针对分布式电源的检测项目，包括自动检测项目和人工检测项目，可以新增修改删除检测项目，并可针对制定的分布式电源选择检测项目的组合；

所述标准参数管理模块（52）管理每个检测项目的标准要求；

所述检测装置交互模块（53）与检测装置硬件系统通信，设定检测项目，获取自动检测项目的特性文件；

所述特性文件分析模块（54）分析检测装置自动检测得到的分布式电源运行特性文件，得出自动检测项目的检测进度和检测结果；

所述人工检测录入模块（55）录入人工检测项目的检测结果；

所述检测结果评分模块（56）设定每个检测项目的分值，根据检测项目的结果评分并计算总分；

所述检测报告生成模块（57）设定检测报告模板，并根据自动检测项目和人工检测项目的结果按照检测报告模板的格式生成检测报告。

7.一种分布式电源并网检测方法，其特征在于：所述检测方法将并网检测项目分为自动检测项目和人工检测项目，自动检测项目通过检测装置检测，人工检测项目由检测人得出结果后录入检测系统，包括以下步骤：

A.检测分布式电源并网的人工检测项目；

B.通过专用检测装置在分布式电源并网点进行自动检测项目的检测，收集分布式电源运行特性数据，保存成专用特性文件；

C.将人工检测项目的结果和特性文件输入并网检测系统进行分析，得出各项评分和检测结果；

D.并网检测系统根据检测结果和检测报告模板文件生成检测报告，给出检测的建议结论。

8.根据权利要求7所述的分布式电源并网检测方法，其特征在于：所述人工检测项目至少包括分布式电源总容量与供电区域最大负荷的比值、分布式电源并网点短路电流与其额定电流的比值、分布式电源的功率与待并入的电网电压等级、设备和人身安全检测、安全标识检测、继电保护与安全自动装置检测、通信与信息提供能力检测、电能计量检测、通用性能检测；

所述分布式电源自动检测项目至少包括功率控制和电压调节检测、电压电流与频率响应特性检测、电能质量检测、分布式电源启停对电网影响检测。

9.根据权利要求8所述的分布式电源并网检测方法，其特征在于：所述功率控制检测，由总控单元向模拟调度通讯单元发送命令，模拟调度通讯单元向分布式电源发送功率控制调度指令，电参量信号采集单元采集功率控制指令发出后并网点的电参量变化情况并交由总控单元处理保存；

所述功率控制检测，具体步骤是调度指令至少包括进将分布式电源输出的有功功率控制为额定功率的25%、50%、75%和100%。所述电压调节控制检测，其方法为向分布式电源发送指定功率因数的调度指令，然后由电参量信号采集单元采集调度指令发出后并网点的电参量变化情况并交由总控单元处理保存。

10.根据权利要求9所述的分布式电源并网检测方法，其特征在于：所述电压电流与频率响应特性检测，其方法为，模拟调度控制单元向电能质量扰动单元发送电压/电流/频率扰动命令，电能质量扰动单元根据命令产生电压/电流/频率扰动，由电参量信号采集单元采集扰动命令执行后并网点的电参量变化情况并交由总控单元处理保存。

11.根据权利要求9所述的分布式电源并网检测方法，其特征在于：所述电能质量检测，其方法为，由电参量信号采集单元持续采集并网点的电参量变化情况并交由总控单元处理保存；所述持续采集时间至少为24小时，并可由检测分析系统设定；由总控单元向模拟调度通讯单元发送命令，模拟调度通讯单元向分布式电源发送启停指令，电参量信号采集单元采集启停指令发出后并网点的电参量变化情况并交由总控单元处理保存。

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