CN103117554A - 智能rlc负载及防孤岛检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能RLC负载及防孤岛检测电路，所述电路包括：直流电源、逆变器、开关单元、RLC可调负载单元、波形记录仪、电网和ADAM控制器；所述逆变器的一侧与所述直流电源连接，另一侧与所述RLC可调负载单元和所述电网并联；所述波形记录仪分别测试所述逆变器和所述电网的电流波形；所述开关单元分别设置在所述逆变器、所述RLC可调负载单元和所述电网的导电通路上；所述ADAM控制器对所述开关单元进行控制。本发明提供的智能RLC负载及防孤岛检测电路，可准确地检测用户侧并网电源的防孤岛功能，检验用户侧并网电源防孤岛保护功能的优劣，满足VDE-0126、IEC62116等标准规范的技术要求。
Description
技术领域
本发明属于电力电源领域，具体涉及一种智能RLC负载及防孤岛检测电路。
背景技术
随着用户侧并网电源并网应用越来越多，对并网电源的检测和评估系统需求也相应增加。而孤岛效应是用户侧并网电源并网发电存在的一个主要问题，并网电源一旦处于孤岛运行状态时会产生非常严重的后果，例如会损坏负载端用户设备、会危及检修人员的人身安全或当没有消除孤岛效应时重新合闸导致不同步并网等等。因此，电网低压用户侧电源并网接入前必须检测电源的防孤岛能力。
IEEE Std.2000-929和UL1741等标准规定的要求，所有的并网逆变器必须具有防孤岛效应的功能。德国标准VDE-0126《Automatic disconnection devicebetween a generator and the public low voltage grid》、IEC62116《Test procedureof islanding prevention measures for utility-interconnected photovoltaic inverters》规定了并网设备防孤岛保护测试的初步方法和步骤。该测试标准核心内容在于规定了并网设备工作于最极端的条件，测试在该条件下并网接入设备是否具有防孤岛保护功能。
目前部分用户侧电源并网产品生产企业采用纯阻性负载模拟用户侧负荷及孤岛现象，测试产品性能。这种方法不能完全模拟实际负荷运行情况，不能全面彻底地检测电源的防孤岛性能。另外一种方法为采用电阻、电容、电感模拟用户侧的阻性、容性、感性负载，这种方法比纯阻性负载更接近实际负荷情况、增加了容性和感性模拟单元，但受限于负载的物理参数固定的情况，只能模拟实际负荷的若干个负载点，达不到VDE-0126、IEC62116等标准的要求。
申请号为CN201210023557.8、名称为一种改进的间歇性无功功率扰动孤岛检测方法的发明申请披露了一种孤岛检测方法，通过在无功扰动周期的初始时刻检测公共耦合点电压频率，计算出本周期所需引入的最小无功扰动量，从而检测孤岛的发生。但是该申请仍然使用物理参数固定的负载，仍然只能模拟实际负荷的若干个负载点，达不到VDE-0126、IEC62116等标准的要求。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种智能RLC负载及防孤岛检测电路，可准确地检测用户侧并网电源的防孤岛功能，检验用户侧并网电源防孤岛保护功能的优劣，满足VDE-0126、IEC62116等标准规范的技术要求。
为实现上述目的，本发明提供一种智能RLC负载及防孤岛检测电路，其改进之处在于，所述电路包括：直流电源、逆变器、开关单元、RLC可调负载单元、波形记录仪、电网和ADAM控制器；所述逆变器的一侧与所述直流电源连接，另一侧与所述RLC可调负载单元和所述电网并联；所述波形记录仪分别测试所述逆变器和所述电网的电流波形；所述开关单元分别设置在所述逆变器、所述RLC可调负载单元和所述电网的导电通路上；所述ADAM控制器对所述开关单元进行控制。
本发明提供的优选技术方案中，所述RLC可调负载单元，包括：依次连接的负载模块、可变环形变压器和温度熔断器。
本发明提供的第二优选技术方案中，所述负载模块包括：并联连接的可调电阻、可调电感和可调电容。
本发明提供的第三优选技术方案中，所述开关单元，包括：分别设置在所述逆变器、所述RLC可调负载单元和所述电网的导电通路上的k1、k2和k3。
本发明提供的第四优选技术方案中，ADAM控制器采用型号为ADAM5000的控制器。
与现有技术比，本发明提供的一种智能RLC负载及防孤岛检测电路，采用ADAM控制器控制RLC负载，达到快速自动检测防孤岛性能的目的。RLC负载的阻性、感性、容性负载独立控制，功率输出连续可靠，调节精度达到0.01kVA；电路的保护点不限于0.01kVA、30kVA和30kW等容量参数；连续可调负载(可调电阻、可调电感、可调电容)均通过可变环形变压器实现，即通过可变环形变压器调节元器件间的电压，以达到调节输出功率的作用。
附图说明
图1为智能RLC负载原理图。
图2为连续可调负载单元的示意图。
图3为控制器ADAM5000/485硬件连接图。
图4为防孤岛检测方法流程图。
图5为防孤岛保护功能测试电路的结构示意图。
具体实施方式
如若图5所示，一种智能RLC负载及防孤岛检测电路，包括：直流电源、逆变器、开关单元、RLC可调负载单元、波形记录仪、电网和ADAM控制器；所述逆变器的一侧与所述直流电源连接，另一侧与所述RLC可调负载单元和所述电网并联；所述波形记录仪分别测试所述逆变器和所述电网的电流波形；所述开关单元分别设置在所述逆变器、所述RLC可调负载单元和所述电网的导电通路上；所述ADAM控制器对所述开关单元进行控制。
如图2所示，所述RLC可调负载单元，包括：依次连接的负载模块、可变环形变压器和温度熔断器。
所述负载模块包括：并联连接的可调电阻、可调电感和可调电容。
所述开关单元，包括：分别设置在所述逆变器、所述RLC可调负载单元和所述电网的导电通路上的k1、k2和k3。
如图3所示，ADAM控制器采用型号为ADAM5000的控制器。
通过以下实施例对智能RLC负载及防孤岛检测电路作进一步描述。
智能RLC负载及防孤岛检测电路，用智能RLC谐波电路来模拟检测盲区，对用户侧并网电源防孤岛性能进行评估。设置RLC负载消耗的有功功率和无功功率与并网电源提供的有功无功相等，并且负载品质因数大于1。此时，并网电流几乎为0，电网停止供电，并网电源输出端电气量改变非常小，处于孤岛检测盲区。电网停电后，LC谐振电路可以保持频率和电压基本不变化，品质因数越高，频率和电压保持越稳定，这就使逆变器更难检测出孤岛效应。
智能RLC负载由阻性负载、感性负载、容性负载、可变环形变压器、控制器组成。智能RLC负载原理如图1所示，三相智能RLC负载每相可消耗0-10kVA，在额定负载点品质因数范围最大到1，可根据需要的有功无功值调节阻抗值。该智能负载可以以10W为一档近似于连续调节分别改变R、L和C消耗功率，实现多个工作点的需求，最终满足试验要求。
阻性负载用于调节有功消耗，分别设有6kW，3kW，1.5kW和0.75kW的档位，并有一连续可调电阻，每次可精确调节0.01kW。
感性负载用于调节无功消耗，分别设有12.3kVA，8kVA，4kVA，2kVA和1kVA的档位，并有一连续可调电感，每次可精确调节0.01kVA。由于感性负载在断开电源瞬间，贮存在电感中的能量将建立一个与原有的电压大小相同，方向相反的反电势。为了尽快消除该反电势，在电感元件旁并联一个电阻，作为电感元件在断开电源的瞬间的反电势的放电回路。该电阻选为正温度系数热敏电阻，在电流过大时，电阻阻值上升，迅速消耗完贮存在电感元件中的能量。
电容用于补充无功，分别设有9kVAr，6kvar，3kvar，1.5kvar和0.71kvar的档位，并有一连续可调电容，每次可精确调节0.01kvar。电容在断电瞬间，储存着大量的能量，所以需在电容旁并联一个电阻，组成电容元件在断开电源的瞬间的放电回路，提高系统的安全性和稳定性。
可调负载(可调电阻、可调电感、可调电容)均通过可变环形变压器实现，即通过可变环形变压器调节元器件间的电压，以达到调节输出功率的作用。此环形变压器的输入电压为230V，输出电压在0-260V可变。可变环形变压器上方增设了温度熔断器，以防止大电流或大电压对设备的损坏。电路图如图2所示。
控制器由ADAM-5000及其I/O模块组成组成。ADAM-5000可通过多通道I/O模块实现数据读取和控制过程，ADAM-5000集成了4个16通道的数字I/O模块ADAM-5055s、1个7通道的模拟量输入模块ADAM-5018及控制器
ADAM-5000/485。4个16通道的数字I/O模块ADAM-5055s分别接电阻R、电容C、电感L及逆变器和电网的控制开关。7通道的模拟量输入模块ADAM-5018接温度传感器。各模块通过屏蔽双绞线进行数据发送和接收，保证信号的传输更加稳定、可靠，并能抑制通讯线路上的噪音，具体硬件连接如图3所示。控制器ADAM-5000/485通过程序实现对整个RLC负载的自动调节。
防孤岛检测方法流程图如图4所示，它能独立完成RLC负载的调节，使逆变器输出有功功率Pe、无功功率Qe与RLC负载匹配。防孤岛检测试验电气连接图如图5所示，它是由直流电源、被测逆变器、本专利所述智能RLC负载、波形记录仪组成。通过直流电源模拟并网电源的特性曲线；本专利所述智能RLC负载模拟用户侧电能消耗；波形记录仪采用数字示波器，分别记录逆变器输出电流和并网电流信号，捕捉电网掉电到逆变器保护动作发生之间的时间，从而判断孤岛效应是否发生及评价逆变器的防孤岛保护性能。
需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。
Claims (5)
1.一种智能RLC负载及防孤岛检测电路，其特征在于，所述电路包括：直流电源、逆变器、开关单元、RLC可调负载单元、波形记录仪、电网和ADAM控制器；所述逆变器的一侧与所述直流电源连接，另一侧与所述RLC可调负载单元和所述电网并联；所述波形记录仪分别测试所述逆变器和所述电网的电流波形；所述开关单元分别设置在所述逆变器、所述RLC可调负载单元和所述电网的导电通路上；所述ADAM控制器对所述开关单元进行控制。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述RLC可调负载单元，包括：依次连接的负载模块、可变环形变压器和温度熔断器。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述负载模块包括：并联连接的可调电阻、可调电感和可调电容。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关单元，包括：分别设置在所述逆变器、所述RLC可调负载单元和所述电网的导电通路上的k1、k2和k3。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，ADAM控制器采用型号为ADAM5000的控制器。
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