CN103545931B - 一种分布式光伏发电并网接口装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分布式光伏发电并网接口装置，所述装置包括控制保护模块、运算控制模块、数据采集模块和通信模块；分布式光伏发电并网接口装置中运算控制模块分别与控制保护模块、数据采集模块和通信模块相连接；所述运算控制模块获取通信模块、数据采集模块信息，通过控制保护模块对并网开关进行通断控制。本发明克服传统保护配置复杂、配合困难、保护灵敏度低、抗干扰能力差、布局分散、控制目标多、管理复杂等缺点，有效提高了电网对分布式光伏发电运维管理，同时大大减小了分布式光伏发电对电网的影响，积极推动了分布式光伏发电健康、有序的发展。
Description
技术领域
本发明属于光伏发电技术，具体将涉及一种分布式光伏发电并网接口装置。
背景技术
分布式电源一般可定义为：利用分散式资源，装机规模小，位于用户附近，通过10kV及以下电压等级接入的可再生能源、资源综合利用和能量梯级利用多联供发电设施。主要包括风能、太阳能、生物质能、水能、潮汐能、海洋能等可再生能源发电，以及余热、余压和废气利用发电和小型天然气冷热电多联供等。分布式光伏发电是分布式电源一种有效的利用型式，是指位于用户附近，所发电能就地利用，以10kV及以下电压等级接入电网，且单个并网点装机容量不超过6MW的光伏发电项目。
分布式光伏并网发电将成为大电网的有益补充，但当分布式光伏发电无序接入、无序运行、无序管理时，将会对电网造成一系列不利影响，因此需要规范分布式光伏发电接入电网运行控制技术，分布式光伏发电并网接口装置将有效解决上述问题。目前，国内外对分布式电源并网发电接口装置已开展了部分研究工作，而针对分布式光伏发电的特点，还未专门开展分布式光伏发电并网接口装置的研究工作，现将技术现状归结以下几点：
（1）目前，提出的分布式电源并网接口装置适用范围没有明确定义，分布式发电系统的容量为5kW、10kW、50kW等，电压等级包括380V、10kV等。而针对分布式光伏发电装置对电网的影响和电网调度部门对分布式光伏发电管理的要求，对于小容量、低电压并网的分布式光伏发电项目，只需对分布式光伏发电单元本身规定一定的技术要求，无需专门配备相应的并网接口装置。
（2）目前，提出的分布式电源并网接口装置包含分布电源并网开关，装置既有一次设备的开关装置、又有二次装置的测控功能。而目前对于分布式光伏发电并网项目面临诸多已有项目的改造工程，而如果接口装置要求单独配备并网开关，将与原来的并网开关形成资源浪费。
（3）目前，提出的分布式电源并网接口装置包含智能电表计量装置，该装置通过内部的电表计量装置，将计量信息上传的电网公司相应部门。对于电力系统中的计量装置有明确规定，其产权归电网运营公司所有，而并网接口装置最终产权将归发电业主所有，因此在并网接口装置配备电能计量装置存在诸多问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种分布式光伏发电并网接口装置。用于对公共连接点处并网开关和分布式光伏发电运行的控制，具备分布式光伏控制保护模块、运算控制模块、数据采集模块和通信模块。目的在于实现分布式光伏发电装置友好接入电网，积极推进了分布式光伏发电的快速发展。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种分布式光伏发电并网接口装置，其改进之处在于，所述装置包括控制保护模块、运算控制模块、数据采集模块和通信模块；
分布式光伏发电并网接口装置中运算控制模块分别与控制保护模块、数据采集模块和通信模块相连接；所述运算控制模块获取通信模块、数据采集模块信息，通过控制保护模块对并网开关进行通断控制。
优选的，所述分布式光伏发电并网接口装置与电网、光伏发电装置和电力调度机构相连接。
优选的，所述通信模块中通信接口与光伏发电装置中光伏发电监控模块通信，用于对光伏发电装置的监控；
所述通信模块中通信接口与计量电表通信，用于获取光伏发电的计量信息；
所述通信模块中通信接口与电力调度机构通信，用于接收电力调度机构指令的同时将光伏发电装置的信息上传至电力调度机构。
进一步地，所述通信接口采用以太网接口型式与光伏发电监控模块通信，通信规约采用DL/T 634.5105协议；
所述通信接口采用RS485接口型式与计量电表通信，通信规约采用Modbus协议；
所述通信接口采用以太网接口型式与电力调度机构通信，通信规约采用DL/T634.5105协议。
优选的，所述数据采集模块通过CT和PT采集电网侧和光伏发电侧信息。
优选的，所述控制保护模块包括过/欠压保护单元、过/欠频保护单元、电流速断保护单元和两段过电流保护单元，用于并网接口装置逆功率报警及跳闸功能。
进一步地，所述控制保护模块包括
数据采集模块采集光伏发电装置电网侧电压信号，三相电压中的任何一相超过设定的过压保护门限值时，或低于设定的欠压保护门限值时，通过控制保护模块控制并网开关断开；
所述数据采集模块采集光伏发电装置电网侧频率信号，电网频率超过设定的过频保护门限值时，或低于设定的欠频保护门限值时，通过控制保护模块控制并网开关断开；
所述数据采集模块采集光伏发电装置入网功率，当系统注入电网的功率超过设定的功率保护门限值，通过控制保护模块控制并网开关断开。
优选的，所述运算控制模块包括
启/停控制单元，用于控制分布式光伏发电启/停及公共连接点并网开关分断；
功率控制单元，用于通过光伏发电监控模块控制分布式光伏发电进行有功功率与无功功率调节。
进一步地，所述启/停控制单元包括
所述通信模块与电力调度机构通信，接收电力调度机构下达的调度指令，运算控制模块判断电力调度机构下达指令；
启动指令，通过控制保护模块控制并网开关闭合，通过光伏发电监控装置控制光伏并网逆变器启动；
关机指令，通过光伏发电监控模块控制光伏并网逆变器停机，通过控制保护模块控制并网开关断开。
进一步地，所述功率控制单元包括
所述数据采集模块采集光伏发电装置注入电网功率，通过通信接口与电力调度机构通信获取电力调度机构光伏发电装置有功功率设定值，运算控制模块判断光伏系统有功功率是否超过设定有功功率门限值；
注入功率超过设定功率值时，分布式光伏发电并网接口装置通过监控模块设定光伏并网逆变器最大有功功率的限值；
注入功率低于设定功率值时，分布式光伏发电并网接口装置通过监控模块设定光伏并网逆变器的无功功率。
优选的，所述数据采集模块包括采集电压、电流、有功功率、无功功率、电量和开关状态信息。
与现有技术比，本发明的有益效果为：
1、本发明应用于直接接入公共电网的分布式光伏发电项目，通过对接口装置的安全保护功模块设计，可实现系统的安全稳定运行，有效克服传统保护配置复杂、配合困难、保护灵敏度低、抗干扰能力差等缺点。
2、本发明应用于接入用户内部的分布式光伏发电项目，通过对接口装置运算控制模块设计，可有效抑制分布式光伏发电对电网的影响，提高电网对分布式光伏发电装置的可控性。
3、本发明将分布式光伏发电的运行控制、数据采集与通信集于一体，有利于电网运行人员对分布式光伏发电的统一管理有优化调度，克服了分布式光伏发电装置布局分散、控制目标多、管理复杂等缺点。
4、本发明与分布式光伏发电的监控模块无缝对接，在满足电网运行要求的情况下，可实现分布式光伏发电友好接入电网、安全稳定运行。
5、本发明将将分布式光伏控制保护、运行控制、数据采集与通信基于一体设计，有效提高了电网对分布式光伏发电运维管理，同时大大减小了分布式光伏发电对电网的影响，积极推动了分布式光伏发电健康、有序的发展。
附图说明
图1为本发明提供的分布式光伏发电并网接口装置接入方式图。
图2为本发明提供的分布式光伏发电并网接口装置原理图。
图3为本发明提供的分布式光伏发电并网接口装置保护流程图。
图4为本发明提供的分布式光伏发电并网接口装置运行控制流程图。
图5为本发明提供的分布式光伏发电并网接口装置通信接口及通信规约。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
由并网接口装置的定义可知，该装置为一个分布式光伏发电的测控终端装置，当分布式光伏发电装置部配备监控系统，或监控系统不满足技术要求时，对于通过10（6）kV电压等级直接接入公共电网的分布式光伏发电装置，应在并网点配置并网接口装置；对于内部含分布式光伏发电装置的10（6）kV电压等级用户，宜在用户进线开关处配置并网接口装置。
如图1所示，本发明一种分布式光伏发电并网接口装置在分布式光伏发电中的安装位置系统原理。
分布式光伏发电并网接口装置包括控制保护模块、运算控制模块、数据采集模块和通信模块；
分布式光伏发电并网接口装置中运算控制模块分别与控制保护模块、数据采集模块和通信模块相连接；分布式光伏发电并网接口装置的运算控制模块综合考虑通信模块、数据采集模块获取的信息，在满足条件时通过控制保护模块实现对并网开关的通断控制。
所述分布式光伏发电并网接口装置与电网、光伏发电装置和电力调度机构相连接。
分布式光伏发电并网接口装置利用一个通信接口与光伏发电监控模块通信，通过发电装置的监控模块实现对光伏发电装置的监控，利用一个通信接口与计量电表通信，进而获取光伏发电的计量信息，利用一个通信接口与电力调度机构通信，接收电力调度机构指令的同时将光伏发电装置的必要信息上传至电力调度机构；分布式光伏发电并网接口装置的数据采集模块通过CT和PT采集电网侧和发电侧必要的信息。
如图2所示，本发明一种分布式光伏发电并网接口装置用于对公共连接点处并网开关和分布式光伏发电运行的控制，具体包括控制保护模块、运算控制模块、数据采集模块与通信模块。
控制保护模块：
如图3所示，为保证分布式光伏发电安全并网运行，要求其并网接口装置具备一定的保护功能，并网接口装置的控制保护功能主要包括过/欠压保护、过/欠频保护、电流速断保护、两段过电流保护、对于设计为全部自发自用的分布式光伏发电项目，用于并网接口装置逆功率报警及跳闸功能。
具体为：
分布式光伏发电并网接口装置通过数据采集模块采集光伏发电装置电网侧电压信号，当三相电压中的任何一相超过设定的过压保护门限值时，或低于设定的欠压保护门限值时，分布式光伏发电并网接口装置通过控制保护模块控制并网开关断开。
分布式光伏发电并网接口装置通过数据采集模块采集光伏发电装置电网侧频率信号，当电网频率超过设定的过频保护门限值时，或低于设定的欠频保护门限值时，分布式光伏发电并网接口装置通过控制保护模块控制并网开关断开。
分布式光伏发电并网接口装置通过数据采集模块采集光伏发电装置入网功率，当系统注入电网的功率超过设定的功率保护门限值，同时该光伏发电装置设计为自发自用项目，分布式光伏发电并网接口装置通过控制保护模块控制并网开关断开。
分布式光伏发电并网接口装置通过数据采集模块采集电网的电压、频率以及并网功率均不满足上述要求时，分布式光伏发电并网接口装置通过控制保护模块控制并网开关闭合。
运算控制模块：
如图4所示，为实现分布式光伏并网发电的可控性，要求分布式光伏发电并网接口装置具备一定的运行控制功能：
启/停控制：分布式光伏发电并网接口装置具备根据电网调度机构指令，控制分布式光伏发电启/停及公共连接点并网开关分断的能力；
有功功率与无功功率调节：分布式光伏发电并网接口装置具备接收电网调度机构有功功率和无功功率调节指令，通过光伏发电监控模块控制分布式光伏发电进行有功功率与无功功率调节的能力。
具体为：
分布式光伏发电并网接口装置通过通信模块与电力调度机构通信，接收电力调度机构下达的调度指令，运算控制模块首先判断电力调度机构是否下达系统启动指令；
如果指令为启动指令，首先通过控制保护模块控制并网开关闭合，然后通过光伏发电监控模块控制光伏并网逆变器启动；
如果电力调度机构下达的指令为关机指令，首先通过光伏发电监控模块控制光伏并网逆变器停机，然后通过控制保护模块控制并网开关断开。
分布式光伏发电并网接口装置通过数据采集模块采集光伏发电装置注入电网功率，同时通过通信接口与电力调度机构通信获取电力调度机构关于光伏发电装置有功功率设定值，运算控制模块判断光伏系统有功功率是否超过设定有功功率门限值；
当注入功率超过设定功率值时，分布式光伏发电并网接口装置通过光伏发电监控模块设定光伏并网逆变器最大有功功率的限值；
注入功率超低于设定功率值时，分布式光伏发电并网接口装置通过光伏发电监控模块设定光伏并网逆变器的无功功率。
数据采集模块与通信模块：
如图5所示，分布式光伏发电并网接口装置应具备采集公共连接点信息的能力，提供的信息应至少包括：电压、电流、有功功率、无功功率、电量和开关状态；
分布式光伏发电并网接口装置具备相应的通信接口，用于与光伏发电监控模块（或光伏发电装置）、计量电表、电网调度机构进行通信。
具体为：
分布式光伏发电并网接口装置的通信模块与光伏发电监控模块通信，通信接口采用以太网接口型式，通信规约采用DL/T 634.5105协议；
分布式光伏发电并网接口装置的通信模块与光伏发电装置通信，通信接口采用RS485接口型式，通信规约采用Modbus协议；
分布式光伏发电并网接口装置的通信模块与计量电表通信，通信接口采用RS485接口型式，通信规约采用Modbus协议；
分布式光伏发电并网接口装置的通信模块与电力调度机构通信，通信接口采用以太网接口型式，通信规约采用DL/T 634.5105协议。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种分布式光伏发电并网接口装置，其特征在于，所述装置包括控制保护模块、运算控制模块、数据采集模块和通信模块；
分布式光伏发电并网接口装置中运算控制模块分别与控制保护模块、数据采集模块和通信模块相连接；所述运算控制模块获取通信模块、数据采集模块信息，通过控制保护模块对并网开关进行通断控制；
所述分布式光伏发电并网接口装置与电网、光伏发电装置和电力调度机构相连接；
所述通信模块中通信接口与光伏发电装置中光伏发电监控模块通信，用于对光伏发电装置的监控；
所述通信模块中通信接口与计量电表通信，用于获取光伏发电的计量信息；
所述通信模块中通信接口与电力调度机构通信，用于接收电力调度机构指令的同时将光伏发电装置的信息上传至电力调度机构；
所述数据采集模块通过CT和PT采集电网侧和光伏发电侧信息；
所述控制保护模块包括过/欠压保护单元、过/欠频保护单元、电流速断保护单元和两段过电流保护单元，用于并网接口装置逆功率报警及跳闸功能。
2.如权利要求1所述的一种分布式光伏发电并网接口装置，
所述通信接口采用以太网接口型式与光伏发电监控模块通信，通信规约采用DL/T634.5105协议；
所述通信接口采用RS485接口型式与计量电表通信，通信规约采用Modbus协议；
所述通信接口采用以太网接口型式与电力调度机构通信，通信规约采用DL/T634.5105协议。
3.如权利要求1所述的一种分布式光伏发电并网接口装置，其特征在于，所述控制保护模块包括
数据采集模块采集光伏发电装置电网侧电压信号，三相电压中的任何一相超过设定的过压保护门限值时，或低于设定的欠压保护门限值时，通过控制保护模块控制并网开关断开；
所述数据采集模块采集光伏发电装置电网侧频率信号，电网频率超过设定的过频保护门限值时，或低于设定的欠频保护门限值时，通过控制保护模块控制并网开关断开；
所述数据采集模块采集光伏发电装置入网功率，当系统注入电网的功率超过设定的功率保护门限值，通过控制保护模块控制并网开关断开。
4.如权利要求1所述的一种分布式光伏发电并网接口装置，其特征在于，所述运算控制模块包括
启/停控制单元，用于控制分布式光伏发电启/停及公共连接点并网开关分断；
功率控制单元，用于通过光伏发电监控模块控制分布式光伏发电进行有功功率与无功功率调节。
5.如权利要求4所述的一种分布式光伏发电并网接口装置，其特征在于，所述启/停控制单元包括
所述通信模块与电力调度机构通信，接收电力调度机构下达的调度指令，运算控制模块判断电力调度机构下达指令；
启动指令，通过控制保护模块控制并网开关闭合，通过光伏发电监控模块控制光伏并网逆变器启动；
关机指令，通过光伏发电监控模块控制光伏并网逆变器停机，通过控制保护模块控制并网开关断开。
6.如权利要求4所述的一种分布式光伏发电并网接口装置，其特征在于，所述功率控制单元包括
所述数据采集模块采集光伏发电装置注入电网功率，通过通信接口与电力调度机构通信获取电力调度机构光伏发电装置有功功率设定值，运算控制模块判断光伏系统有功功率是否超过有功功率设定值；
注入功率超过有功功率设定值时，分布式光伏发电并网接口装置通过监控模块设定光伏并网逆变器最大有功功率的限值；
注入功率低于有功功率设定值时，分布式光伏发电并网接口装置通过监控模块设定光伏并网逆变器的无功功率。
7.如权利要求1所述的一种分布式光伏发电并网接口装置，其特征在于，所述数据采集模块包括采集电压、电流、有功功率、无功功率、电量和开关状态信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |