CN104517510B - 一种用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统，所述系统包括，交直流整流电源装置、智能直流电源控制装置、电池组、隔离变压器、单向逆变器、双向逆变器和开关柜，系统各装置之间通过电力电缆和通讯电缆连接；解决了在实验室动态模拟物理系统中无法实现光伏发电的瓶颈问题。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电源物理模拟系统，具体涉及一种用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统。
背景技术
随着环境污染、能源短缺问题的日益凸显，光伏电源等分布式发电技术在配电系统中得到了越来越广泛的应用。但此类分布式光伏电源随之给电网带来一些新的技术难题，例如提高其附近节点的短路水平而出现的继电保护设置及定值整定困难。目前,大多数配电网的继电保护通过放射状电网为基础设计运行，在接入分布式电源之后，配电网由单电源供电转；变为双端电源、甚至多端电源供电；由此给配电网运行和继电保护带来新的挑战。
针对分布式电源的发展，我国也制定了一系列相关的政策和标准。2005年，发布了国标《光伏系统并网技术要求》以及《光伏发电站接入电力系统技术规定》；2006年发布国标《光伏(PV)系统电网接口特性》；2009年推行国家电网公司企业标准《光伏电站接入电网技术规定》(试行)以及《风电场接入电网技术规定》；2010年，发布国家电网公司企业标准《分布式电源接入电网技术规定》、《小型电源接入电网技术规定》(试行)以及《储能系统接入配电网技术规定》；2011年，国家发布了《分布式电源接入配电网运行控制规范》。
电力系统动态模拟试验是研究电力系统一个重要研究环境和工具，因而得到了电力系统运行部门的重视，分别于2004年和2011年颁布了中华人民共和国“DL/T871-2004电力系统继电保护产品动模试验”电力行业标准、“GB/T26846-2011电力系统继电保护产品动模试验”国家标准，同时针对新研制的保护装置开展入网动模试验检测。因此电力系统动模试验在电力系统研究中具有不可替代的地位。
发明内容
针对现有技术的问题，本发明提供一种用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统，其包括交直流整流电源装置、智能直流电源控制装置、电池组、隔离变压器、单向逆变器、双向变流器和开关柜，系统各装置之间通过电力电缆和通讯电缆连接；解决了在实验室动态模拟物理系统中无法实现光伏发电的瓶颈问题，为深入研究光伏电源接入电力系统的研究提供了技术支持。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统，所述系统包括：交直流整流电源装置、智能直流电源控制装置、电池组、隔离变压器、单向逆变器、双向变流器和开关柜；
其中，所述交直流整流电源装置用于将电网交流电整流变换为直流电；
所述智能直流电源控制装置按照程序输出电压电流值；
所述电池组为模拟光伏电源系统中的储能装置；
所述隔离变压器，用于使一次侧与二次侧的电气完全绝缘；
所述开关柜用于切换光伏电源并/离网功能；
所述双向变流器用于实现光伏电源的离网负载功能；所述单向逆变器用于将光伏电源的直流电能转化为实际情况所需的交流电能。
优选的，所述交直流整流电源装置通过电力电缆与接入实验室公共电网连接；将交流电整流为直流电输出。
优选的，所述智能直流电源控制装置包括可编程程控直流电源、显示设备和键盘输入设备。
优选的，所述可编程程控直流电源通过显示设备和键盘输入设备，输入具有光伏电源特性的程序；所述交直流整流电源装置与智能直流电源控制装置组成光伏电源模拟组件，通过模拟该光伏电源的特性，输出I-V的电流和电压。
优选的，所述电池组由多个磷酸铁锂单体电池组成，对外提供1路RS485通讯接口，与通讯设备连接，上传储能系统运行参数，并接收上层控制系统的充放电功率指令.
优选的，所述双向变流器、隔离变压器和开关柜通过电力电缆依次连接。
进一步地，所述开关柜控制电网的断开与接入，自动无缝切换并网/离网；所述单向逆变器与隔离变压器连接，经断路器后与开关柜母线连接；每台单向逆变器对外提供1路RS485通讯接口，与后台计算机相互通信。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
1.本发明解决了光伏发电相关研究无法在实验室动态模拟物理系统中实现的瓶颈问题；为深入研究光伏电源接入电力系统提供了技术支持。
2.为光伏发电的运行特性等相关研究提供了一种动态模拟物理仿真方法；实现了在实验室进行继电保护设备动态仿真研究，对保障我国分布式光伏电源健康发展具有重要的意义。
3.本发明为光伏电源继电保护动态模拟试验检测工作的全面开展打下了良好的基础，对于保障和推进新能源健康、安全的发展具有重要意义。
附图说明
图1为本发明提供的用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统的结构示意图。
具体实施方式
一种用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统，其特征在于，所述系统包括：交直流整流电源装置、智能直流电源控制装置、电池组、隔离变压器、单向逆变器、双向变流器和开关柜；
其中，所述交直流整流电源装置用于将电网交流电整流变换为直流电；所述交直流整流电源装置通过电力电缆与接入实验室公共电网连接；将交流电整流为直流电输出。
所述智能直流电源控制装置按照程序输出电压电流值；
所述智能直流电源控制装置包括可编程程控直流电源、显示设备和键盘输入设备。所述可编程程控直流电源为数控直流电源，其电压和电流的输出受极限功率的控制，减少输出电流可获得更高的电压或者通过减少输出电压可以获得更大的输出电流，输出有开关控制，可按照程序所编的电压电流值输出。
所述可编程程控直流电源通过显示设备和键盘输入设备，输入具有光伏电源特性的程序；所述交直流整流电源装置与智能直流电源控制装置组成光伏电源模拟组件，通过模拟该光伏电源的特性，输出I-V的电流和电压。
所述电池组为模拟光伏电源系统中的储能装置；由多个磷酸铁锂单体电池组成，对外提供1路RS485通讯接口，与通讯设备连接，上传储能系统运行参数，并接收上层控制系统的充放电功率指令；所述电池组还包括电池监测电路、电池均衡电路、电气连接件、通讯接口和热管理装置。其中，通讯接口为RS485接口。
所述隔离变压器，用于使一次侧与二次侧的电气完全绝缘；所述双向变流器、隔离变压器和开关柜通过电力电缆依次连接。
所述开关柜包含断路器及铜排，用于切换光伏电源并/离网功能；开关柜控制电网的断开与接入，自动无缝切换并网/离网；所述单向逆变器与隔离变压器连接，经断路器后与开关柜母线连接。
所述双向变流器用于实现光伏电源的离网负载功能；可实现V/f控制、PQ控制和V/f加下垂控制，能够实现充放电管理，充放电策略可调；通过指令控制充电方向、电流大小，能够接收上层控制系统的充放电功率指令，可根据母线电压情况适当改变输出无功功率，以调整所接入母线电压。
所述单向逆变器用于将光伏电源的直流电能转化为实际情况所需的交流电能；可实现PQ控制和下垂控制，显示输出电压、频率、功率等参数，能够实现与后台计算机通讯，具有信息上传和下传功能。每台单向逆变器对外提供1路RS485通讯接口，与后台计算机相互通信。
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 (4)
1.一种用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统，其特征在于，所述系统包括：交直流整流电源装置、智能直流电源控制装置、电池组、隔离变压器、单向逆变器、双向变流器和开关柜；
其中，所述交直流整流电源装置用于将电网交流电整流变换为直流电；
所述智能直流电源控制装置按照程序输出电压电流值；
所述电池组为模拟光伏电源系统中的储能装置；
所述隔离变压器，用于使一次侧与二次侧的电气完全绝缘；
所述开关柜用于切换光伏电源并/离网功能；
所述双向变流器用于实现光伏电源的离网负载功能；所述单向逆变器用于将光伏电源的直流电能转化为实际情况所需的交流电能；
所述交直流整流电源装置通过电力电缆与接入实验室公共电网连接；将交流电整流为直流电输出；
所述智能直流电源控制装置包括可编程程控直流电源、显示设备和键盘输入设备；
所述可编程程控直流电源通过显示设备和键盘输入设备，输入具有光伏电源特性的程序；所述交直流整流电源装置与智能直流电源控制装置组成光伏电源模拟组件，通过模拟该光伏电源的特性，输出I-V的电流和电压。
2.根据权利要求1所述的一种用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统，其特征在于：所述电池组由多个磷酸铁锂单体电池组成，对外提供1路RS485通讯接口，与通讯设备连接，上传储能系统运行参数，并接收上层控制系统的充放电功率指令。
3.根据权利要求1所述的一种用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统，其特征在于：所述双向变流器、隔离变压器和开关柜通过电力电缆依次连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于动态模拟试验的光伏电源物理模拟系统，其特征在于：所述开关柜控制电网的断开与接入，自动无缝切换并网/离网；所述单向逆变器与隔离变压器连接，经断路器后与开关柜母线连接；每台单向逆变器对外提供1路RS485通讯接口，与后台计算机相互通信。
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