CN105515530A - 一种光伏发电系统并网检测平台及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏发电系统并网检测平台及检测方法，包括上位机控制平台模块、电能质量测量记录模块、RLC负载模块、电网模拟器模块和开关模块。上位机控制平台模块，包括工业计算机主机、工业计算机显示器和控制软件，工业计算机主机通过控制软件控制整个检测平台的运行，工业计算机显示器连接工业计算机主机，工业计算机显示器显示运行信息。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程领域，具体地，涉及一种光伏发电系统并网检测平台及检测方法。
背景技术
近年来，随着工业的快速发展，社会对能源的需求及依赖度越来越高，由于化石能源的不断利用，化石能源终将有被消耗完的一天，况且化石能源的利用会带来严重的环境问题，如酸雨、雾霾等，人们一直在寻找可替代化石能源的可持续的清洁能源。当前被大规模大范围利用的清洁能源主要包括：水力发电、风能、太阳能和核能等。核能和水力发电由于地理位置、可控性等特性必须建设大电站才能利用，但风能和太阳能既可以建设电站进行利用，也可以被普通家庭所利用。
太阳能可通过光伏发电系统转化为人类需要的电能。在西北等偏僻地区，由于自然环境及地理位置的特殊性，其他发电系统无法得到有效利用，依靠太阳能发电的大型光伏电站却可以解决发电问题。在普通家庭中，分布式光伏发电系统因其投资少、建设难度低及发电方式比较灵活等特点而受到广泛关注，国家也出台相关政策鼓励分布式光伏发电系统并网运行，从而提高对清洁能源的利用率，满足社会的可持续发展要求。
大型光伏电站作为传统电力系统的一部分通过逆变器与电网相连接，接受国家电网公司的调度，参与电压、功率等调节。光伏电站通过逆变器等电力电子器件与电网相连接，在电网发生故障时，逆变器应该按照国家规定在规定的时间范围内与电网断开，在电网恢复运行时，逆变器也应该按照国家规定在规定时间范围内与电网连接，逆变器动作是否准确将影响到电网的正常运行。分布式光伏发电系统由于不受国家电网公司调度，且其安装位置、容量不可预测，大规模并网将影响电网的稳定运行，造成电网电能质量问题。因此，国家出台技术规范，国家电网公司也出台了光伏发电系统接入电网测试规程，规定光伏发电系统并网运行前需经过检测达标后才能接入电网。
目前，各种光伏发电系统并网检测平台测试功能单一，不能全面模拟电网环境，不能随着检测条件的变化而更换检测平台的子模块不具备可拓展性及通用性，自动化程度比较低，这些问题限制了光伏发电系统的发展。
发明内容
本发明的目的是在于解决现有技术存在的问题，提供一种测试功能丰富，能全面模拟电网环境、自动化程度高的光伏发电系统并网检测平台及检测方法。
一种光伏发电系统并网检测平台，包括上位机控制平台模块、电能质量测量记录模块、RLC负载模块、电网模拟器模块和开关模块。
上位机控制平台模块，包括工业计算机主机、工业计算机显示器和控制软件，工业计算机主机通过控制软件控制整个检测平台的运行，工业计算机显示器连接工业计算机主机，工业计算机显示器显示运行信息。
电能质量测量记录模块，包括电能质量分析仪和数字示波器，电能质量分析仪测量记录谐波参数；数字示波器记录电压、电流波形，上位机控制平台模块通过GPIB控制总线与电能质量测量记录模块相连接，采集电能数据及波形。
RLC负载模块，包括电阻、电感和电容，上位机控制平台模块通过RS485总线控制RLC负载模块中电阻值、电感值和电容值的大小，实现负载的自动调节。
电网模拟器模块，包括一台能模拟光伏发电系统并网检测电网环境的电网模拟器，上位机控制平台模块通过RS485总线控制电网模拟器功能的切换，输出不同电网环境电压。
开关模块，上位机控制平台模块通过RS485总线控制开关模块，所述开关模块包括第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关和第四连接开关，所述第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关都有一个公共连接端，该公共连接端连接光伏逆变器并网点PCC，第一连接开关另一端连接并网逆变器，第二连接开关另一端连接电网模拟器模块，第三连接开关另一端连接RLC负载模块；第四连接开关两端分别连接电网模拟器模块和电网。
本发明所述电能参数包括电压、电流、频率或/和功率参数。
一种光伏发电系统并网检测方法，采用光伏发电系统并网检测平台，对电能质量、功率特性的检测，将第一连接开关、第二连接开关和第四连接开关闭合，第三连接开关断开，上位机控制平台模块控制电网模拟器模块输出正常电网电压，同时电网模拟器模块将光伏发电系统发出的电能回馈到电网上，电能质量测量记录模块连续测量光伏逆变器并网点PCC处的输出电能质量参数及输出功率大小，工业计算机显示器显示相应参数。
一种光伏发电系统并网检测方法，采用光伏发电系统并网检测平台，对电网电压或频率响应特性的检测，将第一连接开关、第二连接开关和第四连接开关闭合，第三连接开关断开，此时检测平台测试光伏发电系统电压或频率响应特性，上位机控制平台模块控制电网模拟器模块输出不同的电压幅值和频率，当电压幅值为零时，即检测光伏发电系统低电压穿越能力，数字示波器记录被测光伏发电系统分闸时间和恢复并网时间。
一种光伏发电系统并网检测方法，采用光伏发电系统并网检测平台，对防孤岛能力的检测，首先将第一连接开关、第二连接开关和第四连接开关闭合，电网模拟器模块输出正常电压，然后闭合第三连接开关，RLC负载模块接入并网点PCC处，上位机控制平台模块根据电能质量测量记录模块上传的功率参数，依次投入电阻、电感和电容，使得电阻消耗的有功功率等于光伏发电系统发出的有功功率，RLC负载电路品质因数Q＝1；当电能质量测量记录模块记录到流过第二连接开关的电流小于被测光伏发电系统输出电流的3-7％时，断开第二连接开关及第四连接开关，数字示波器记录被测光伏发电系统分闸时间。
本发明所述一种光伏发电系统并网检测平台，在上位机控制平台模块中控制整个检测过程的进行，根据国家标准及国家电网公司企业标准制定检测流程，针对光伏发电系统不同检测要求，可更换系统中模块来满足要求，全程实现自动化操作。与现有检测平台相比具有如下优点：
1、检测功能全面。检测平台中包括电网模拟器模块及RLC负载模块。电网模拟器模块可提供全面的电网环境，可模拟输出正常电压环境，电压幅值跌落环境、电压频率偏移环境、三相电压不平衡环境及电网电压含谐波分量环境，可检测光伏发电系统电压特性、频率特性和低电压穿越能力。RLC负载模块中电阻、电感和电容的值都可以进行调节，可检测光伏发电系统防孤岛能力。
2、通用性和可拓展性强。检测平台中上位机控制平台模块通过GPIB总线和RS485总线控制各个模块，根据测试要求控制各个模块模式的切换。针对不同测试要求，可更换系统中的模块，改变模块容量及保护要求，按照总线控制的要求与其他模块相连接，接入检测平台满足测试要求。
4、自动化检测程度高。上位机控制平台模块通过GPIB总线和RS485总线控制系统中各个模块的运行，只需按照测试要求，在上位机控制界面设定测试流程中各参数即可实现检测，同时检测得到的电能质量参数及波形通过GPIB总线传送到上位机显示器，完成数据采集，无需操作其他模块。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
如图1所示，本发明所述一种光伏发电系统并网检测平台，包括上位机控制平台模块、电能质量测量记录模块、RLC负载模块、电网模拟器模块和开关模块；
本发明所述上位机控制平台模块，包括工业计算机主机、工业计算机显示器和基于LabVIEW软件搭建的控制软件，工业计算机主机控制整个检测平台的运行，工业计算机显示器连接工业计算机主机，工业计算机显示器显示运行信息。工业计算机主机运行基于LabVIEW软件搭建的控制软件。
本发明所述电能质量测量记录模块，包括电能质量分析仪和数字示波器，电能质量分析仪测量记录谐波参数；数字示波器记录电压、电流波形，上位机控制平台模块通过GPIB控制总线与电能质量测量记录模块相连接，采集电能数据及波形。
本发明所述RLC负载模块，包括电阻、电感和电容，上位机控制平台模块通过RS485总线控制RLC负载模块中电阻值、电感值和电容值的大小，实现负载的自动调节。
本发明所述电网模拟器模块，包括一台能模拟光伏发电系统并网检测电网环境的电网模拟器，上位机控制平台模块通过RS485总线控制电网模拟器功能的切换，输出不同电网环境电压。电网模拟器一端与电网相连接，另一一端通过控制开关模块与并网逆变器并网点PCC相连接。电网模拟器具有模拟电网正常运行功能、电网电压跌落功能、电网电压频率偏移功能、三相电压不平衡功能及电网电压含谐波分量功能，上位机控制平台模块通过RS485总线控制电网模拟器功能的切换。电网模拟器功能的切换根据具体检测项目。
本发明所述开关模块，上位机控制平台模块通过RS485总线控制开关模块，所述包括第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关和第四连接开关，所述第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关都有一个公共连接端，该公共连接端连接光伏逆变器并网点PCC，第一连接开关另一端连接并网逆变器，第二连接开关另一端连接电网模拟器模块，第三连接开关另一端连接RLC负载模块；第四连接开关两端分别连接电网模拟器模块和电网。
本发明所述电能参数包括电压、电流、频率或/和功率参数。
一种光伏发电系统并网检测方法，采用光伏发电系统并网检测平台，对电能质量、功率特性的检测，将第一连接开关、第二连接开关和第四连接开关闭合，第三连接开关断开，上位机控制平台模块控制电网模拟器模块输出正常电网电压，同时电网模拟器模块将光伏发电系统发出的电能回馈到电网上，电能质量测量记录模块连续测量光伏逆变器并网点PCC处的输出电能质量参数及输出功率大小，工业计算机显示器显示相应参数。
实施例2：
一种光伏发电系统并网检测方法，采用光伏发电系统并网检测平台，对电网电压或频率响应特性的检测。将第一连接开关、第二连接开关和第四连接开关闭合，第三连接开关断开，此时检测平台测试光伏发电系统电压或频率响应特性，上位机控制平台模块控制电网模拟器模块输出不同的电压幅值和频率，当电压幅值为零时，即检测光伏发电系统低电压穿越能力，数字示波器记录被测光伏发电系统分闸时间和恢复并网时间。
实施例3
一种光伏发电系统并网检测方法，采用光伏发电系统并网检测平台，对防孤岛能力的检测。首先将第一连接开关、第二连接开关和第四连接开关闭合，电网模拟器模块输出正常电压，然后闭合第三连接开关，RLC负载模块接入并网点PCC处，上位机控制平台模块根据电能质量测量记录模块上传的功率参数，依次投入电阻、电感和电容，使得电阻消耗的有功功率等于光伏电站发出的有功功率，RLC负载电路品质因数Q＝1；当电能质量测量记录模块记录到流过第二连接开关的电流小于被测光伏发电系统输出电流的3-7％时，断开第二连接开关及第四连接开关，数字示波器记录被测光伏发电系统分闸时间。
本发生所述一种光伏发电系统并网检测平台，结合光伏电站和分布式光伏发电系统并网检测条件的不同，考虑到装置的通用性及可拓展性，可以通过更换检测平台中的模块来实现对不同容量的光伏发电系统的检测。其测试功能丰富，能全面模拟电网环境，由子模块构成，各个子模块通过控制总线与上位机控制平台模块相连接，针对不同测试要求，可通过更换模块完成检测任务，拓展性强，自动化程度高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (5)
1.一种光伏发电系统并网检测平台，其特征在于：包括上位机控制平台模块、电能质量测量记录模块、RLC负载模块、电网模拟器模块和开关模块；
上位机控制平台模块，包括工业计算机主机、工业计算机显示器和控制软件，工业计算机主机通过控制软件控制整个检测平台的运行，工业计算机显示器连接工业计算机主机，工业计算机显示器显示运行信息；
电能质量测量记录模块，包括电能质量分析仪和数字示波器，电能质量分析仪测量记录谐波参数；数字示波器记录电压、电流波形，上位机控制平台模块通过GPIB控制总线与电能质量测量记录模块相连接，采集谐波；
RLC负载模块，包括电阻、电感和电容，上位机控制平台模块通过RS485总线控制RLC负载模块中电阻值、电感值和电容值的大小，实现负载的自动调节；
电网模拟器模块，包括一台能模拟光伏发电系统并网检测电网环境的电网模拟器，上位机控制平台模块通过RS485总线控制电网模拟器功能的切换，输出不同电网环境电压；
开关模块，上位机控制平台模块通过RS485总线控制开关模块，所述开关模块包括第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关和第四连接开关，所述第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关都有一个公共连接端，该公共连接端连接光伏逆变器并网点PCC，第一连接开关另一端连接并网逆变器，第二连接开关另一端连接电网模拟器模块，第三连接开关另一端连接RLC负载模块；第四连接开关两端分别连接电网模拟器模块和电网。
2.根据权利要求1所述的一种光伏发电系统并网检测平台，其特征是：所述电能参数包括电压、电流、频率或/和功率参数。
3.一种光伏发电系统并网检测方法，采用权利要求1或2所述的一种光伏发电系统并网检测平台，对电能质量、功率特性的检测，其特征是：将第一连接开关、第二连接开关和第四连接开关闭合，第三连接开关断开，上位机控制平台模块控制电网模拟器模块输出正常电网电压，同时电网模拟器模块将光伏发电系统发出的电能回馈到电网上，电能质量测量记录模块连续测量光伏逆变器并网点PCC处的输出电能质量参数及输出功率大小，工业计算机显示器显示相应参数。
4.一种光伏发电系统并网检测方法，采用权利要求1或2所述的一种光伏发电系统并网检测平台，对电网电压或频率响应特性的检测，其特征是：将第一连接开关、第二连接开关和第四连接开关闭合，第三连接开关断开，此时检测平台测试光伏发电系统电压或频率响应特性，上位机控制平台模块控制电网模拟器模块输出不同的电压幅值和频率，当电压幅值为零时，即检测光伏发电系统低电压穿越能力，数字示波器记录被测光伏发电系统分闸时间和恢复并网时间。
5.一种光伏发电系统并网检测方法，采用权利要求1或2所述的一种光伏发电系统并网检测平台，对防孤岛能力的检测，其特征是：首先将第一连接开关、第二连接开关和第四连接开关闭合，电网模拟器模块输出正常电压，然后闭合第三连接开关，RLC负载模块接入并网点PCC处，上位机控制平台模块根据电能质量测量记录模块上传的功率参数，依次投入电阻、电感和电容，使得电阻消耗的有功功率等于光伏发电系统发出的有功功率，RLC负载电路品质因数Q＝1；当电能质量测量记录模块记录到流过第二连接开关的电流小于被测光伏发电系统输出电流的3-7％时，断开第二连接开关及第四连接开关，数字示波器记录被测光伏发电系统分闸时间。
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Application publication date: 20160420 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |