CN105720602A

CN105720602A - 光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统及其运行装置

Info

Publication number: CN105720602A
Application number: CN201610039861.XA
Authority: CN
Inventors: 陈书生
Original assignee: East Group Co Ltd
Current assignee: East Group Co Ltd
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2036-01-21
Also published as: CN105720602B

Abstract

光伏并网发电储能逆变器并网?离网系统及其运行装置，涉及储能逆变器技术领域，本发明通过在负载侧的零线N和地线PE之间跨接有开关S6：如果判断电网配电接地类型为TN，则闭合开关S6，使负载侧的零线N和地线PE短接，从而符合TN系统的接地要求；如果判断电网配电接地类型为TT或者IT，则在离网模式时维持断开开关S6，使负载侧的零线N和地线PE维持原来的状态，从而符合TT系统或者IT系统的接地要求。因此，可在离网模式时识别接地系统类型，并根据该类型调整接地系统保持和并网时的接地系统一致，确保电击防护措施的可靠，进而维护用电设备的安全。

Description

光伏并网发电储能逆变器并网 - 离网系统及其运行装置

技术领域

本发明涉及储能逆变器技术领域，特别是涉及光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统及其运行装置。

背景技术

光伏并网发电系统在电网比较稳定的地区比较适用，在偏远无电网或电网稳定性较差的地区，光伏并网逆变器是无法正常运行的，使用光伏储能逆变器是比较合适的选择。另一方面，某些地区，电网公司是不允许逆变器将能量输送到电网的，使用并网逆变器是比较麻烦的，需要安装防逆流装置，光伏基板产生的能量不能被充分利用。

储能逆变器具有多种工作模式，可以并网运行，将可再生能源产生能量输送到电网上；也可以在电网停电时以离网模式运行，脱离与电网的连接，单独为负载供电。

如图1所示，储能逆变器的电网端口连接到电网上，负载连接到负载端口。目前的家用电器通常属于Ⅰ类电器，其特征是具有金属外壳和PE接线端子，基本绝缘和PE接地是其电击防护的基本措施。目前家用低压电网配电系统使用比较广泛的是TN系统，也有部分地区或场合使用IT、TT系统。

对于TN系统其特征是零线N和地线PE在低压配电室的出线盘是连接在一起并接地的，对于TT系统，配电系统的接地和用电设备的地是独立的；对于IT系统，配电系统不直接接地，用电设备接地。对于不同的配电系统，其电击防护的措施是不同的。由于储能逆变器涉及到并网和离网两种模式，在离网模式时，储能逆变器是脱离电网运行的，与其连接的家用电器成为一个独自的微电网系统。而此独立微电网系统的接地系统要保持和原来并网时电网的接地系统一致，才能保证电击防护措施的可靠，进而维护用电设备的安全。

目前的储能逆变器不具备识别接地系统及变换接地系统的功能，由于在离网模式时不能调整接地系统，使得在离网模式时的接地系统不能保持和并网时的接地系统一致，因此，可能导致电击防护措施失效，使用电设备遭受电击事故。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统及其运行方法和运行装置，可在离网模式时识别接地系统类型，并根据该类型调整接地系统保持和并网时的接地系统一致，确保电击防护措施的可靠，进而维护用电设备的安全。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统，能够适用于TN式电网配电，其逆变器、电网和负载三者之间的接线结构包括：

输电线，包括火线L、零线N和地线PE；

接在输电线中的切换开关组，用于切换并网-离网状态；

本发明中，负载侧的零线N和地线PE之间跨接有开关S6。

所述切换开关组包括开关S1、开关S2、开关S3、开关S4和开关S5，所述储能逆变器经开关S1和开关S5接负载的火线L，经开关S2接负载的零线N，储能逆变器直接与负载的PE线连接，所述储能逆变器经所述开关S1和开关S3接电网的火线L，经所述开关S2和开关S4接负载的零线N，所述储能逆变器直接与电网的PE线连接。

所述的光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统还包括第一电压采样电路、第二电压采样电路和控制器，所述第一电压采样电路采集电网的火线L和零线N之间的第一电压并将该第一电压送至控制器，所述第二电压采样电路采集电网的零线N和PE线之间的第二电压并将该第二电压送至控制器，控制器根据第一电压和第二电压的大小关系判断接地系统类型，若接地系统类型为TN，则闭合开关S6。

光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统的运行方法，

包括：

判断步骤：判断电网配电接地类型；

在离网模式下运行的短接步骤：若电网配电接地类型为TN，则让负载侧的零线N和地线PE短接在一起。

其中，负载侧的零线N和地线PE之间跨接有开关S6，若电网配电接地类型为TN，则闭合开关S6。

本发明中，判断步骤中，判断依据包括电网侧的电压。

其中，判断步骤中，判断所依据的电网侧的电压包括火线L和零线N之间的第一电压、火线L和地线PE之间的第二电压。

其中，判断步骤中，在电网侧的火线L和零线N之间接有第一电压采样电路，在电网侧的火线L和地线PE之间接有第二电压采样电路，第一电压采样电路获取的第一电压，第二电压采样电路获取第二电压，根据第一电压和第二电压的差值的绝对值来作为判断依据。

其中判断步骤包括如下子步骤：

步骤1）如果第一电压不小于A值并且不大于B值，则执行步骤2）；

步骤2）如果第二电压大于C值，则执行步骤3）；

步骤3）计算第一电压和第二电压的差值的绝对值，如果该差值的绝对值落在M1范围内，则判断电网配电接地类型为TN，如果该差值的绝对值落在M2范围内，则判断电网配电接地类型为TT，如果该差值的绝对值落在M3范围内，则判断电网配电接地类型为IT，判断完执行步骤4）；

步骤4）如果判断电网配电接地类型为TN，则在离网模式时闭合开关S6，如果判断电网配电接地类型为TT或者电网配电接地类型为IT，则在离网模式时维持断开开关S6。

其中，所述步骤3）中，如果该绝对差值均不落在M1、M2和M3范围内，则提醒安装人员确认接地系统及接地电阻是否符合要求。

其中，所述步骤2）如果第二电压不大于C值，则执行步骤5）：判断电网的火线L和零线N接反。

其中，所述步骤1）的A值=176V，所述B值=264V。

其中所述步骤2）中的C值=10V。

其中，所述步骤3）中的M1不大于10V，M2不小于15V且不大于40V，M3不小于（第一电压值/2-20）V且不大于（第一电压值/2+20）V。

本发明的有益效果：

本发明通过在负载侧的零线N和地线PE之间跨接有开关S6：如果判断电网配电接地类型为TN，则闭合开关S6，使负载侧的零线N和地线PE短接，从而符合TN系统的接地要求；如果判断电网配电接地类型为TT或者IT，则在离网模式时维持断开开关S6，使负载侧的零线N和地线PE维持原来的状态，从而符合TT系统或者IT系统的接地要求。因此，可在离网模式时识别接地系统类型，并根据该类型调整接地系统保持和并网时的接地系统一致，确保电击防护措施的可靠，进而维护用电设备的安全。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是现有技术的储能逆变器的整体结构示意图。

图2是本发明的具有智能接地系统的储能逆变器的整体结构示意图。

图3是本发明的储能逆变器的接地系统类型的判断方法的流程示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本实施例的具有智能接地系统的储能逆变器，如图2所示，所述储能逆变器包括开关S1、开关S2、开关S3、开关S4和开关S5，所述储能逆变器经开关S1和开关S5接负载的火线L，经开关S2接负载的零线N，储能逆变器直接与负载的PE线连接，所述储能逆变器经所述开关S1和开关S3接电网的火线L，经所述开关S2和开关S4接负载的零线N，所述储能逆变器直接与电网的PE线连接，本实施例中，所述储能逆变器还包括第一电压采样电路、第二电压采样电路、开关S6和控制器，所述开关S6接于负载的零线N和PE线之间，所述第一电压采样电路采集电网的火线L和零线N之间的第一电压并将该第一电压送至控制器，所述第二电压采样电路采集电网的零线N和PE线之间的第二电压并将该第二电压送至控制器，控制器根据第一电压和第二电压的大小关系判断接地系统类型的，控制器根据接地系统类型控制开关S6的通断。

所述控制器根据第一电压和第二电压的差值的绝对值判断接地系统类型。

本实施例的储能逆变器的接地系统类型的判断方法，如图3所示，包括如下步骤：

步骤1）令第一电压采样电路采样第一电压，如果第一电压不小于176V值并且不大于264V值，则执行步骤2）。

步骤2）令第二电压采样电路采样第二电压，如果第二电压大于10V，则执行步骤3），如果第二电压不大于10V，则执行步骤5）。

控制器获取电压Vac1和Vac2，并根据采样到的电压Vac1和Vac2判断所连接的接地系统类型，详细检测流程如图3。

若用户的接地系统类型是TN，则Vac1和Vac2的电压值应接近相等。因此，可以通过判断Vac1和Vac2的差值的绝对值判断接地系统类型是否为TN。

若接地系统类型为IT，配电系统是不做系统接地的，电气设备是接地的，此时地线相对N的电压被电气设备的安规电容钳位到电网电压的一半左右。

若接地系统类型为TT，配电系统的地和电气设备的地是独立的地，电气设备的地通过大地与配电系统的地连接在一起，只不过由于接地电阻较大，导致连接阻抗较大，零线N和地线PE线间的电压差较大。以上可知，通过执行步骤3）（详细介绍在下面）可以检测出系统的接地类型，并以合适的方式提示安装人员应注意的事项。

步骤3）计算第一电压和第二电压的差值的绝对值，如果该差值的绝对值不大于10V，则判断接地系统类型为TN，如果该绝对差值不小于15V且不大于40V，则判断接地系统类型为TT，如果该绝对差值不小于（第一电压值/2-20）V且不大于（第一电压值/2+20）V，则判断接地系统类型为IT，如果该差值的绝对均不在以上的范围内，则提醒安装人员确认接地系统及接地电阻是否符合要求，判断完执行步骤4）；

步骤4）如果判断接地系统类型为TN，则在离网模式时闭合开关S6，如果判断接地系统类型为TT或者IT，则在离网模式时维持断开开关S6；

步骤5）判断电网的火线L和零线N接反。

具体解释如下：

目前的储能逆变器拓扑如图1所示，当处于并网状态时，开关S1、S2、S3、S4和S5处于闭合状态，负载系统是和电网系统连接在一起的。如果电网系统是TN系统，零线N和地线PE在低压配电房的出线盘是接在一起并接地的。当处于离网运行模式时：S3和S4是断开的，火线L和零线N不再与电网有电气连接；S1、S2、S5处于闭合状态，储能逆变器及与其连接的家用电器成为一个独自的微电网系统。此时，逆变器零线N和地线PE是没有电气连接的，改变了原来系统的接地方式，可能导致电击防护措施失效，使用电设备遭受电击事故。

如图2所示，在电网的接线口的火线L和零线N间设置第一电压采样电路，火线L和地线PE间设置第二电压采样电路, 第一电压采样电路和第二电压采样电路采样到的电压分别标记为Vac1和Vac2，采样到信号送到控制器。S1、S2、S3、S4、S5、S6为可控开关，可以采用继电器或接触器等，均由控制器控制。储能逆变器的输入可以连接到光伏基板等可再生能源，还包含一个蓄电池接口、电网接口及负载接口。蓄电池接口用来连接储能电池，用于能量储存和释放；负载接口用来连接需要保持连续供电的家用电器，电网端口连接到家用电网。

储能逆变器检测出准确的接地系统后，在离网模式时通过改变地线PE和零线N的连接关系实现与原来系统一样接地系统，具体如下：

若所连接的电网系统是TN系统，在离网模式时闭合可控开关S6，使地线PE和零线N保

持连接。若所连接的电网系统是IT系统，在离网模式时使可控开关S6保持断开状态，使地线PE和N线处于断开状态。

若所连接的电网系统是TT系统，在离网模式时使可控开关S6保持断开状态，使地线PE和零线N处于断开状态,同时提醒客户，连接到储能逆变器的负载的地线PE不要和储能逆变器的地线PE连接在一起，要接单独的地。

通过本实施例的改进后的储能逆变器以及结合该接地系统类型的判断方法，可在离网模式时自动识别接地系统类型，并根据该类型调整接地系统保持和并网时的接地系统一致，确保电击防护措施的可靠，进而维护用电设备的安全。

本文给出的方法，其中的全部或部分步骤可以通过建立功能模块构架，由计算机程序指令控制计算机系统来完成。这些计算机程序指令存储在计算机可读存储介质中。

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，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统，能够适用于TN式电网配电，其逆变器、电网和负载三者之间的接线结构包括：

输电线，包括火线L、零线N和地线PE；

接在输电线中的切换开关组，用于切换并网-离网状态；

其特征在于：负载侧的零线N和地线PE之间跨接有开关S6。

2.如权利要求1所述的光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统，其特征在于：还包括第一电压采样电路、第二电压采样电路和控制器，所述第一电压采样电路采集电网的火线L和零线N之间的第一电压并将该第一电压送至控制器，所述第二电压采样电路采集电网的零线N和PE线之间的第二电压并将该第二电压送至控制器，控制器根据第一电压和第二电压的大小关系判断接地系统类型，若接地系统类型为TN，则闭合开关S6。

3.光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统的运行装置，

其特征是包括：

判断模块：用于判断电网配电接地类型；

在离网模式下运行的短接模块：用于若电网配电接地类型为TN，则让负载侧的零线N和地线PE短接在一起。

4.如权利要求3所述的光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统的运行装置，其特征在于：

判断模块中，判断依据包括电网侧的电压。

5.如权利要求4所述的光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统的运行装置，其特征在于：判断模块中，判断所依据的电网侧的电压包括火线L和零线N之间的第一电压、火线L和地线PE之间的第二电压。

6.如权利要求5所述的光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统的运行装置，其特征在于：判断模块包括如下子模块：

模块1）用于如果第一电压不小于A值并且不大于B值，则调用模块2）；

模块2）用于如果第二电压大于C值，则调用模块3）；

模块3）用于计算第一电压和第二电压的差值的绝对值，如果该差值的绝对值落在M1范围内，则判断电网配电接地类型为TN，如果该差值的绝对值落在M2范围内，则判断电网配电接地类型为TT，如果该差值的绝对值落在M3范围内，则判断电网配电接地类型为IT，判断完调用模块4）；

模块4）用于如果判断电网配电接地类型为TN，则在离网模式时闭合开关S6，如果判断电网配电接地类型为TT或者电网配电接地类型为IT，则在离网模式时维持断开开关S6。

7.如权利要求6所述的光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统的运行装置，其特征在于：所述模块3）中，如果该差值的绝对值均不落在M1、M2和M3范围内，则提醒安装人员确认接地系统及接地电阻是否符合要求。

8.如权利要求6所述的光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统的运行装置，其特征在于：所述模块2）如果第二电压不大于C值，则调用模块5）：判断电网的火线L和零线N接反。

9.如权利要求6所述的光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统的运行装置，其特征在于：所述模块1）的A值=176V，所述B值=264V，所述模块2）中的C值=10V。

10.如权利要求6所述的光伏并网发电储能逆变器并网-离网系统的运行装置，其特征在于：所述模块3）中的M1不大于10V，M2不小于15V且不大于40V，M3不小于（第一电压值/2-20）V且不大于（第一电压值/2+20）V。