CN108695753A - 一体化智能光伏变电站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种一体化智能光伏变电站,在箱体罩壳内设置有一组高压柜、一台变压器、一台低压柜、一台逆变柜、一台终端柜以及附件,并且通过可拆装式结构合理布置于箱体罩壳中,将低压模块、变压器模块、高压模块、逆变模块、终端模块集中为一体;箱体内采用横向的“目”字形结构布局,通过标准化接口连接组成,形成左隔室、中间隔室、右隔室,所述中间隔室内布置变压器模块,其低压侧与低压模块连接,其高压侧与高压模块连接。本发明具有结构紧凑、占地面积小、建设周期短特点,实现电站功能模块化、能量材料节约化、运行监测可视化,最大程度满足因地制宜开展智能光伏电站建设的需要。

Description

一体化智能光伏变电站
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域,具体地涉及一种一体化智能光伏变电站。
背景技术
太阳能作为一种绿色、环保、无污染的理想清洁能源越来越受到国家青睐。近两年,在 市场需求拉动和国家相关政策的支持下,我国分布式光伏产业发展尤为迅速,已经成为光伏 产业发展的一支重要力量。未来几年,我国光伏产业发展的重心都将集中于分布式光伏,发 展前景十分看好。此外,智能光伏产业发展行动规划(2018-2020年)也要求坚持市场主导, 政府引导,坚持创新驱动、产用结合,加快提升光伏产业智能制造水平,推动互联网、大数 据、人工智能与光伏产业深度融合,从而提升智能光伏系统建设与运维水平并在多领域大规 模应用。
光伏发电系统一般可分为家庭光伏电站、分布式光伏发电、并网光伏发电、逆流光伏发 电系统、离网光伏发电,分布式光伏发电系统是并网光伏发电系统的升级版,它的配置等级 要高于并网光伏发电系统,一般由光伏电池组件,光伏方阵支架,直流汇流箱,直流配电柜, 并网逆变器,交流配电柜,升压变压器等设备组成。传统升压并网设备一般采用箱式变电站 模式,直流汇流箱、配电柜和逆变器与箱变分开设置,很难实现光伏电站的标准化设计,全 工厂预制,机械化施工。光伏用箱式变电站作为分布式光伏发电系统并网的重要组成部件, 其一体化设计、智能化运维对于整个光伏发电系统运行的安全性和可靠性具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种一体化智能光伏变电站,将低压模块、变压器模块、高压模块、 逆变模块、终端模块等集中为一体,具有结构紧凑、占地面积小、建设周期短特点,实现电 站功能模块化、能量材料节约化、运行监测可视化,最大程度满足因地制宜开展智能光伏电 站建设的需要。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案是:
一体化智能光伏变电站,在箱体罩壳内设置有一组高压柜、一台变压器、一台低压柜、 一台逆变柜、一台终端柜以及附件,并且通过可拆装式结构合理布置于箱体罩壳中,将低压 模块、变压器模块、高压模块、逆变模块、终端模块等集中为一体;箱体内采用横向的“目” 字形结构布局,通过标准化接口连接组成,形成左隔室、中间隔室、右隔室,所述中间隔室 内布置变压器模块,其低压侧与低压模块连接,其高压侧与高压模块连接;所述箱体罩壳和 基座栓接为一体,成为一体化智能光伏变电站。
所述变压器模块采用高安全可靠性干式变压器,采用全新混合填料树脂浇注技术,将石 英粉直接混入树脂混合料中,与预制在线圈内的玻璃纤维网一起形成“钢筋混凝土”结构。
低压绕组预埋智能测温元件,实时监控变压器温升状态,实现制冷风机的自动启停,系 统输出超温报警、超温跳闸信号并具有记录历史最高温度,通过专用通讯接口与监控后台通 讯,实现变压器生命全周期监测。
高压侧选用一体式套管,套管上的感应点直接接地,套管接头内置有灭弧装置,与带负 荷插拔型肘型电缆插头连接使用;所述一体式套管可以与肘型电缆接头“插头-插座”安装模 式,即插即用;所述肘型电缆接头带电测试点安装带电指示器。
高压模块采用共箱式高压环网柜,由断路器柜、PT柜和计量柜组成,断路器柜出线通过 10kV高压软电缆和变压器一体式套管连接,高压侧计量方式减少计量管理工作量,最大限度 满足计量要求,可控性大。
低压模块分为受电室、计量室、补偿室、控制室、通讯室;受电室采用具有通讯功能零 飞弧高分断能力断路器,柜内采用全绝缘母线系统结构,实现母线不打孔,系统全封闭,开 关和元器件挂接式安装;补偿系统采用无功潮流预测和延时多点采样技术,三相独立采样,实 现共分补混合控制,分级优化补偿和自动循环投切;控制室合理布置有小型控制变、UPS电 源、智能温湿度控制器等,并为设备提供电源;通讯室安装有智能监控终端,实现对电能信 息采集、故障及火灾报警、设备状态监测和控制输出综合功能。
逆变模块内部集成逆变器和集散式MPPT控制器,逆变器直流输入电压范围宽,方便光伏 阵列的灵活配置,采用DSP+CPLD全数字控制技术和先进的反孤岛技术,保护功能更加完善安 全可靠,多种通讯接口可以选择以方便上位机监控。
终端管理模块可直接采集电网实时运行数据并上送给电网自动化综合管理系统,使上级主 站系统能随时监视电网运行情况并作出正确的决策;同时可以通过主站系统对电网设备遥控 操作,实现线路故障就地检测、切除功能,从而缩短故障处理时间和降低人工维护成本。
箱体罩壳采用304不锈钢,并设有岩棉隔热层,降低户外高温环境对箱体内部设备运行 影响,顶盖箱沿设有条形阵列通风孔,门板上采用迷宫型通风消音百叶窗。
百叶窗中间夹层设计可拆式钢丝网,人孔设计于箱变内部底座,封板采用翻转式盖板。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、一体化智能光伏电站占地面积小,节约土地使用资源,减少了光伏用箱式变电站的建 造成本。
2、将逆变模块集中在箱变之中,便于现场设备统一管理,减少设备之间连线,降低投资, 节省材料。
3、变压器采用全新浇注工艺,可增强线圈传热散热性能,温升可降低10%以上,延长整 体设备生命周期,节能节材。
4、依据“标准化设计、工厂化加工、机械化施工、装配式建设”原则,工厂预制,集成调试,减少了现场安装和调试工作量,缩减并网发电周期。
5、变压器模块高压侧采用一体式套管接口代替传统的高压瓷套和接线端子与肘型电缆接 头组合,全绝缘、全密封、全屏蔽,操作人员可以带电作业,插拔方便快捷,安装检修方便。
6、设备采用综合自动化监控,可对高、低压系统、变压器、开关状态、发电信息等进行 跟踪监视,对发电参数进行计量,同时具有远程控制及故障告警功能,提升用电管理水平, 实现并网发电优化运行。
附图说明
图1:一体化智能光伏变电站的结构示意图。
图中:1-逆变模块;2-变压器模块;3-高压模块;4-终端模块;5-低压模块;6-人孔;7-门板;8-肘型电缆接头;9-光伏进线柜;10-PT柜;11-计量出线柜。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一体化智能光伏变电站,以一组高压柜、一台变压器、一台低压柜、一台逆变柜、一台 终端柜及附件通过可拆装式结构合理布置于箱体罩壳中,箱体罩壳和基座栓接为一体,共同 形成一体化智能光伏变电站。
主要技术原则:光伏组件经太阳光照射将太阳能转变为电能,经过专用电缆汇流至汇流 箱,汇流箱引出直流电通过电缆孔进入箱变内部,分组连接至逆变模块1直流输入端口,经 逆变模块1由直流转变为满足要求的多路交流输出连接至低压柜多路塑壳开关侧,经过升压 变压器升至10kV通过光伏汇集进线柜并网至10kV架空线。
箱变整体采用“目”字形结构布局,通过标准化接口连接组成,中间隔室布置变压器模 块2,其低压侧与低压模块5连接,其高压侧与高压模块3连接。
变压器模块2采用一台高安全可靠性干式变压器,采用全新混合填料树脂浇注技术,将 石英粉直接混入树脂混合料中,与预制在线圈内的玻璃纤维网一起形成“钢筋混凝土”结构, 不仅提高了树脂的抗开裂能力,同时树脂层中石英的加入极大提高了树脂的传热能力,使得 变压器的散热效率更高,消除热传导的壁垒效应,外观光洁且不易积尘;其低压绕组预埋智 能测温元件,可实时监控变压器温升状态,实现制冷风机的自动启停,系统输出超温报警、 超温跳闸信号并具有记录历史最高温度功能,通过专用通讯接口与监控后台通讯,实现变压 器生命全周期监测。
其高压侧选用一体式套管,套管上的感应点可直接接地,套管接头内置有灭弧装置,可 与带负荷插拔型肘型电缆插头连接使用,可作为负荷开关在满负荷电流下插拔10次。一体式 套管可以与肘型电缆接头8“插头-插座”安装模式,实现即插即用,肘型电缆接头8带电测 试点可安装带电指示器,实现线路带电状态指示,亦可满足线路核相要求。
低压模块5采用综合型低压柜,柜内采用功能模块化结构,基本可分为受电室、计量室、 补偿室、控制室、通讯室。受电室采用具有通讯功能零飞弧高分断能力断路器,可以实现对 断路器的遥测、遥信、遥控、遥调,柜内采用全绝缘母线系统结构,实现母线不打孔,系统 全封闭,开关和元器件的挂接式安装,提高元器件的通用互换性和拆装便捷性。补偿系统采 用无功潮流预测和延时多点采样技术,确保动作响应快、投切无震荡,三相独立采样,实现 共分补混合控制,分级优化补偿和自动循环投切功能。控制室合理布置有小型控制变、UPS 电源、智能温湿度控制器等,并为加热、除湿、照明、通讯等设备提供电源。通讯室安装有 智能监控终端实现对电能信息采集、故障及火灾报警、设备状态监测和控制输出等综合功能。
逆变模块1内部集成逆变器和集散式MPPT控制器,逆变器直流输入电压范围宽,方便光 伏阵列的灵活配置,采用DSP+CPLD全数字控制技术和先进的反孤岛技术,保护功能更加完善 安全可靠,多种通讯接口可以选择以方便上位机监控。集散式MPPT控制器能实时侦测太阳能 板的发电电压,并追踪最高电压电流值,使系统以最大功率输出。采用ZVS软开关变换技术, 转换效率可达99%以上,核心单元具有智能监控和故障检测,防反灌保护,支路电流检测功 能,并支持RS485串行通信、USB接口,蓝牙和WiFi无线等多种通信方式。
高压模块3采用共箱式高压环网柜,由断路器柜,PT柜10和计量出线柜11组成,相比 中置柜,更易于扩展,安全性更高,体积更加紧凑,安装更换更加便捷,断路器柜出线通过 10kV高压软电缆和变压器一体式套管连接,高压侧计量方式减少计量管理工作量,最大限度 满足计量要求,可控性大。
终端管理模块可直接采集电网实时运行数据并上送给电网自动化综合管理系统,使上级 主站系统能随时监视电网运行情况并作出正确的决策。同时可以通过主站系统对电网设备遥 控操作,实现线路故障就地检测、切除功能,从而缩短故障处理时间和降低人工维护成本。
变电站框架采用铝合金型材,强度高,质量轻,可全工厂预制也可现场组装,灵活性大, 组装效率高。门板7和顶板采用不锈钢材质加喷塑处理,满足户外防腐要求;箱体外壳采用 304不锈钢,并设有岩棉隔热层,降低户外高温环境对箱体内部设备运行影响,顶盖箱沿设 有条形阵列通风孔,门板7上采用迷宫型通风消音百叶窗,在满足箱体通风散热要求同时消 除内部噪声源对外部环境声污染,并可在百叶窗中间夹层设计可拆式钢丝网,防止灰尘及大 颗粒物进入箱变内部影响设备正常运行,满足户外防护等级要求。人孔6设计于箱变内部底 座,封板采用翻转式盖板,可方便电缆安装检修,并可减少地基的建造时间,相比设计在外 部人孔,可防止无关人员进入地基,影响设备和人身安全,对于内部防潮亦有很大好处。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制,任何熟悉本专 业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,依据本发明的技术实质,对以上实施例所 作的任何简单的修改、等同替换与改进等,均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一体化智能光伏变电站,其特征在于:在箱体罩壳内设置有一组高压柜、一台变压器、一台低压柜、一台逆变柜、一台终端柜以及附件,并且通过可拆装式结构合理布置于箱体罩壳中,将低压模块、变压器模块、高压模块、逆变模块、终端模块集中为一体;箱体内采用横向的“目”字形结构布局,通过标准化接口连接组成,形成左隔室、中间隔室、右隔室,所述中间隔室内布置变压器模块,其低压侧与低压模块连接,其高压侧与高压模块连接;所述箱体罩壳和基座栓接为一体,成为一体化智能光伏变电站。
2.根据权利要求1所述的一体化智能光伏变电站,其特征在于:所述变压器模块采用干式变压器,采用混合填料树脂浇注技术,将石英粉直接混入树脂混合料中,与预制在线圈内的玻璃纤维网一起形成“钢筋混凝土”结构。
3.根据权利要求2所述的一体化智能光伏变电站,其特征在于:低压绕组预埋智能测温元件,实时监控变压器温升状态,实现制冷风机的自动启停,系统输出超温报警、超温跳闸信号并具有记录历史最高温度,通过专用通讯接口与监控后台通讯,实现变压器生命全周期监测。
4.根据权利要求1所述的一体化智能光伏变电站,其特征在于:高压侧选用一体式套管,套管上的感应点直接接地,套管接头内置有灭弧装置,与带负荷插拔型肘型电缆插头连接使用;所述一体式套管与肘型电缆接头为“插头-插座”安装模式,即插即用;所述肘型电缆接头带电测试点安装带电指示器。
5.根据权利要求1所述的一体化智能光伏变电站,其特征在于:高压模块采用共箱式高压环网柜,由断路器柜、PT柜和计量柜组成,断路器柜出线通过10kV高压软电缆和变压器一体式套管连接。
6.根据权利要求1所述的一体化智能光伏变电站,其特征在于:低压模块分为受电室、计量室、补偿室、控制室、通讯室;受电室采用具有通讯功能零飞弧高分断能力断路器,柜内采用全绝缘母线系统结构,实现母线不打孔,系统全封闭,开关和元器件挂接式安装;补偿系统采用无功潮流预测和延时多点采样技术,三相独立采样,实现共、分补混合控制,分级优化补偿和自动循环投切;控制室合理布置有小型控制变、UPS电源、智能温湿度控制器,并为设备提供电源;通讯室安装有智能监控终端,实现对电能信息采集、故障及火灾报警、设备状态监测和控制输出综合功能。
7.根据权利要求1所述的一体化智能光伏变电站,其特征在于:逆变模块内部集成逆变器和集散式MPPT控制器,采用DSP+CPLD全数字控制技术和反孤岛技术。
8.根据权利要求1所述的一体化智能光伏变电站,其特征在于:终端管理模块采集电网实时运行数据并上送给电网自动化综合管理系统,同时可以通过主站系统对电网设备遥控操作。
9.根据权利要求1所述的一体化智能光伏变电站,其特征在于:箱体罩壳采用304不锈钢,并设有岩棉隔热层,降低户外高温环境对箱体内部设备运行影响,顶盖箱沿设有条形阵列通风孔,门板上采用迷宫型通风消音百叶窗。
10.根据权利要求9所述的一体化智能光伏变电站,其特征在于:百叶窗中间夹层设计可拆式钢丝网,人孔设计于箱变内部底座,封板采用翻转式盖板。
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