CN109038667A - 一种防止户用光伏过电压控制器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种防止户用光伏过电压装置及其控制方法属于光伏发电技术领域，更具体地说，涉及一种防止并网过电压，保护用户的用电设备安全的装置。该控制方法采用控制器与逆变器相互通信；控制器实时采集并网电压Ugrid；控制器根据所述并网电压Ugrid与门槛值Uset1、Uset2的大小关系，控制调节所述逆变器的跳闸出口和有功输出，确保户用光伏并网电压保持在安全范围内。通过即插即用的控制器实时控制调节逆变器的跳闸出口和有功输出，解决户用光伏并网过电压问题，既保障用电设备安全又提高了户用光伏发电效益。

Description

一种防止户用光伏过电压控制器及其控制方法
技术领域
本发明一种防止户用光伏过电压装置及其控制方法属于光伏发电技术领域，更具体地说，涉及一种防止并网过电压，保护用户的用电设备安全的装置。
背景技术
光伏发电是指利用光伏材料的光电特性，将光的辐照能量转换为电能(直流)，再通过逆变器并入三相交流电网的新能源发电。区别于大型光伏电站的大功率、占地广，户用型光伏发电是指将光伏电池板置于家庭住宅顶层或者院落内，用小功率或者微逆变器进行换流过程，并直接利用该新能源，亦可将多余的电能并入电网。
大量户用光伏接入低压配电网后，引起潮流流向反向且功率随机波动，进而导致户用光伏并网过电压。目前一般发生过电压时，光伏逆变器主动跳闸，尽管保护了逆变器本体但损失了光伏发电量，牺牲了光伏业主的经济效益。
中国专利申请号CN201410081421.1，申请日2014年3月6日，公开号CN104079007A，公开日2014年10月1日，发明名称为抑制低压馈线过电压的分布式光伏并网发电控制方法。该发明包括光伏并网发电电路，通过实时检测并网电压，根据并网电压有效值和当前无功功率输出大小调整电路的工作模式。但是低压配电网中线路阻抗比 R/X很大，其并网电压大小主要与有功功率大小有关，无功功率的大小对电网电压影响很小，通过调节无功功率控制并网电压的方法并不合理。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种防止户用光伏过电压装置及其控制方法，通过安装即插即用的控制器实时监测光伏并网电压并控制调节光伏逆变器的跳闸出口和有功输出，抑制并网电压水平，从而防止并网过电压，既保护了用户的用电设备安全又提高了户用光伏发电效益。
本发明是采取以下技术方案实现的：
一种防止户用光伏过电压方法，采用控制器与逆变器相互通信；控制器实时采集并网电压Ugrid；控制器根据所述并网电压Ugrid与门槛值Uset1、Uset2的大小关系，控制调节所述逆变器的跳闸出口和有功输出，确保户用光伏并网电压保持在安全范围内；
所述门槛值Uset1、Uset2通过控制器的人机接口进行整定，且满足Uset2＞Uset1＞Un，其中Un为逆变器的额定电压,通常为220V；Uset1为过电压1段门槛值，整定范围为[1.02Un,1.1Un]；Uset2为过电压2段门槛值，整定范围为[1.1Un,1.5Un]。
所述控制器的工作状态包括过电压状态和非过电压状态，所述控制器的初始工作状态为非过电压状态。
所述控制调节，每隔固定周期执行一次，该周期取值范围为0.5至15分钟。
所述控制器直接插在插座上，获得电源的同时采集并网电压。
所述控制器与逆变器通过PLC（电力载波通信）实现相互通信。
控制器根据并网电压Ugrid与门槛值Uset1、Uset2的大小关系，控制调节逆变器的跳闸出口和有功输出，其具体控制方法包括如下步骤：
1）当Ugrid≥Uset2时，控制器进入过电压状态，并向逆变器下发跳闸命令；
2）当Uset2＞Ugrid≥Uset1时，控制器进入过电压状态，并向逆变器下发减小有功输出命令；
3）当Uset1＞Ugrid≥Krel*Uset1且控制器处于过电压状态时，控制器保持过电压状态，并向逆变器下发减小有功输出命令；
4）当Ugrid＜Krel*Uset1且控制器处于过电压状态时，控制器退出过电压状态，进入非过电压状态，并停止向逆变器下发减小有功输出命令；
5）Ugrid＜Uset1且控制器处于非过电压状态时，控制器保持非过电压状态，不向逆变器下发减小有功输出命令；
其中Krel为返回系数。
Krel的取值范围为0.85～0.95。
一种用于上述防止户用光伏过电压方法的控制器，具有盒体和控制部分，控制部分安装在盒体内；控制部分包括采集模块、运算模块、控制模块和通信模块；控制模块分别与采集模块、运算模块、通信模块相连；运算模块分别与采集模块、控制模块以及通信模块相连；采集模块通过接口与外部电源插座相连；通信模块通过PLC（即电力载波通信）与逆变器相连，互相通信。
所述采集模块用于实时采集并网电压；运算模块用于实时计算并网电压幅值Ugrid；控制模块用于判断Ugrid与门槛值Uset1、Uset2的大小关系，控制调节逆变器的跳闸出口和有功输出；通信模块向逆变器下发跳闸或调节有功输出命令。
本发明的有益效果是：通过即插即用的控制器实时控制调节逆变器的跳闸出口和有功输出，解决户用光伏并网过电压问题，既保障用电设备安全又提高了户用光伏发电效益。
附图说明
下面将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例提供的一种防止户用光伏过电压方法的原理图；
图2是本发明实施例提供的一种防止户用光伏过电压方法的逻辑图。
具体实施方式
以下通过实施例，结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
图1所示，为本发明具体实施时的原理图，户用光伏安装控制器，用于上述防止户用光伏过电压方法的控制器，具有盒体和控制部分，控制部分安装在盒体内；控制部分包括采集模块、运算模块、控制模块和通信模块；控制模块分别与采集模块、运算模块、通信模块相连；运算模块分别与采集模块、控制模块以及通信模块相连；采集模块通过接口与外部电源插座相连；通信模块通过PLC（即电力载波通信）与逆变器相连，互相通信。
所述采集模块用于实时采集并网电压；运算模块用于实时计算并网电压幅值Ugrid；控制模块用于判断Ugrid与门槛值Uset1、Uset2的大小关系，控制调节逆变器的跳闸出口和有功输出；通信模块向逆变器下发跳闸或调节有功输出命令。
结合图2所示，控制器根据并网电压Ugrid与门槛值Uset1、Uset2的大小关系，控制调节逆变器的跳闸出口和有功输出的逻辑为：
控制器的工作状态包括过电压状态和非过电压状态，控制器的初始工作状态为非过电压状态；
控制器上电运行后，通过控制器的人机接口整定门槛值Uset1、Uset2，应满足Uset2＞Uset1＞Un，其中Un为额定电压；
控制器开始工作，进行逻辑判断：
1）当Ugrid≥Uset2时，控制器进入过电压状态，并向逆变器下发跳闸命令；
2）当Uset2＞Ugrid≥Uset1时，控制器进入过电压状态，并向逆变器下发减小有功输出命令；
3）当Uset1＞Ugrid≥Krel*Uset1且控制器处于过电压状态时，控制器保持过电压状态，并向逆变器下发减小有功输出命令；
4）当Ugrid＜Krel*Uset1且控制器处于过电压状态时，控制器退出过电压状态，进入非过电压状态，并停止向逆变器下发减小有功输出命令；
5）Ugrid＜Uset1且控制器处于非过电压状态时，控制器保持非过电压状态，不向逆变器下发减小有功输出命令。
其中Krel为返回系数，取值范围为0.85～0.95。
当一次逻辑判断结束后，控制器通过内部计时器计时，当达到延时时间，再次进行逻辑判断，该延时值一般可取0.5至15分钟。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防止户用光伏过电压方法，其特征在于：采用控制器与逆变器相互通信；控制器实时采集并网电压Ugrid；控制器根据所述并网电压Ugrid与门槛值Uset1、Uset2的大小关系，控制调节所述逆变器的跳闸出口和有功输出，确保户用光伏并网电压保持在安全范围内；
所述门槛值Uset1、Uset2通过控制器的人机接口进行整定，且满足Uset2＞Uset1＞Un，其中Un为逆变器的额定电压,通常为220V；Uset1为过电压1段门槛值，整定范围为[1.02Un,1.1Un]；Uset2为过电压2段门槛值，整定范围为[1.1Un,1.5Un]。
2.根据权利要求1所述的防止户用光伏过电压方法，其特征在于：所述控制器的工作状态包括过电压状态和非过电压状态，所述控制器的初始工作状态为非过电压状态。
3.根据权利要求1所述的防止户用光伏过电压方法，其特征在于：控制器对逆变器的控制调节，每隔固定周期执行一次，该周期取值范围为0.5至15分钟。
4.根据权利要求1所述的防止户用光伏过电压方法，其特征在于：所述控制器直接插在插座上，获得电源的同时采集并网电压。
5.根据权利要求1所述的防止户用光伏过电压方法，其特征在于：所述控制器与逆变器通过PLC即电力载波通信实现相互通信。
6.根据权利要求1所述的防止户用光伏过电压方法，其特征在于，控制器根据并网电压Ugrid与门槛值Uset1、Uset2的大小关系，控制调节逆变器的跳闸出口和有功输出，其具体控制方法包括如下步骤：
1）当Ugrid≥Uset2时，控制器进入过电压状态，并向逆变器下发跳闸命令；
2）当Uset2＞Ugrid≥Uset1时，控制器进入过电压状态，并向逆变器下发减小有功输出命令；
3）当Uset1＞Ugrid≥Krel*Uset1且控制器处于过电压状态时，控制器保持过电压状态，并向逆变器下发减小有功输出命令；
4）当Ugrid＜Krel*Uset1且控制器处于过电压状态时，控制器退出过电压状态，进入非过电压状态，并停止向逆变器下发减小有功输出命令；
5）Ugrid＜Uset1且控制器处于非过电压状态时，控制器保持非过电压状态，不向逆变器下发减小有功输出命令；
其中Krel为返回系数。
7.根据权利要求6所述的防止户用光伏过电压方法，其特征在于，Krel的取值范围为0.85～0.95。
8.一种用于权利要求1所述的防止户用光伏过电压方法的控制器，其特征在于：具有盒体和控制部分，控制部分安装在盒体内；控制部分包括采集模块、运算模块、控制模块和通信模块；控制模块分别与采集模块、运算模块、通信模块相连；运算模块分别与采集模块、控制模块以及通信模块相连；采集模块通过接口与外部电源插座相连；通信模块通过PLC即电力载波通信与逆变器相连，互相通信。
9.根据权利要求8所述的一种用于权利要求1所述的防止户用光伏过电压方法的控制器，其特征在于：所述采集模块用于实时采集并网电压；运算模块用于实时计算并网电压幅值Ugrid；控制模块用于判断Ugrid与门槛值Uset1、Uset2的大小关系，控制调节逆变器的跳闸出口和有功输出；通信模块向逆变器下发跳闸或调节有功输出命令。
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