CN109088430A - 储能系统防逆流保护供电系统及其测控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种储能系统防逆流保护供电系统及其测控方法，储能系统防逆流保护供电系统包括：至少一个逆变器,逆变器与光伏发电组件电性连接；至少一个第一开关，第一开关包括第一控制端、第一接线端和第二接线端，第一接线端与逆变器电性连接，第二接线端与低压电网电性连接；用于切断或导通对本地负载供电的第二开关，第二开关包括第三接线端和第四接线端，第三接线端与第二接线端电性连接，第四接线端与本地负载电性连接；用于防止逆变器输出的电能传输至低压电网的防逆流保护电路，防逆流保护电路分别与逆变器、第一控制端以及低压电网电性连接。本发明储能系统防逆流保护供电系统及其测控方法能够防止光伏发电组件向低压电网输送电能。

Description

储能系统防逆流保护供电系统及其测控方法

技术领域

本发明涉及电气控制领域，尤其涉及一种储能系统防逆流保护供电系统及其测控方法。

背景技术

随着国民经济的发展以及环保意识的提高，如何利用清洁能源的问题逐渐被广泛关注，因而促进了光伏发电产业的规模化发展。目前采用光伏发电组件供电的原则是“用户侧并网”和“自发自用”，即光伏发电组件产生的电能只能给本地负载供电，当光伏发电组件产生的电能不足以给本地负载提供电能时，公众电网配电系统通过低压电网给本地负载供电，即低压电网与光伏发电组件同时给本地负载供电。

然而，采用上述供电方式时，当光伏发电组件产生的电能远远多于本地负载需要的电能时，光伏发电组件会往低压电网输送电能，低压电网将电能输送至公众电网配电系统导致公众电网配电系统的电压大小与电压频率均具有较大波动，造成公众电网配电系统给其他用户供电时稳定性和可靠性较差。因此，有必要提出一种储能系统防逆流保护供电系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够防止光伏发电组件向低压电网输送电能的储能系统防逆流保护供电系统及其测控方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供一种储能系统防逆流保护供电系统，用于防止光伏系统向低压电网馈电,所述储能系统防逆流保护供电系统包括：

至少一个用于将光伏发电组件产生的直流电转变成交流电的逆变器,所述逆变器与所述光伏发电组件电性连接；

至少一个第一开关,所述第一开关包括第一控制端、第一接线端和第二接线端，所述第一接线端与所述逆变器电性连接，所述第二接线端与所述低压电网电性连接；

用于切断或导通对本地负载供电的第二开关，所述第二开关包括第三接线端和第四接线端，所述第三接线端与所述第二接线端电性连接，所述第四接线端与所述本地负载电性连接；

用于防止逆变器输出的电能传输至低压电网的防逆流保护电路，所述防逆流保护电路分别与所述逆变器、所述第一控制端以及所述低压电网电性连接。

优选的，所述防逆流保护电路包括：

用于采集所述低压电网的电压及电流的电气量采集电路；

用于采集所述第一开关的开合状态的开关量采集电路；

用于采集所述逆变器的电压及电流的直流量采集电路；

用于与所述逆变器通讯的通讯接口；

用于输出控制信号至第一控制端的信号输出电路；

用于控制整个防逆流保护电路工作的中央控制电路，所述中央控制电路分别与所述电气量采集电路、开关量采集电路、直流量采集电路、通讯接口及信号输出电路电性连接。

优选的，所述防逆流保护电路还包括用于与所述逆变器通讯的以太网通讯电路，所述以太网通讯电路与所述中央控制电路电性连接。

优选的，所述第一开关与所述逆变器的数量相等，每一个所述第一开关连接所述低压电网与一个所述逆变器。

优选的，所述第一开关与所述逆变器均设有4个。

本发明还提供一种所述储能系统防逆流保护供电系统的测控方法，所述防逆流保护电路实时监测所述低压电网的第一电压、第一电流及第一电流的流向，并根据所述第一电压及所述第一电流得到第一功率，所述第一电流的流向为从所述逆变器流向所述低压电网或者从所述低压电网流向所述本地负载；

当所述第一电流的流向为从所述逆变器流向所述低压电网时，若所述第一功率大于第一定值功率、所述第一功率大于第一定值功率持续的第一时间大于第一定值时间以及所述第一开关处于闭合状态，则执行跳逆变器逻辑；

当所述第一电流的流向为从所述低压电网流向所述本地负载时，若所述第一功率大于第二定值功率、所述第一功率大于第二定值功率持续的第一时间大于第二定值时间以及所述第一开关处于断开状态时，则执行合逆变器逻辑。

优选的，所述跳逆变器逻辑包括以下步骤：

a) 判断第一电流的流向是否为从所述逆变器流向所述低压电网、所述第一功率是否大于第一定值功率以及所述第一功率大于第一定值功率持续的第一时间是否大于第一定值时间，若均为是，进入下一步，若其中一个为否，程序结束；

b) 判断第一个第一开关是否处于闭合状态，若是，断开第一个第一开关，进入步骤a)；若否，进入下一步；

c) 判断下一个第一开关是否处于闭合状态，若是，断开下一个第一开关，进入步骤a)；若否，进入下一步；

d) 循环步骤c)直到所有第一开关均断开，逻辑结束。

优选的，所述合逆变器逻辑包括以下步骤：

a1) 判断第一电流的流向是否为从所述低压电网流向所述本地负载、所述第一功率是否大于第二定值功率以及所述第一功率大于第二定值功率持续的第一时间是否大于第二定值时间，若均为是，进入下一步，若其中一个为否，程序结束；

b1) 判断第一个第一开关是否处于断开状态，若是，闭合第一个第一开关，进入步骤a1)；若否，进入下一步；

c1) 判断下一个第一开关是否处于断开状态，若是，闭合下一个第一开关，进入步骤a1)；若否，进入下一步；

d1) 循环步骤c1)直到所有第一开关均闭合，逻辑结束。

与现有技术相比，本发明所述储能系统防逆流保护供电系统及其测控方法能够自动控制第一开关断开与闭合逆变器，从而防止光伏发电组件通过逆变器向低压电网输送电能。

附图说明

图1为本发明所述储能系统防逆流保护供电系统一应用实施例的电路连接框图；

图2为本发明所述防逆流保护电路的电路原理框图；

图3为本发明所述低压电网的功率与时间的对应关系图；

图4为本发明所述跳逆变器逻辑的逻辑原理图；

图5为本发明所述跳逆变器逻辑的流程图；

图6为本发明所述合逆变器逻辑的逻辑原理图；

图7为本发明所述合逆变器逻辑的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

如图1所示，本发明提供一种储能系统防逆流保护供电系统，用于防止光伏系统向低压电网馈电,储能系统防逆流保护供电系统包括至少一个逆变器、至少一个第一开关K1、用于切断或导通对本地负载供电的第二开关K2、以及用于防止逆变器输出的电能传输至低压电网的防逆流保护电路。其中，逆变器具有输入端和输出端，逆变器的输入端与光伏发电组件的电能输出端电性连接以接入直流电，逆变器能够将光伏发电组件产生的直流电转变成交流电，交流电从逆变器的输出端输出。第一开关K1包括第一控制端、第一接线端和第二接线端，第一接线端与逆变器的输出端电性连接，第二接线端与低压电网电性连接。第二开关K2包括第三接线端和第四接线端，第三接线端与第二接线端电性连接，第四接线端与本地负载电性连接，第二开关K2用于切断或导通低压电网及逆变器对本地负载的供电。防逆流保护电路用于防止逆变器输出的电能传输至低压电网，防逆流保护电路分别与逆变器、第一控制端以及低压电网电性连接。

如图2所示，防逆流保护电路包括：用于采集低压电网的电压及电流的电气量电路；用于采集第一开关K1的开合状态的开关量采集电路；用于采集逆变器的电压及电流的直流量采集电路；用于与逆变器通讯的通讯接口；用于输出控制信号至第一控制端的信号输出电路；用于控制整个防逆流保护电路工作的中央控制电路，中央控制电路包括微处理器，中央控制电路分别与电气量采集电路、开关量采集电路、直流量采集电路、通讯接口及信号输出电路电性连接。

在本发明中，所述电气量采集电路采集低压电网的第一电压和第一电流，并判断第一电流的流向，所述开关量采集电路采集第一开关K1的开合状态，从而判断逆变器是否与低压电网电性连接，所述直流量采集电路采集逆变器的输入端的第二电压和第二电流，所述通讯接口用于连接中央控制电路与逆变器，从而便于中央控制电路得知逆变器的输出功率，并根据本地负载实际需求的电能调节逆变器的输出功率，从而防止光伏发电组件多余的电能流向低压电网。此外，所述信号输出电路能够依据第一电流的流向输出控制信号至第一开关K1，使第一开关K1断开或闭合，从而切断或导通逆变器与低压电网之间的电连接，从而进一步防止光伏发电组件多余的电能流向低压电网。

于具体实施时，防逆流保护电路还可以包括用于与逆变器通讯的以太网通讯电路，所述以太网通讯电路与所述中央控制电路电性连接。以太网通讯电路与通讯接口可以同时设置，也可以择一设置。

在本实施例中，第一开关K1与逆变器的数量相等，每一个第一开关K1连接低压电网与一个逆变器。第一开关K1与逆变器均设有4个，4个逆变器独立设置，每一个逆变器连接一个光伏发电组件。

本发明还提供一种储能系统防逆流保护供电系统的测控方法，即，防逆流保护电路实时监测低压电网的第一电压、第一电流及第一电流的流向，并根据第一电压及第一电流得到第一功率Pt，当第一电流的流向为从逆变器流向低压电网时，第一功率Pt为逆功率（简称为Pt为逆），当第一电流的流向为从低压电网流向本地负载时，第一功率Pt为正常功率（简称为Pt正常）。

如图3所示，图3为本发明所述低压电网的功率与时间的对应关系图，图3中横坐标对应时间t,纵坐标对应功率Pt,纵坐标的正半轴及负半轴均从0向正无穷值延伸，即图3中纵坐标上的功率值均为正数。

如图3和图4所示，当第一功率Pt为逆功率（简称为Pt为逆）时，若第一功率Pt大于第一定值功率Pr、第一功率Pt大于第一定值功率Pr持续的第一时间t大于第一定值时间tr以及第一开关K1处于闭合状态(即第一开关合)，则执行跳逆变器逻辑；

如图3和图6所示，当第一功率Pt为正常功率（简称为Pt正常）时，若第一功率Pt大于第二定值功率Pn、第一功率Pt大于第二定值功率Pn持续的第一时间t大于第二定值时间tn以及第一开关K1处于断开状态(即第一开关分)，则执行合逆变器逻辑。

于本发明中，如图5所示，跳逆变器逻辑包括以下步骤：

a) 判断第一电流的流向是否为从逆变器流向低压电网（即Pt为逆）、第一功率Pt是否大于第一定值功率Pr以及第一功率Pt大于第一定值功率Pr持续的第一时间t是否大于第一定值时间tr，若均为是，进入下一步，若其中一个为否，程序结束；

b) 判断第一个第一开关K1是否处于闭合状态（即逆变器1的第一开关合），若是，断开第一个第一开关K1（即跳逆变器1），进入步骤a)；若否，进入下一步；

c) 判断下一个第一开关K1是否处于闭合状态，若是，断开下一个第一开关K1，进入步骤a)；若否，进入下一步；

d) 循环步骤c)直到所有第一开关K1均断开，逻辑结束。

于本发明中，如图7所示，合逆变器逻辑包括以下步骤：

a1) 判断第一电流的流向是否为从低压电网流向本地负载（即Pt正常）、第一功率Pt是否大于第二定值功率Pn以及第一功率Pt大于第二定值功率Pn持续的第一时间t是否大于第二定值时间tn，若均为是，进入下一步，若其中一个为否，程序结束；

b1) 判断第一个第一开关K1是否处于断开状态（即逆变器1的第一开关分），若是，闭合第一个第一开关K1（即合逆变器1），进入步骤a1)；若否，进入下一步；

c1) 判断下一个第一开关K1是否处于断开状态，若是，闭合下一个第一开关K1，进入步骤a1)；若否，进入下一步；

d1) 循环步骤c1)直到所有第一开关K1均闭合，逻辑结束。

综上所述，当光伏发电组件的电能多于本地负载需要的电能时，本发明所述防逆流保护电路能够根据本地负载实际需求的电能调小逆变器的输出功率，且能够依据第一电流的流向输出控制信号至第一开关K1，使第一开关K1断开，即断开逆变器与低压电网之间的电连接，从而防止电能从逆变器流向低压电网，此时只有低压电网给本地负载供电。当光伏发电组件的电能小于本地负载需要的电能时，本发明所述防逆流保护电路能够输出控制信号至第一开关K1，使第一开关K1闭合，即接通逆变器与低压电网之间的电连接，从而使低压电网与光伏发电组件同时给本地负载供电。

于实际应用时，本发明所述储能系统防逆流保护供电系统还可以设置储能组件，当光伏发电组件的电能多于本地负载需要的电能时，逆变器与低压电网之间的电连接断开，逆变器与本地负载之间的电连接也断开，即光伏发电组件不给本地负载供电，此时光伏发电组件的电能可以储存在储能组件中，当光伏发电组件的电力不足时，还可利用储能组件中的电能给本地负载供电，从而充分利用资源。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，所述描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与所述技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种储能系统防逆流保护供电系统，用于防止光伏系统向低压电网馈电, 其特征在于，所述储能系统防逆流保护供电系统包括：

至少一个用于将光伏发电组件产生的直流电转变成交流电的逆变器,所述逆变器与所述光伏发电组件电性连接；

至少一个第一开关,所述第一开关包括第一控制端、第一接线端和第二接线端，所述第一接线端与所述逆变器电性连接，所述第二接线端与所述低压电网电性连接；

用于切断或导通对本地负载供电的第二开关，所述第二开关包括第三接线端和第四接线端，所述第三接线端与所述第二接线端电性连接，所述第四接线端与所述本地负载电性连接；

用于防止逆变器输出的电能传输至低压电网的防逆流保护电路，所述防逆流保护电路分别与所述逆变器、所述第一控制端以及所述低压电网电性连接。

2.如权利要求1所述的储能系统防逆流保护供电系统，其特征在于，所述防逆流保护电路包括：

用于采集所述低压电网的电压及电流的电气量采集电路；

用于采集所述第一开关的开合状态的开关量采集电路；

用于采集所述逆变器的电压及电流的直流量采集电路；

用于与所述逆变器通讯的通讯接口；

用于输出控制信号至所述第一控制端的信号输出电路；

用于控制整个防逆流保护电路工作的中央控制电路，所述中央控制电路分别与所述电气量采集电路、开关量采集电路、直流量采集电路、通讯接口及信号输出电路电性连接。

3.如权利要求2所述的储能系统防逆流保护供电系统，其特征在于，所述防逆流保护电路还包括用于与所述逆变器通讯的以太网通讯电路，所述以太网通讯电路与所述中央控制电路电性连接。

4.如权利要求1所述的储能系统防逆流保护供电系统，其特征在于，所述第一开关与所述逆变器的数量相等，每一个所述第一开关连接所述低压电网与一个所述逆变器。

5.如权利要求4所述的储能系统防逆流保护供电系统，其特征在于，所述第一开关与所述逆变器均设有4个。

6.一种如权利要求1至5任一所述的储能系统防逆流保护供电系统的测控方法，其特征在于：

所述防逆流保护电路实时监测所述低压电网的第一电压、第一电流及第一电流的流向，并根据所述第一电压及所述第一电流得到第一功率，所述第一电流的流向为从所述逆变器流向所述低压电网或者从所述低压电网流向所述本地负载；

当所述第一电流的流向为从所述逆变器流向所述低压电网时，若所述第一功率大于第一定值功率、所述第一功率大于第一定值功率持续的第一时间大于第一定值时间以及所述第一开关处于闭合状态，则执行跳逆变器逻辑；

当所述第一电流的流向为从所述低压电网流向所述本地负载时，若所述第一功率大于第二定值功率、所述第一功率大于第二定值功率持续的第一时间大于第二定值时间以及所述第一开关处于断开状态时，则执行合逆变器逻辑。

7.如权利要求6所述的测控方法，其特征在于，所述跳逆变器逻辑包括以下步骤：

a) 判断第一电流的流向是否为从所述逆变器流向所述低压电网、所述第一功率是否大于第一定值功率以及所述第一功率大于第一定值功率持续的第一时间是否大于第一定值时间，若均为是，进入下一步，若其中一个为否，程序结束；

b) 判断第一个第一开关是否处于闭合状态，若是，断开第一个第一开关，进入步骤a)；若否，进入下一步；

c) 判断下一个第一开关是否处于闭合状态，若是，断开下一个第一开关，进入步骤a)；若否，进入下一步；

d) 循环步骤c)直到所有第一开关均断开，逻辑结束。

8.如权利要求6所述的测控方法，其特征在于，所述合逆变器逻辑包括以下步骤：

a1) 判断第一电流的流向是否为从所述低压电网流向所述本地负载、所述第一功率是否大于第二定值功率以及所述第一功率大于第二定值功率持续的第一时间是否大于第二定值时间，若均为是，进入下一步，若其中一个为否，程序结束；

b1) 判断第一个第一开关是否处于断开状态，若是，闭合第一个第一开关，进入步骤a1)；若否，进入下一步；

c1) 判断下一个第一开关是否处于断开状态，若是，闭合下一个第一开关，进入步骤a1)；若否，进入下一步；

d1) 循环步骤c1)直到所有第一开关均闭合，逻辑结束。