CN114069696B - 增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的方法，方法包括：微电网并网状态时，若检测到主电网异常，则同时向串联连接的接触器和可控硅发出断开指令；在可控硅断开时，微电网转为离网状态；微电网离网状态时，若第一检测点检测到主电网信号，则控制接触器闭合；若在接触器闭合状态下于第二检测点检测到主电网信号，则控制可控硅闭合，此时微电网转为并网状态。本发明还公开一种设备，包括控制器、接触器和可控硅，控制器分别与接触器和可控硅连接，接触器和可控硅串联连接。本发明用于在不降低可控硅断开装置断开速度的前提下，克服可控硅抗过载能力差的弊端，提高装置的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及微电网领域，主要应用在微电网系统中使用可控硅作为断开装置的并离网切换设备上，具体为一种增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的方法和设备。
背景技术
在微电网系统中，微电网和主电网通过电路和相应的断开装置连接，断开装置可在外部信号的控制下闭合和断开，以完成微电网和主电网的连接和断开。断开装置多安装于并/离网切换设备内，设备的工作原理为，设备通过实时监控主电网的电压，频率，谐波等参数判断主电网的状态。当主电网状态正常，微电网和主电网连接，微电网工作于并网模式，与主电网共同工作，反之，工作于离网模式，微电网独立工作。并/离网的切换会经历检测，判断，下发指令，断开装置动作等多个步骤。其中，断开装置的动作速度会显著影响整个切换过程所需要的时间。切换过程耗时越短，对微电网内的用电设备影响越小，切换过程耗时过长将导致用电设备的停机或重启，对于电脑等敏感设备，非计划的停机或重启会严重影响用户的使用。
现有微电网系统的断开装置，一般使用接触器或者可控硅。
接触器是通过控制电流流过接触器的控制线圈，产生磁力，从而带动其机械触点闭合以接通电路。它的承载电流很大，触点由银钨合金制成，导电性好，耐高温烧蚀。接触器都有各种类型的灭弧装置，能快速消除电弧以保护触点，进一步提高了可靠性和抗过载能力。但由于其触点闭合是机械动作，因此闭合过程耗时较长，一般都超过100ms，使用在微电网内没有对断电时间较敏感的用电设备的情况。
可控硅是一种半导体器件，通过控制其控制极上的电压来控制他的导通或者关闭，由于其内部没有机械部件，可控硅非常灵敏，响应迅速，但是它抗过载能力差，短时间的过流，过压都会造成元件不可逆的损坏，因此需搭配一系列的保护装置，在一定的控制方法下防止其过载，但其可靠性仍不及接触器，使用在微电网内有对断电时间较敏感的用电设备的情况。
目前，市场对微电网的并/离网切换时间要求越来越高，因此，可控硅大量用于并/离网切换设备中。可控硅作为断开装置，其可靠性对于微电网至关重要，当其无法断开时，会导致微电网无法可靠切换到离网模式。主电网在停电检修时，微电网与主电网断开并处于离网模式，如果可控硅突然失效，微电网和主电网意外连接，会导致微电网向主电网送电，危及主电网中正在进行检修作业的人员和设备安全。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的方法和设备，用于在不降低可控硅断开装置断开速度的前提下，克服可控硅抗过载能力差的弊端，提高装置的可靠性。
根据本发明说明书的一方面，提供一种增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的方法，包括：
微电网并网状态时，若检测到主电网异常，则同时向串联连接的接触器和可控硅发出断开指令；在可控硅断开时，微电网转为离网状态；
微电网离网状态时，若第一检测点检测到主电网信号，则控制接触器闭合；若在接触器闭合状态下于第二检测点检测到主电网信号，则控制可控硅闭合，此时微电网转为并网状态。
上述技术方案中，微电网并网状态时，若检测到主电网信号异常，则同时向接触器和可控硅发送断开指令，由于可控硅的断开速度大于接触器，在可控硅断开时，微电网即能够快速转为离网状态，满足快速转换的要求，同时，后断开的接触器利用其高可靠和耐过载的优势，保证了微电网和主电网的可靠断开；微电网离网状态时，若在第一检测点先检测到主电网信号，则先控制接触器闭合，若接着在第二检测点检测到主电网信号，则控制可控硅闭合，利用可控硅切换速度快的优势，使微电网在检测到主电网信号后即可快速转为并网状态，满足用电设备不间断工作的要求。
作为进一步的技术方案，接触器靠近主电网一侧，可控硅靠近微电网一侧；第一检测点设置在接触器与主电网之间，第二检测点设置在接触器与可控硅之间。接触器靠近主电网一侧，保证微电网与主电网的可靠断开；可控硅靠近微电网一侧，保证微电网并离网状态的快速转换。
作为进一步的技术方案，微电网并网状态时，接触器和可控硅均处于闭合状态；第一检测点和第二检测点均可检测到主电网信号。
作为进一步的技术方案，微电网离网状态时，若第一检测点未检测到主电网信号，而第二检测点检测到主电网信号，则可控硅的断开功能失效。
作为进一步的技术方案，微电网并网状态下，当在第一检测点和/或第二检测点检测到主电网异常时，同时向接触器和可控硅发出断开指令。
根据本发明说明书的一方面，提供一种增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的设备，包括控制器、接触器和可控硅，控制器分别与接触器和可控硅连接，接触器与可控硅串联连接；接触器与主电网之间设有第一检测点，接触器与可控硅之间设有第二检测点，第一检测点和第二检测点分别与控制器连接。
上述技术方案中，在主电网和微电网之间的并离网线路内，依次串联接触器和可控硅两个断开装置，在接触器和可控硅靠近主电网的一侧分别设置第一检测点和第二检测点，用以检测电网参数；第一检测点、第二检测点以及接触器和可控硅均与控制器连接，由控制器负责检测并根据检测到的情况控制接触器和可控硅的闭合和断开。
作为进一步的技术方案，接触器设置在靠近主电网一侧，可控硅设置在靠近微电网一侧。
作为进一步的技术方案，接触器通过接触器控制点与控制器连接，可控硅通过可控硅控制点与控制器连接。
作为进一步的技术方案，微电网并网状态时，接触器和可控硅均处于闭合状态；第一检测点和第二检测点均可检测到主电网信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供一种方法，该方法在微电网并网状态时，若检测到主电网信号异常，则同时向接触器和可控硅发送断开指令，利用可控硅切换速度快的优势使微电网能够快速转为离网状态，满足快速转换的要求，同时，利用后断开的接触器保证微电网和主电网的可靠断开；该方法在微电网离网状态时，若在第一检测点先检测到主电网信号，则先控制接触器闭合，若接着在第二检测点检测到主电网信号，则控制可控硅闭合，利用可控硅切换速度快的优势，使微电网在检测到主电网信号后即可快速转为并网状态，满足用电设备不间断工作的要求。
(2)本发明提供一种设备，该设备将接触器和可控硅依次串联在主电网与微电网之间，并在接触器和可控硅靠近主电网的一侧分别设置第一检测点和第二检测点，通过控制器检测并根据检测到的情况控制接触器和可控硅的闭合和断开。
(3)本发明采用接触器和可控硅串联的方式在不降低断开速度的前提下，提高了断开的可靠性，既没有增加成本和控制复杂度，又满足了微电网快速断开的需求。
附图说明
图1为根据本发明实施例的增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的设备的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供一种方法及设备，主要应用于微电网系统中使用可控硅作为断开装置的并离网切换设备上。除微电网之外，本发明也可应用于其它需要进行并/离网切换的设备，如柴油发电机，UPS等。
本发明中，可控硅(Silicon Controlled Rectifier)简称SCR，是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成.它的功用不仅是整流，还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。
接触器为一种用来接通或断开带负载的交直流主电路或大容量控制电路的自动化切换器，主要控制对象是电动机，此外也用于其他电力负载。
微电网(Micro-Grid)也译为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。
实施例1
本实施例提供一种增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的方法，该方法中，如图1，可控硅并离网切换装置由接触器(以下为S1)、可控硅(以下为S2)组成，且接触器和可控硅分别与控制器连接，在接触器和可控硅靠近主电网的一侧分别设有第一检测点T1和第二检测点T2。
当主电网和微电网连接，微电网处于并网状态时，接触器S1和可控硅S2均处于闭合状态。检测点T1和T2均可检测到主电网信号。
本实施例中，并网转离网的工作过程为：
当检测点T1和T2检测到主电网异常，微电网需从并网状态转为离网状态时，控制器同时向S1和S2发出断开指令，S1和S2同时开始断开，由于S2的断开速度大于S1且S2断开后，微电网与主电网已经断开，因此微电网可迅速转为离网状态，其切换时间以S2的断开速度为准，满足快速转换的要求。之后，S1也完成断开动作，此时，即使S2失效，S1也能发挥其高可靠和耐过载的优势，保证微网和主网的可靠断开。
进一步的，在离网状态下，如果在T2点检测到电网信号，则说明S2的断开功能已经失效，为确保微网系统的可靠性，应及时停止系统的工作并对S2进行检修。
本实施例中，离网转并网的工作过程为：
当T1检测到主电网恢复正常后，控制器首先控制S1闭合，当T2也检测到电网信号后，说明S1已经完成闭合，此时再控制S2闭合，由于S2的闭合速度快，微网在检测到电网信号后即可转为并网工作状态，能够满足用电设备不间断工作的要求。
本实施例在没有显著增加成本和控制复杂性的前提下，发挥了2种断开装置各自的优势，既满足了微电网快速断开的需求，又增加了断开装置的可靠性。
实施例2
本实施例提供一种增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的设备，如图1，在主电网和微电网之间的并/离网切换装置或线路内，依次串联接触器S1和可控硅S2两个断开装置，在接触器S1和可控硅S2靠近电网的一端分别设置第一检测点T1和第二检测点T2，用以检测电网参数。将这两个检测点以及接触器和可控硅的控制点都连接到控制器内，由控制器负责检测并根据检测到的情况控制接触器和可控硅的闭合和断开。
本实施例中，接触器设置在靠近主电网一侧，可控硅设置在靠近微电网一侧。
本实施例中，接触器通过接触器控制点与控制器连接，可控硅通过可控硅控制点与控制器连接。
微电网并网状态时，接触器和可控硅均处于闭合状态；第一检测点和第二检测点均可检测到主电网信号。
微电网并网状态时，若在第一检测点和/或第二检测点检测到主电网信号异常，则同时向接触器和可控硅发送断开指令，由于可控硅的断开速度大于接触器，在可控硅断开时，微电网即能够快速转为离网状态，满足快速转换的要求，而断开速度较慢的接触器后断开能够保证微电网和主电网的可靠断开。
微电网离网状态时，若在第一检测点先检测到主电网信号，则先控制接触器闭合，若接着在第二检测点检测到主电网信号，则控制可控硅闭合，利用可控硅切换速度快的优势，使微电网在检测到主电网信号后即可快速转为并网状态，满足用电设备不间断工作的要求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。
Claims (8)
1.增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的方法，其特征在于，包括：
微电网并网状态时，若检测到主电网异常，则同时向串联连接的接触器和可控硅发出断开指令；在可控硅断开时，微电网转为离网状态；
微电网离网状态时，若第一检测点检测到主电网信号，则控制接触器闭合；若在接触器闭合状态下于第二检测点检测到主电网信号，则控制可控硅闭合，此时微电网转为并网状态；接触器靠近主电网一侧，可控硅靠近微电网一侧；第一检测点设置在接触器与主电网之间，第二检测点设置在接触器与可控硅之间。
2.根据权利要求1所述增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的方法，其特征在于，微电网并网状态时，接触器和可控硅均处于闭合状态；第一检测点和第二检测点均可检测到主电网信号。
3.根据权利要求1所述增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的方法，其特征在于，微电网离网状态时，若第一检测点未检测到主电网信号，而第二检测点检测到主电网信号，则可控硅的断开功能失效。
4.根据权利要求1所述增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的方法，其特征在于，微电网并网状态下，当在第一检测点和/或第二检测点检测到主电网异常时，同时向接触器和可控硅发出断开指令。
5.增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的设备，用于实现权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，包括控制器、接触器和可控硅，控制器分别与接触器和可控硅连接，接触器与可控硅串联连接；接触器与主电网之间设有第一检测点，接触器与可控硅之间设有第二检测点，第一检测点和第二检测点分别与控制器连接。
6.根据权利要求5所述增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的设备，其特征在于，接触器设置在靠近主电网一侧，可控硅设置在靠近微电网一侧。
7.根据权利要求5所述增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的设备，其特征在于，接触器通过接触器控制点与控制器连接，可控硅通过可控硅控制点与控制器连接。
8.根据权利要求6所述增强微电网可控硅并离网切换装置可靠性的设备，其特征在于，微电网并网状态时，接触器和可控硅均处于闭合状态；第一检测点和第二检测点均可检测到主电网信号。
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