CN117833340A - 光伏储能系统及其继电器故障检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏储能系统及其继电器故障检测方法，光伏储能系统包括电网、输出负载、逆变器和发电机，电网、输出负载、逆变器、发电机之间分别通过一组传输线路相互连通，电网的一侧设置有第一继电器组，输出负载的一侧设置有第二继电器组，发电机的一侧设置有第三继电器组，其特征在于，在电网输入电网电压的情况下，根据第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组中继电器的断开或闭合的状态、逆变器的输出波形状态、以及电网电压、输出负载的负载电压、逆变器的逆变器电压和发电机的发电机电压，判断第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组中继电器的故障情况。由此，能够方便对继电器自身故障进行检测。
Description
技术领域
本发明涉及电子与电工领域，特别涉及一种光伏储能系统及其继电器故障检测方法。
背景技术
光伏储能系统是将太阳能转化为电能，供给家用电器使用的同时，将多余的电能存储起来，供夜间或无市电情况下使用的设备和技术的组合。光伏储能系统的主要工作模式包括并网运行模式和离网运行模式。并网运行模式包括实现逆变器的能量流向输出负载，电网的能量流向输出负载。离网储能逆变器主要应用于离网储能逆变系统断开电网时的离网运行模式，可以控制离网逆变器能量流向输出负载以实现输出负载的不间断供电。在并网或离网运行模式下需要在储能逆变系统的网侧放置继电器网络，保证逆变器的正常工作。
国外的TUV标准和我国的CGC标准都要求逆变器与电网之间所连接的继电器网络具有硬件故障自检功能，即在逆变器上电投入正常运行前，须对继电器电路中相应继电器能否正常工作进行检测，主要涉及继电器得电和失电后其触点是否能够做出相应的闭合或释放动作，即对继电器触点是否存在开路和短路故障进行检测。
现行的逆变器已具备成熟的继电器自检方案，但对于在我国刚兴起的光伏储能逆变器，特别是对储能系统中相对复杂的继电器拓扑网络的自检方法还不够重视。现在的技术主要侧重于不间断的输电，将继电器设计成可为输出负载提供不间断供电即可。很少考虑认证标准中所要求的高可靠性，即从继电器自身故障检测这一角度出发来设计网侧继电器拓扑，并给出相应自检控制方法。
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术的状况而提出的，其目的在于提供一种能够方便对继电器自身故障进行检测的光伏储能系统及其继电器故障检测方法。
为此，本发明第一方面提供了一种光伏储能系统的继电器故障检测方法，所述光伏储能系统包括电网、输出负载、逆变器和发电机，所述电网、所述输出负载、所述逆变器、所述发电机之间分别通过一组传输线路相互连通，所述电网的一侧设置有第一继电器组，所述输出负载的一侧设置有第二继电器组，所述发电机的一侧设置有第三继电器组，其特征在于，在所述电网输入电网电压的情况下，根据所述第一继电器组、所述第二继电器组和所述第三继电器组中继电器的断开或闭合的状态、所述逆变器的输出波形状态、以及所述电网电压、所述输出负载的负载电压、所述逆变器的逆变器电压和所述发电机的发电机电压，判断所述第一继电器组、所述第二继电器组和所述第三继电器组中继电器的故障情况。
在这种情况下，电网的一侧的第一继电器组、输出负载的一侧的第二继电器组、发电机的一侧的第三继电器组能够形成继电器拓扑，本发明通过在电网输入电网电压的情况下，根据第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组中继电器的断开或闭合的状态、逆变器的输出波形状态、以及电网电压、输出负载的负载电压、逆变器的逆变器电压和发电机的发电机电压，能够判断出第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组中继电器的故障情况，进而实现继电器拓扑的故障自检。
另外，在本发明所涉及的光伏储能系统的继电器故障检测方法中，可选地，所述传输线路包括火线和零线，所述第一继电器组包括设置在所述火线上的第一继电器、以及设置在所述零线上的第三继电器，所述第二继电器组包括设置在所述火线上的第二继电器，所述第三继电器组包括设置在所述火线上的第四继电器组。在这种情况下，继电器拓扑由电网的一侧的第一继电器和第三继电器、输出负载一侧的第二继电器、发电机一侧的第四继电器所形成，通过本发明的继电器故障检测方法，能够方便检测出第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器的故障情况。
另外，在本发明所涉及的光伏储能系统的继电器故障检测方法中，可选地，在所述电网输入所述电网电压的情况下，控制所述第一继电器、所述第二继电器和所述第四继电器断开，控制所述第三继电器闭合，所述逆变器不输出波形，若所述逆变器电压等于所述电网电压，则判断出所述第一继电器发生短路故障；若所述逆变器电压不等于所述电网电压，则判断出所述第一继电器无短路故障。由此，能够方便检测出第一继电器是否发生短路故障。
另外，在本发明所涉及的光伏储能系统的继电器故障检测方法中，可选地，在所述电网输入所述电网电压的情况下，控制所述第二继电器、所述第三继电器和所述第四继电器断开，控制所述第一继电器闭合，所述逆变器不输出波形，若所述逆变器电压等于所述电网电压，则判断出所述第三继电器发生短路故障；若所述逆变器电压不等于所述电网电压，则判断出所述第三继电器无短路故障。由此，能够方便检测出第三继电器是否发生短路故障。
另外，在本发明所涉及的光伏储能系统的继电器故障检测方法中，可选地，在所述电网输入所述电网电压的情况下，控制所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器闭合，控制所述第四继电器断开，所述逆变器不输出波形，若所述发电机电压不等于所述电网电压，则判断出所述第四继电器发生短路故障；若所述逆变器电压不等于所述电网电压，则判断出所述第四继电器无短路故障。由此，能够方便检测出第四继电器是否发生短路故障。
另外，在本发明所涉及的光伏储能系统的继电器故障检测方法中，可选地，在所述电网输入所述电网电压的情况下，控制所述第一继电器、所述第三继电器和所述第四继电器闭合，控制所述第二继电器断开，所述逆变器不输出波形，若所述负载电压等于所述电网电压，则判断出所述第二继电器发生短路故障；若所述负载电压不等于所述电网电压，则判断出所述第二继电器无短路故障。由此，能够方便检测出第二继电器是否发生短路故障。
另外，在本发明所涉及的光伏储能系统的继电器故障检测方法中，可选地，在所述电网输入所述电网电压的情况下，控制所述第二继电器和所述第四继电器断开，控制所述第一继电器和所述第三继电器闭合，所述逆变器不输出波形，若所述逆变器电压不等于所述电网电压，则判断出所述第一继电器和所述第三继电器发生开路故障；若所述逆变器电压不等于所述电网电压，则判断出所述第一继电器和所述第三继电器无开路故障。由此，能够方便检测出第一继电器和第三继电器是否发生开路故障。
另外，在本发明所涉及的光伏储能系统的继电器故障检测方法中，可选地，在所述电网输入所述电网电压的情况下，控制所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器和所述第四继电器闭合，所述逆变器不输出波形，若所述负载电压不等于所述电网电压，则判断出所述第二继电器发生开路故障；若所述发电机电压不等于所述电网电压，则判断出所述第四继电器发生开路故障。由此，能够方便检测出第四继电器是否发生开路故障。
另外，在本发明所涉及的光伏储能系统的继电器故障检测方法中，可选地，所述光伏储能系统还包括控制系统，所述控制系统配置为所述控制系统配置为控制所述第一继电器组、所述第二继电器组、所述第三继电器组中的继电器进行故障检测。在这种情况下，能够方便通过控制系统执行继电器故障检测方法，进而对第一继电器组、第二继电器组、第三继电器组中的继电器进行故障检测。
本发明第二方面提供了一种光伏储能系统，其特征在于，包括电网、输出负载、逆变器、发电机、控制系统、第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组，所述电网、所述输出负载、所述逆变器、所述发电机之间分别通过一组传输线路相互连通，所述电网的一侧设置有第一继电器组，所述输出负载的一侧设置有第二继电器组，所述发电机的一侧设置有第三继电器组，所述控制系统配置为执行第一方面的光伏储能系统的继电器故障检测方法。在这种情况下，能够方便通过控制系统执行本发明的继电器故障检测方法。
通过本发明，能够提供一种能够方便对继电器自身故障进行检测的光伏储能系统及其继电器故障检测方法。
附图说明
现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本发明，其中：
图1是示出了本实施方式示例所涉及的光伏储能系统一种实施例的结构示意图。
图2是示出了本实施方式示例所涉及的光伏储能系统另一种实施例的结构示意图。
附图标记说明
1…电网，2…输出负载，3…逆变器，4…发电机，5…控制系统，6…光伏组件，7…MPPT控制器，8…储能设备，9…双向充放电路，K1…第一继电器，K2…第二继电器，K3…第三继电器，K4…第四继电器。
具体实施方式
以下，参考附图，详细地说明本发明的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。
需要说明的是，本发明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明的实施方式涉及一种光伏储能系统及光伏储能系统的继电器故障检测方法。具体地，本发明用于对光伏储能系统中的继电器拓扑中的继电器进行故障检测。
图1是示出了本实施方式示例所涉及的光伏储能系统一种实施例的结构示意图。
本发明第一方面提供了一种光伏储能系统的继电器故障检测方法。该光伏储能系统包括电网1、输出负载2、逆变器3和发电机4。
在一些示例中，电网1、输出负载2、逆变器3、发电机4之间可以分别通过一组传输线路相互连通。
在一些示例中，电网1的一侧可以设置有第一继电器组。
在一些示例中，输出负载2的一侧可以设置有第二继电器组。
在一些示例中，发电机4的一侧可以设置有第三继电器组。
在一些示例中，输出负载2可以为家用电器等。
在本发明中，针对上述第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组的故障检测方法可以如下：在电网1输入电网电压Vi的情况下，根据第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组中继电器的断开或闭合的状态、逆变器3的输出波形状态、以及电网电压Vi、输出负载2的负载电压Vo、逆变器3的逆变器电压Vinv(也即，逆变器交流输出端的电压)和发电机4的发电机电压Vg，进而可以判断第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组中继电器的故障情况。
在这种情况下，电网1的一侧的第一继电器组、输出负载2的一侧的第二继电器组、发电机4的一侧的第三继电器组能够形成继电器拓扑，本发明通过在电网1输入电网电压Vi的情况下，根据第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组中继电器的断开或闭合的状态、逆变器3的输出波形状态、以及电网电压Vi、输出负载2的负载电压Vo、逆变器3的逆变器电压Vi和发电机4的发电机电压Vg，能够判断出第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组中继电器的故障情况，进而实现继电器拓扑的故障自检。
在一些示例中，每组传输线路可以包括火线L和零线N。第一继电器组可以包括设置在火线L上的第一继电器K1、以及设置在零线N上的第三继电器K3。第二继电器组可以包括设置在火线L上的第二继电器K2。第三继电器组可以包括设置在火线L上的第四继电器K4。第一继电器K1可以用于控制电网1的一侧火线L的通断，三继电器K3可以用于控制电网1的一侧零线N的通断。第二继电器K2可以用于控制输出负载2的一侧火线L的通断。第四继电器K4可以用于控制发电机4的一侧火线L的通断。
在这种情况下，继电器拓扑能够由电网1的一侧的第一继电器K1和第三继电器K2、输出负载2的一侧的第二继电器K2、发电机4的一侧的第四继电器K4所形成，通过本发明的继电器故障检测方法，能够方便检测出第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3和第四继电器K4的故障情况。
以下，详细介绍第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3和第四继电器K4的故障检测方法。
在一些示例中，第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3和第四继电器K4的故障可以包括短路故障和开路故障。
在一些示例中，第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3和第四继电器K4的故障检测先后顺序没有特别限制。
在一些示例中，可以根据预设顺序依次对继电器拓扑中的继电器进行故障检测。
在一些示例中，在电网1输入电网电压Vi的情况下，控制第一继电器K1、第二继电器K2和第四继电器K4断开，控制第三继电器K3闭合，逆变器3不输出波形，若逆变器电压Vinv等于电网电压Vi，则可以判断出第一继电器K1发生短路故障；若逆变器电压Vinv不等于电网电压Vi，则可以判断出第一继电器K1无短路故障。由此，能够方便检测出第一继电器K1是否发生短路故障。
在一些示例中，在电网输入电网电压Vi的情况下，控制第二继电器K2、第三继电器K3和第四继电器K4断开，控制第一继电器K1闭合，逆变器不输出波形，若逆变器电压Vinv等于电网电压Vi，则判断出第三继电器K3发生短路故障；若逆变器电压Vinv不等于电网电压Vi，则判断出第三继电器K3无短路故障。由此，能够方便检测出第三继电器K3是否发生短路故障。
在一些示例中，在电网输入电网电压Vi的情况下，控制第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3闭合，控制第四继电器K4断开，逆变器不输出波形，若发电机电压Vg不等于电网电压Vi，则判断出第四继电器K4发生短路故障；若逆变器电压Vinv不等于电网电压Vi，则判断出第四继电器K4无短路故障。由此，能够方便检测出第四继电器K4是否发生短路故障。
在一些示例中，在电网输入电网电压Vi的情况下，控制第一继电器K1、第三继电器K3和第四继电器K4闭合，控制第二继电器K2断开，逆变器不输出波形，若负载电压Vo等于电网电压Vi，则判断出第二继电器K2发生短路故障；若负载电压Vo不等于电网电压Vi，则判断出第二继电器K2无短路故障。由此，能够方便检测出第二继电器K2是否发生短路故障。
在一些示例中，在电网输入电网电压Vi的情况下，控制第二继电器K2和第四继电器K4断开，控制第一继电器K1和第三继电器K3闭合，逆变器不输出波形，若逆变器电压Vinv不等于电网电压Vi，则判断出第一继电器K1和第三继电器K3发生开路故障；若逆变器电压Vinv不等于电网电压Vi，则判断出第一继电器K1和第三继电器K3无开路故障。由此，能够方便检测出第一继电器K1和第三继电器K3是否发生开路故障。
在一些示例中，在电网输入电网电压Vi的情况下，控制第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3和第四继电器K4闭合，逆变器不输出波形，若负载电压Vo不等于电网电压Vi，则判断出第二继电器K2发生开路故障；若发电机电压Vg不等于电网电压Vi，则判断出第四继电器K4发生开路故障。由此，能够方便检测出第四继电器K4是否发生开路故障。
在一些示例中，光伏储能系统还包括控制系统5，控制系统5可以配置为执行上述的继电器故障检测方法。在这种情况下，能够方便通过控制系统5执行继电器故障检测方法。
本发明的继电器故障检测方法简单可靠，可应用到数字控制的储能逆变系统中，易于编程实现。
在一些示例中，本发明的光伏储能系统可以是离网光伏储能系统。本发明可以是一种应用于离网光伏储能系统中的继电器拓扑的自检方法。在这种情况下，本发明的继电器故障检测方法可以有效的在离网模式下对输出负载2提供不间断的供电需求。
在本发明中，因电网电压Vi、逆变器电压Vinv、负载电压Vo、发电机电压Vg，在光伏储能系统中本身就是进行数据采集后的信号，可以在程序中通过编程得到相应的有效值，故本发明的方法无需额外的硬件，具有低成本和高可靠性的优势，能够适用于工程应用。
在一些示例中，本发明的继电器故障检测方法不仅可以应用在光伏储能系统中，也可以应用在风力发电储能系统中。
图2是示出了本实施方式示例所涉及的光伏储能系统另一种实施例的结构示意图。
本发明第二方面提供了一种光伏储能系统，该光伏储能系统可以包括电网1、输出负载2、逆变器3、发电机4、控制系统5、第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组。电网1、输出负载2、逆变器3、发电机4之间可以分别通过一组传输线路相互连通，电网1的一侧可以设置有第一继电器组，输出负载2的一侧可以设置有第二继电器组，发电机的一侧可以设置有第三继电器组，控制系统5可以配置为执行上述的光伏储能系统的继电器故障检测方法。在这种情况下，能够方便通过控制系统5执行本发明的继电器故障检测方法。
通过本发明，能够提供一种能够方便对继电器自身故障进行检测的光伏储能系统及其继电器故障检测方法。
在一些示例中，本发明的光伏储能系统还包括光伏组件6、最大功率跟踪(MPPT，Maximum Power Point Tracking)控制器7、储能设备8和双向充放电路9。光伏组件6可以通过最大功率跟踪控制器连接逆变器3，储能设备8可以通过双向充放电路9连接逆变器3。
在一些示例中，光伏组件6可以包括多个光伏模块(也称太阳能板)，光伏组件6可以负责捕获太阳光并将其转化为直流电后输出至最大功率跟踪控制器7。
在一些示例中，逆变器3可以用于将光伏组件6产生的直流电转化为交流电供给家用电器(输出负载2)使用，并可以将多余的电存储到储能设备8中。在一些示例中，当应用于并网光伏储能系统时，逆变器3也可将多余的电并入城市电网。
在一些示例中，储能设备8可以通过逆变器3将光伏组件6产生的但未立即使用的电能进行存储，供日后使用。在一些示例中，储能设备可以包括储能电池。
在一些示例中，双向充放电路9可以用于控制电能的双向传输，也即，可以控制电能的存储和使用。
虽然以上结合附图和示例对本发明进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本发明。本领域技术人员在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本发明进行变形和变化，这些变形和变化均落入本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种光伏储能系统的继电器故障检测方法，所述光伏储能系统包括电网、输出负载、逆变器和发电机，所述电网、所述输出负载、所述逆变器、所述发电机之间分别通过一组传输线路相互连通，所述电网的一侧设置有第一继电器组，所述输出负载的一侧设置有第二继电器组，所述发电机的一侧设置有第三继电器组，其特征在于，在所述电网输入电网电压的情况下，根据所述第一继电器组、所述第二继电器组和所述第三继电器组中继电器的断开或闭合的状态、所述逆变器的输出波形状态、以及所述电网电压、所述输出负载的负载电压、所述逆变器的逆变器电压和所述发电机的发电机电压，判断所述第一继电器组、所述第二继电器组和所述第三继电器组中继电器的故障情况。
2.根据权利要求1所述的光伏储能系统的继电器故障检测方法，其特征在于，所述传输线路包括火线和零线，所述第一继电器组包括设置在所述火线上的第一继电器、以及设置在所述零线上的第三继电器，所述第二继电器组包括设置在所述火线上的第二继电器，所述第三继电器组包括设置在所述火线上的第四继电器组。
3.根据权利要求2所述的光伏储能系统的继电器故障检测方法，其特征在于，在所述电网输入所述电网电压的情况下，控制所述第一继电器、所述第二继电器和所述第四继电器断开，控制所述第三继电器闭合，所述逆变器不输出波形，若所述逆变器电压等于所述电网电压，则判断出所述第一继电器发生短路故障；若所述逆变器电压不等于所述电网电压，则判断出所述第一继电器无短路故障。
4.根据权利要求2所述的光伏储能系统的继电器故障检测方法，其特征在于，在所述电网输入所述电网电压的情况下，控制所述第二继电器、所述第三继电器和所述第四继电器断开，控制所述第一继电器闭合，所述逆变器不输出波形，若所述逆变器电压等于所述电网电压，则判断出所述第三继电器发生短路故障；若所述逆变器电压不等于所述电网电压，则判断出所述第三继电器无短路故障。
5.根据权利要求2所述的光伏储能系统的继电器故障检测方法，其特征在于，在所述电网输入所述电网电压的情况下，控制所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器闭合，控制所述第四继电器断开，所述逆变器不输出波形，若所述发电机电压不等于所述电网电压，则判断出所述第四继电器发生短路故障；若所述逆变器电压不等于所述电网电压，则判断出所述第四继电器无短路故障。
6.根据权利要求2所述的光伏储能系统的继电器故障检测方法，其特征在于，在所述电网输入所述电网电压的情况下，控制所述第一继电器、所述第三继电器和所述第四继电器闭合，控制所述第二继电器断开，所述逆变器不输出波形，若所述负载电压等于所述电网电压，则判断出所述第二继电器发生短路故障；若所述负载电压不等于所述电网电压，则判断出所述第二继电器无短路故障。
7.根据权利要求2所述的光伏储能系统的继电器故障检测方法，其特征在于，在所述电网输入所述电网电压的情况下，控制所述第二继电器和所述第四继电器断开，控制所述第一继电器和所述第三继电器闭合，所述逆变器不输出波形，若所述逆变器电压不等于所述电网电压，则判断出所述第一继电器和所述第三继电器发生开路故障；若所述逆变器电压不等于所述电网电压，则判断出所述第一继电器和所述第三继电器无开路故障。
8.根据权利要求1所述的光伏储能系统的继电器故障检测方法，其特征在于，在所述电网输入所述电网电压的情况下，控制所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器和所述第四继电器闭合，所述逆变器不输出波形，若所述负载电压不等于所述电网电压，则判断出所述第二继电器发生开路故障；若所述发电机电压不等于所述电网电压，则判断出所述第四继电器发生开路故障。
9.根据权利要求1所述的光伏储能系统的继电器故障检测方法，其特征在于，所述光伏储能系统还包括控制系统，所述控制系统配置为控制所述第一继电器组、所述第二继电器组、所述第三继电器组中的继电器进行故障检测。
10.一种光伏储能系统，其特征在于，包括电网、输出负载、逆变器、发电机、控制系统、第一继电器组、第二继电器组和第三继电器组，所述电网、所述输出负载、所述逆变器、所述发电机之间分别通过一组传输线路相互连通，所述电网的一侧设置有第一继电器组，所述输出负载的一侧设置有第二继电器组，所述发电机的一侧设置有第三继电器组，所述控制系统配置为执行权利要求1至9任一项所述的光伏储能系统的继电器故障检测方法。
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| CN202311812471.8A CN117833340A (zh) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | 光伏储能系统及其继电器故障检测方法 |
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Publications (1)
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| CN117833340A true CN117833340A (zh) | 2024-04-05 |
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