CN203554074U - 一种分布式发电并网双电源接口装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式发电并网双电源接口装置，包括电源切换模块、数据采集模块、中央处理模块、通信模块、执行模块，所述的电源切换模块的输入端用于连接市电和备用电源，电源切换模块的第一供电输出端连接中央处理模块的电源输入端，电源切换模块的第二供电输出端连接执行模块，电源切换模块的第三供电输出端连接通信模块，数据采集模块的输入端用于采集分布式发电系统的电流、电压、运行状态开关量信息和外电网电流、电压信息，数据采集模块的输出端连接中央处理模块的采集信号输入端，中央处理模块的通信端口连接通信模块，通信模块的信号输入端用于连接调度中心和外电网监控系统，中央处理模块的控制信号输出端连接执行模块。

Description

—种分布式发电并网双电源接口装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及电网配电技术领域，尤其涉及一种能够实现交直流无缝切换的分布式发电并网双电源接口装置。

背景技术

[0002]目前，作为集中式发电的有效补充，分布式发电及其系统集成技术已日趋成熟。随着单位千瓦电能生产价格的不断下降以及政策层面的有力支持，分布式发电技术正得到越来越广泛的应用。分布式电源通常接入中压或低压配电系统，并会对配电系统产生广泛而深远的影响。传统的配电系统被设计成仅具有分配电能到末端用户的功能，而未来配电系统有望演变成一种功率交换媒体，即它能收集电力并把它们传送到任何地方，同时分配它们。因此将来它可能不是一个‘配电系统’而是一个‘电力交换系统(Power deliverysystem)’。分布式发电具有分散、随机变动等特点，大量的分布式电源的接入，将对配电系统的安全稳定运行产生极大的影响。并且传统的配电系统分析方法，如潮流计算、状态估计、可靠性评估、故障分析、供电恢复等，都会因程度不同地受到分布式发电的影响而需要改进和完善。

实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的是提供一种分布式发电并网双电源接口装置，以解决调度对分布式发电系统的运行监视与控制问题，避免分布式发电系统对大电网的安全运行产生不良影响。

[0004] 本实用新型采用的技术方案为:

[0005] 一种分布式发电并网双电源接口装置，包括电源切换模块、数据采集模块、中央处理模块、通信模块、执行模块，所述的电源切换模块的输入端用于连接市电和备用电源，电源切换模块的第一供电输出端连接中央处理模块的电源输入端，电源切换模块的第二供电输出端连接执行模块，电源切换模块的第三供电输出端连接通信模块，数据采集模块的输入端用于采集分布式发电系统的电流、电压、运行状态开关量信息和外电网电流、电压信息，数据采集模块的输出端连接中央处理模块的采集信号输入端，中央处理模块的通信端口连接通信模块，通信模块的信号输入端用于连接调度中心和外电网监控系统，中央处理模块的控制信号输出端连接执行模块。

[0006] 所述的电源切换模块包括交/直流转换模块和直/直转换模块，交/直流转换模块的输入端用于连接市电输出端，整流电路的输入端用于连接市电，整流电路的输出端连接快速继电器，交/直转换模块的输出端为主供电端；直/直转换模块的输入端用于连接备用电源输出端，直/直流转换模块的输出端为备用供电端口。

[0007] 中央处理模块包括处理器，处理器还连接电流速断保护电路、过流保护电路、欠/过频、欠/过压保护电路和三相一次重合闸电路。

[0008] 所述的执行模块包括跳闸执行电路和合闸执行电路，跳闸执行电路包括第一跳闸继电器和第二跳闸继电器，第一跳闸继电器线圈同时连接中央处理单元的控制信号输出端和通信模块的信号输出端，第二跳闸继电器线圈同时连接中央处理单元的控制信号输出端和通信模块的信号输出端，第一跳闸继电器常开触点和第二跳闸继电器常开触点串联后控制并网断路器跳闸线圈；合闸执行电路包括第一合闸继电器和第二合闸继电器，第一合闸继电器线圈同时连接中央处理单元的控制信号输出端和通信模块的信号输出端，第二合闸继电器线圈同时连接中央处理单元的控制信号输出端和通信模块的信号输出端，第一合闸继电器常开触点和第二合闸继电器常开触点串联后控制并网断路器合闸线圈。

[0009] 所述的主供电端口输出+5V、+12V、+15V、+24V，备用供电端口输出+5V、+12V、+15V、+24V。

[0010] 本实用新型通过电源切换模块将双电源无缝隙切换，保证电源的不间断，再通过数据采集模块实时采集分布式发电系统及外电网的电流、电压量值和状态量，通信模块连接外电网设备，进行数据的交换，最终通过中央处理模块向执行模块发送命令，使执行模块控制并网点断路器的跳合闸，使得分布式发电能够安全、稳定地并网，保证国网的安全运行。

附图说明

[0011] 图1为本实用新型的电路原理框图；

[0012] 图2为本实用新型的电源切换模块电路原理图；

[0013] 图3为本实用新型执行模块电路原理图。

具体实施方式

[0014] 如图1所示，本实用新型包括电源切换模块、数据采集模块、中央处理模块、通信模块、执行模块，电源切换模块的输入端用于连接市电和备用电源，电源切换模块的第一供电输出端连接中央处理模块的电源输入端，电源切换模块的第二供电输出端连接执行模块，电源切换模块的第三供电输出端连接通信模块，数据采集模块的输出端用于采集分布式发电系统的电流、电压、运行状态开关量信息和外电网电流、电压信息，数据采集模块的输出端连接中央处理模块的采集信号输入端，中央处理模块的通信端口连接通信模块，通信模块分别连接调度中心和外电网监控系统，中央处理模块的控制信号输出端连接执行模块。

[0015] 如图2所示，电源切换模块包括交/直流转换模块和直/直转换模块，交/直流转换模块的输入端连接市电输出端，整流电路的输入端用于连接市电，整流电路的输出端连接快速继电器KZJ，交/直流转换模块的输出端为主供电端；直/直转换模块的输入端用于连接备用电源输出端，直/直转换模块的输出端为备用供电端口。主供电端口输出+5V、+12V、+15V、+24V,备用供电端 口输出 +5V、+12V、+15V、+24V。

[0016] 电源切换模块在使用时，同时接入市电交流220V和备用直流48V电源双电源供电。当市电交流220V正常供电时，快速电压继电器线圈KZJ得电，两副并联的常闭触点KZJ-1和KZJ-2断开，备用电源不启动，此时，只有市电经过交/直流转换模块，将交流220V电压变换为直流低压输出，为整个装置供电，即由主供电端输送电能，输出四阶不同电压等级的电压:+5V、+12V、+15V、+24V弱电作为主供电端口 ；当市电交流220V突然断电时，两副并联的常闭触点瞬时闭合，进行备用电源的切换，此时，由备用电源供电，将备用的48V电压经过直/直转换模块变换为低压输出，输出四阶不同电压等级的电压:+5V、+12V、+15V、+24V弱电作为备用供电端口。交/直流变换模块和直/直转换模块输出的+5V、+12V、+15V、+24V在装置背板上分别相互并联，形成双重供电。由于采用的是快速电压继电器，从快速电压继电器启动到触点动作输出，不超过5ms，所以可以实现交直流电源的无缝切换，保证装置在交流断电时不失电。

[0017] 如图3所示，执行模块包括跳闸执行电路和合闸执行电路，跳闸执行电路包括第一跳闸继电器和第二跳闸继电器，第一跳闸继电器线圈ZJl同时连接中央处理模块的控制信号输出端和通信模块的信号输出端，第二跳闸继电器线圈KJI同时连接中央处理单元的控制信号输出端和通信模块的信号输出端，中央处理模块和通信模块发出的跳闸命令构成“与”逻辑执行控制第一跳闸继电器线圈ZJl和第二跳闸继电器线圈KJl的得电或失电；第一跳闸继电器常开触点ZJl-1和第二跳闸继电器常开触点KJl-1串联后控制并网断路器跳闸线圈TQ ;合闸执行电路包括第一合闸继电器和第二合闸继电器，第一合闸继电器线圈ZJ2同时连接中央处理单元的控制信号输出端和通信模块的信号输出端，第二合闸继电器线圈KJ2同时连接中央处理单元的控制信号输出端和通信模块的信号输出端，中央处理模块和通信模块发出的合闸命令构成“与”逻辑执行控制第一合闸继电器线圈ZJ2和第二合闸继电器线圈KJ2的得电或失电；第一合闸继电器常开触点ZJ2-1和第二合闸继电器常开触点KJ2-1串联后控制并网断路器合闸线圈HQ。

[0018] 执行模块主要完成对并网点断路器的跳闸与合闸控制。首先中央处理模块或监控系统/调度系统通过通信模块发送的跳/合闸类命令，输送到“与”运算节点。当中央处理模块或监控系统/调度系统同时发出跳闸命令时，连接第一跳闸继电器线圈ZJl和第二跳闸继电器线圈KJl的两个“与”运算节点导通，第一跳闸继电器线圈ZJl和第二跳闸继电器线圈KJl得电，串联的第一跳闸继电器常开触点ZJl-1和第二跳闸继电器常开触点KJl-1闭合，外接的并网断路器跳闸线圈TQ得电，后执行并网断路器跳闸动作；当中央处理模块或监控系统/调度系统同时发出合闸命令时，连接第一合闸继电器线圈ZJ2和第二合闸继电器线圈KJ2的两个“与”运算节点导通，第一跳闸继电器线圈ZJ2和第二跳闸继电器线圈KJ2得电，串联的第一跳闸继电器常开触点ZJ2-1和第二跳闸继电器常开触点KJ2-1闭合，外接的并网断路器合闸线圈TQ得电，后执行并网断路器合闸动作。

[0019] 数据采集模块采集分布式发电系统及外电网的电流和电压，并采集表征分布式发电系统运行状态的开关量以及接入点断路器的位置状态开关量。数据采集模块对输入的模拟量进行数字化处理，除了全周傅里叶数据，该模块还提供了半周和超短窗(3ms或5ms数据窗)数据，为中央处理模块实现快速保护和快速控制提供了数据依据。为了监测分布式发电系统的电能质量，数据采集模块对分布式发电系统的电流和电压进行数据调理，可滤取2〜50次谐波和间谐波。装置设置的20G硬盘主要用于与数据采集模块相配合，储存多通道数据和各类统计数据，为中长期电能质量监测提供依据。

[0020] 中央处理模块是整个装置的核心模块，具有独立的逻辑功能，根据数据采集模块得到的数据，实时监控分布式发电系统和外电网的运行状态。中央处理模块包括处理器，处理器还连接电流速断保护电路、过流保护电路、欠/过频、欠/过压保护电路和三相一次重合闸电路。当分布式发电系统发生短路故障时，数据采集模块输送到中央处理模块的分布式发电系统的电流和电压发生突变，若电流和电压变化值大于处理器设定的设定值，则电流速断保护电路和/或指向分布式发电的两段式低压(方向)过流保护电路动作，处理器接收动作信号，最终由中央处理模块发出跳闸指令至执行模块，完成并网点断路器的跳闸。当外部电网发生短路故障时，数据采集模块输送到中央处理模块的外电网的电流和电压发生突变，若电流和电压变化值大于处理器设定的设定值，则由指向外电网的两段式低压(方向)过流保护电路动作，处理器接收动作信号，最终由中央处理模块发出跳闸指令至执行模块，完成并网点断路器的跳闸。当外部电网发生欠/过频异常情况时，数据采集模块输送到中央处理模块的外电网的频率发生突变，若频率变化值大于处理器设定的设定值，则欠/过频保护电路动作；当外部电网发生欠/过压异常情况时，数据采集模块输送到中央处理模块的外电网的电压发生突变，若电压变化值大于处理器设定的设定值时，则欠/过压保护电路动作；当外部电网发生欠/过频、欠/过压异常情况时，由欠/过频、欠/过压保护电路动作，处理器接收动作信号，最终由中央处理模块发出跳闸指令至执行模块，完成并网点断路器的跳闸；中央处理模块并配有三相一次重合闸功能，在分布式发电系统内部暂态故障切除后、外部电网故障切除或异常情况恢复后，可以实现重合闸功能。

[0021] 通信模块与中央处理模块通过内部千兆以太网口以IEC61850协议的形式进行数据交互，通信模块外部通信接入还支持其它通信接口(RS232、RS485、CAN 口、RJ45以太网口、光纤以太网口)，与调度以及监控系统进行通讯，通信接入支持Modbus协议、IEC103、IEC104、IEC61850,且能够解析自有协议，对协议进行转换及数据处理，从而实现通讯接入与远动功能一体的功能。

Claims (5)

1.一种分布式发电并网双电源接口装置，其特征在于:包括电源切换模块、数据采集模块、中央处理模块、通信模块、执行模块，所述的电源切换模块的输入端用于连接市电和备用电源，电源切换模块的第一供电输出端连接中央处理模块的电源输入端，电源切换模块的第二供电输出端连接执行模块，电源切换模块的第三供电输出端连接通信模块，数据采集模块的输入端用于采集分布式发电系统的电流、电压、运行状态开关量信息和外电网电流、电压信息，数据采集模块的输出端连接中央处理模块的采集信号输入端，中央处理模块的通信端口连接通信模块，通信模块的信号输入端用于连接调度中心和外电网监控系统，中央处理模块的控制信号输出端连接执行模块。

2.根据权利要求1所述的分布式发电并网双电源接口装置，其特征在于:所述的电源切换模块包括交/直流转换模块和直/直转换模块，交/直流转换模块的输入端用于连接市电输出端，整流电路的输入端用于连接市电，整流电路的输出端连接快速继电器，交/直转换模块的输出端为主供电端；直/直转换模块的输入端用于连接备用电源输出端，直/直流转换模块的输出端为备用供电端口。

3.根据权利要求2所述的分布式发电并网双电源接口装置，其特征在于:中央处理模块包括处理器，处理器还连接电流速断保护电路、过流保护电路、欠/过频、欠/过压保护电路和三相一次重合闸电路。

4.根据权利要求3所述的分布式发电并网双电源接口装置，其特征在于:所述的执行模块包括跳闸执行电路和合闸执行电路，跳闸执行电路包括第一跳闸继电器和第二跳闸继电器，第一跳闸继电器线圈同时连接中央处理单元的控制信号输出端和通信模块的信号输出端，第二跳闸继电器线圈同时连接中央处理单元的控制信号输出端和通信模块的信号输出端，第一跳闸继电器常开触点和第二跳闸继电器常开触点串联后控制并网断路器跳闸线圈；合闸执行电路包括第一合闸继电器和第二合闸继电器，第一合闸继电器线圈同时连接中央处理单元的控制信号输出端和通信模块的信号输出端，第二合闸继电器线圈同时连接中央处理单元的控制信号输出端和通信模块的信号输出端，第一合闸继电器常开触点和第二合闸继电器常开触点串联后控制并网断路器合闸线圈。

5.根据权利要求4所述的分布式发电并网双电源接口装置，其特征在于:所述的主供电端 口输出 +5V、+12V、+15V、+24V,备用供电端 口输出 +5V、+12V、+15V、+24V。