CN203690905U - 一种用于接地光伏发电系统的绝缘监测系统 - Google Patents

一种用于接地光伏发电系统的绝缘监测系统 Download PDF

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胡希杰
姜奕军
杨小亮
蒋冬平
吴月强
张蓝俊
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一种用于接地光伏发电系统的绝缘监测系统,包括用于切断或接通线路的直流接触器、带遥信端子的高压熔断器,还包括控制器和用于检测接地故障的绝缘监测器;光伏发电系统的一端通过直流接触器、高压熔断器功能接地,另一端上连接绝缘检测器。光伏发电系统停止运行时,控制器控制光伏发电系统的接地极断开,控制绝缘检测器与光伏发电系统的两极都连通,从而进行整个线路的绝缘检测;在光伏发电系统运行时,若光伏发电系统的非接地极因绝缘故障而接地造成系统内部环流,高压熔断器熔断并通知控制器,控制器输出信号断开光伏逆变器的直流输入,切断故障线路。

Description

一种用于接地光伏发电系统的绝缘监测系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及光伏发电系统的绝缘监测技术领域,具体涉及一种可应用于接地光伏发电系统的绝缘检测系统。
背景技术
[0002] 太阳能光伏发电作为清洁能源的重要补充,已经在全球得到了大规模应用。2012年底,全球光伏新增装机容量达到31GW,相对于2011年的27.9GW增长11%,累计装机量达到 98.5GW。
[0003]目前太阳能光伏发电主要包括并网发电、离网发电,还有与其它清洁能源发电组成混合发电系统。目前太阳能光伏发电主要采用并网发电,其中有相当部分是采用接地太阳能光伏发电系统的。
[0004] 光伏发电是通过太阳能光伏组件的“光生伏打效应”,将太阳光的能量转化成直流电能,并通过光伏逆变器,将直流电能转换成交流电能。整个系统的核心部件是上述太阳能光伏组件和光伏逆变器。
[0005] 在接地太阳能光伏发电系统中,通常采用串联众多太阳能光伏组件提高并网发电系统的输出电压,并联多个上述的太阳能光伏组件串列以提高功率。随着太阳能光伏组件将光能转化成直流电能,发电系统长期运行,会导致部分太阳能光伏组件及电缆老化,逐渐出现绝缘损坏等情况进而导致整个系统的绝缘性能下降,影响用电设备和电网的安全运行,也给现场维护人员的人身安全造成威胁。尤其对于接地太阳能光伏发电系统,由于其本身就有一路接地,正极或负极已接地为接地极,另一路为非接地极,当非接地极因出现绝缘破损也接地时,会造成系统内部环流,弓I起电气火灾等安全事故。
[0006] 随着太阳能光伏发电行业的欣欣向荣,也带动了用于增强太阳能光伏发电系统运行安全性的配套设备的发展,例如,应用于不接地太阳能光伏发电系统的绝缘监测器。但现有的这些设计仅能满足不接地类型的太阳能光伏发电系统,对于接地类型的太阳能光伏发电系统,还不能很有效的去监测这些直流线路出现的接地故障。例如,专利号为201220708530.8的中国实用新型专利,公开了一种适用于光伏并网发电系统的在线绝缘监测系统,但该绝缘监测系统仅能对不接地类型的并网光伏发电系统进行绝缘监测,对于接地类型的光伏发电系统,因这种类型的系统已有一极接地,使得该实用新型公开的系统根本无法运行。
实用新型内容
[0007] 本实用新型所要解决的技术问题,就是提供一种可应用于接地光伏发电系统的绝缘监测的绝缘监测系统,减少甚至杜绝接地光伏发电系统的绝缘安全事故的发生。
[0008] 本实用新型通过以下技术方案解决其技术问题:一种用于接地光伏发电系统的绝缘监测系统,其特征在于,包括用于切断或接通线路的直流接触器、带遥信端子的高压熔断器,还包括控制器和用于检测接地故障的绝缘监测器;[0009] 所述直流接触器包括线圈及联动的常开触头和常闭触头,所述常开触头和常闭触头的一端同时连接所述光伏发电系统的待接地极,所述线圈与所述控制器的开关量输出端相连,控制器控制线圈通断电从而控制直流接触器常开触头和常闭触头的状态切换;
[0010] 直流接触器的所述常闭触头的另一端通过高压熔断器接地,直流接触器的所述常开触头的另一端与所述绝缘监测器的负极输入端相连,高压熔断器的遥信端子与控制器的开关量输入端相连,向控制器反馈高压熔断器的熔断情况;
[0011] 绝缘监测器的正极输入端连接所述光伏发电系统的非接地极,绝缘监测器的接地端接地,绝缘监测器的通信口与所述控制器的通信口相连;
[0012] 控制器的通信口还与所述光伏发电系统的光伏逆变器的通信口相连,控制器的开关量输出端与所述光伏发电系统的光伏逆变器的直流输入断路器的励磁脱口器相连,控制光伏逆变器直流输入的通断。
[0013] 光伏发电系统运行时,光伏发电系统的接地极通过直流接触器、高压熔断器接地;光伏发电系统停止运行时,控制器给直流接触器的线圈通电,直流接触器的常开、常闭触头切换状态,光伏发电系统的接地极断开,绝缘检测器与光伏发电系统的两极连通从而进行整个线路的绝缘检测;在光伏发电系统运行时,若光伏发电系统的非接地极因绝缘故障而接地造成系统内部环流,高压熔断器熔断并通知控制器,控制器输出信号断开光伏逆变器的直流输入,切断故障线路。
[0014] 作为具体实施例,所述控制器为单片机控制板。
[0015] 所述控制器的通信口与所述光伏发电系统的光伏逆变器的通信口通过RS485通信电缆或以太网相连。
[0016] 与现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:
[0017] (I)本实用新型通过单片机控制板智能控制直流接触器,使整个光伏发电系统工作时,线路处于功能接地状态,待机时线路处于不接地状态,方便利用现有的绝缘监测器对整个线路进行绝缘情况检查;本实用新型还通过带有遥信端子的高压熔断器对故障接地的线路进行切断保护,并及时通知上级的单片机控制板控制光伏逆变器的直流输入断路器断开,切断故障线路,杜绝接地光伏发电系统的绝缘安全事故的发生;
[0018] (2)本实用新型的单片机控制板集合绝缘检测器的绝缘状态信息,高压熔断器的接地故障保护状态信息,光伏逆变器直流输入的的接地状态信息,并可以上传至光伏逆变器监控后台;
[0019] (4)本实用新型的绝缘监测器采用现有的用于不接地光伏发电系统的产品,无需单独开发。
附图说明
[0020] 图1为本实用新型较佳实施例的连接示意图;
[0021] 太阳能光伏组件1,光伏逆变器2,直流输入断路器3,直流母线4,正极输出端5,负极输出端6,直流接触器7,绝缘监测器9,带遥信端子的高压熔断器10,单片机控制板11。
具体实施方式[0022] 下面结合图1和本实用新型的具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明,图1中光伏逆变器的这种画法表示本实用新型的绝缘检测系统安装与光伏逆变器2内。
[0023] 如图1所示,本实用新型的绝缘监测系统包括直流接触器7、带遥信端子的高压熔断器10、绝缘监测器9和单片机控制板11。直流接触器7包括线圈及联动的常开触头和常闭触头,用于切断或接通接入的线路。如图1所示,太阳能光伏组件I的接地极负极6 (接地极可为正极也可为负极)与直流接触器7的常闭触头和常开触头的一端的相连,常闭触头的另一端与带遥信端子的高压熔断器10的输入端相连,高压熔断器10的输出端与接地网相连。该支路用于太阳能光伏发电系统的功能接地。
[0024] 本实用新型的绝缘监测器9的正极输入端与太阳能光伏组件I的正极5相连,绝缘监测器9的负极输入端与直流接触器7的常开触头的另一端相连,用于采样太阳能光伏组件I正、负极上的电压。绝缘监测器9的接地端与接地网相连。
[0025] 单片机控制板11的一开关量输出端与直流接触器7的线圈相连,通过控制直流接触器7的线圈的通断来切换其常开、常闭触头的状态。单片机控制板11的另一开关量输出端与光伏逆变器2的直流输入断路器3的励磁脱扣器相连,控制直流输入断路器3的通断,从而控制光伏逆变器2直流输入的通断。单片机控制板11的开关量输入端与高压熔断器10的遥信端子相连,用于获取高压熔断器10的熔断情况。单片机控制板11的485通信口与绝缘监测器9的485通信口相连。单片机控制板11的通信口还与光伏发电系统的光伏逆变器2的通信口通过RS485通信电缆或以太网相连。
[0026] 绝缘监测系统具体的工作过程如下:
[0027] 在白天光伏发电系统运行时,太阳能光伏组件I的负极6通过直流接触器7和高压熔断器10功能接地,绝缘监测器9与太阳能光伏组件I的负极6断开,绝缘监测器9处于休眠状态。
[0028] 在夜间光伏发电系统停止运行时,单片机控制板11通过其开关量输出端控制直流接触器7的线圈通电,直流接触器7的常开、常闭触头切换状态,使接地光伏发电系统变成不接地光伏发电系统,同时,绝缘监测器9的正、负输入端与太阳能光伏组件I的正、负极
5、6连通被激活,绝缘监测器9开始循环检测正、负极5、6输入线路是否出现绝缘故障。绝缘监测器9根据对直流线路上采集来的电压值进行判断,在超过第一阈值时向单片机控制板11发出信号,通知维护人员进行检测修复。超过第二阈值时向单片机控制板11发出信号,断开逆变器2直流输入端并发出报警,通知维护人员检测维修。
[0029] 当白天太阳能光伏组件I的正极5出现绝缘破损而接地时,本实用新型的高压熔断器10因正极5接地短路而熔断,切断故障线路。高压熔断器10所带的遥信端子向单片机控制板11发出信号,单片机控制板11通过其开关量输出端向逆变器2发出信号,断开其直流输入端,使光伏发电系统停止运行,并通过其通信口发送信号控制逆变器2报警,通知维护人员检测维修。
[0030] 本实用新型的具体实施方式不限于此,按照本实用新型的上述内容,利用本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下,本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更,均落在本实用新型权利保护范围之内落。

Claims (3)

1.一种用于接地光伏发电系统的绝缘监测系统,其特征在于,包括用于切断或接通线路的直流接触器、带遥信端子的高压熔断器,还包括控制器和用于检测接地故障的绝缘监测器; 所述直流接触器包括线圈及联动的常开触头和常闭触头,所述常开触头和常闭触头的一端同时连接所述光伏发电系统的待接地极,所述线圈与所述控制器的开关量输出端相连,控制器控制线圈通断电从而控制直流接触器常开触头和常闭触头的状态切换; 直流接触器的所述常闭触头的另一端通过高压熔断器接地,直流接触器的所述常开触头的另一端与所述绝缘监测器的负极输入端相连,高压熔断器的遥信端子与控制器的开关量输入端相连,向控制器反馈高压熔断器的熔断情况; 绝缘监测器的正极输入端连接所述光伏发电系统的非接地极,绝缘监测器的接地端接地,绝缘监测器的通信口与所述控制器的通信口相连; 控制器的通信口还与所述光伏发电系统的光伏逆变器的通信口相连,控制器的开关量输出端与所述光伏发电系统的光伏逆变器的直流输入断路器的励磁脱口器相连,控制光伏逆变器直流输入的通断。
2.根据权利要求1所述的用于接地光伏发电系统的绝缘监测系统,其特征在于,所述控制器为单片机控制板。
3.根据权利要求2所述的用于接地光伏发电系统的绝缘监测系统,其特征在于,所述控制器的通信口与所述光伏发电系统的光伏逆变器的通信口通过RS485通信电缆或以太网相连。
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