CN204681163U - 一种主动配网分散式电压采集传输装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种主动配网分散式电压采集传输装置，设置于中压变电站与分布式发电单元之间，包括采样终端和通信传输单元；采样终端包括位于分布式发电单元上的电压采集模块，中压变电站出线端连接中压配电网馈线，分布式发电单元通过变压器分散于中压配电网馈线上，通信传输单元包括有线通信装置和无线通信装置。本实用新型具有良好的技术经济效益，所提供电压采集与传输支持，能够克服通信线路故障和快速电压变化时响应缓慢的问题，提升了电压采集与传输效果，进而可以配合自动化系统有效防止电压的过调节，减少了分布式发电单元的调节次数，保证了分布式发电单元的经济效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及主动配网分散式电压控制技术领域，尤其涉及一种主动配网分散式电压采集传输装置。
背景技术
随着分布式电源（DG）渗透率不断提高，对传统配电网造成广泛的影响，例如改变配电网的电压水平、提高配电网的短路容量、影响网络的供电可靠性以及加剧电能质量的恶化等。在此背景下，主动配电网（ADN）的概念应用而生。ADN在运行过程中的任务是充分合理的利用可再生能源,并向用户提供数量充足、质量合格的电能,同时还要可靠、安全、经济的运行。因此保证配电网电压质量合格及电压稳定是保证配电网可靠运行的保障。当分布式电源接入主动配电网时,会对其电压分布及稳定性造成影响,为保证配电网各节点电压稳定,需对主动配电网无功电压控制技术进行研究。
目前，配电网的传统调压利用本地测量分散式就地控制，主要是变电站有载调压变压器和电容器组的变电站无功电压控制和馈线无功补偿如并联电容等，没有考虑大量DG并网。随着DG的大量接入，电压问题更加突出，DG也可以作为一种电压调控手段主动参与调压，在不增加附加设备及附加投资，仅充分利用发电机本身具有发出或吸收无功功率的能力的基础上提高ADN电压调控能力。在DG参与调压的主动配电网管理策略中，分散控制是一种有效的措施，通过调整分布式电源接入点的电压来提高电网整体运行情况。但目前DG分散调压存在的问题为，同一条馈线的所有DG在监测到本地电压越限时，同时采取控制措施，可能引起电压的过调节，导致DG不必要的动作，甚至引起DG的频繁调控，影响系统的安全稳定运行。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有DG分散式调压技术存在的缺陷，提供一种主动配网分散式电压采集传输装置，安全性、可靠性高。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种主动配网分散式电压采集传输装置，设置于中压变电站与分布式发电单元之间，包括采样终端和通信传输单元；所述采样终端包括位于分布式发电单元上的电压采集模块，所述中压变电站出线端连接中压配电网馈线，所述分布式发电单元通过变压器分散于所述中压配电网馈线上，所述通信传输单元包括有线通信装置和无线通信装置。
所述通信传输单元采用IEC61850通信协议执行。
所述有线通信装置包括专用双绞线、音频电缆、市话线、配电线载波、光纤通信、现场供电总线和RS-485总线。
所述无线通信装置包括GPRS/CDMA、数字微波、数传电台、无线扩频和宽带无线通信。
所述无线通信装置中设置信号采集器与增幅装置，所述增幅装置包括定向增益天线和全向旋转天线，所述定向增益天线为螺旋臂偶极子天线，通过同轴电缆与所述信号采集器相连。
所述信号采集器包括数据采集卡、DSP芯片、模数处理单元和存储器。
本实用新型的采样装置主要是为了对分布式发电单元中的本地电压进行采集，并经处理后传输至中压变电站的监控主站内，同时，采集到的电压信号也为后续调压指令的分类执行提供依据，在使用本实用新型时，各执行子站监测本地电压情况，并根据具体原因采取不同措施：当子站监测到本地电压越上限时，将检测信号通过通信系统传输给主站，同时开始计时并继续监测本地电压。
在电压信息进行采集传输之后，分布式发电单元即可以通过电压信息，来进行电压调节，调节模式为功率因数-电压控制模式，即PFC-VC控制模式，其对象是发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元，包括太阳能发电（光伏电池、光热发电）、风力发电、生物质能发电、潮汐发电等，具体电压调节控制措施为：电压合格，采用功率因数控制模式；电压不合格，采用电压控制模式。当电压达到极限Vmin或Vmax时，采用电压控制模式，发电机的自动电压调整器通过调节励磁电流，改变发电机的无功功率进行调压。电压降至下限阈值VPFC min时，减小P/Q的值；电压升至上限阈值VPFC max，增大P/Q的值。功率因数也随之改变，但必须在允许运行范围内，即图中PFmin到PFmax范围内。电压在合格范围内时，采用功率因数控制模式，保持P/Q的值一定。
通信传输单元包括有线通信方式和无线通信方式，主要用于联接主站与各子站之间进行信息通信，以及各个子站与分布式发电单元之间的信息采集与传输，其中有线通信方式包括专线（双绞线或音频电缆）、市话线、配电线载波、光纤通信、现场总线和RS-485；无线通信方式包括GPRS/CDMA、数字微波、数传电台、无线扩频、宽带无线通信，通信协议按IEC61850通信协议执行。在采用无线传输时，为了实现远程传输的稳定性和高效性，无线通信单元运用了两种天线，即定向增益天线和全向旋转天线，定向增益天线为螺旋臂偶极子天线，通过同轴电缆与信号采集器相连，能起到接收并调取参数指令和传输电压反馈信号的作用，从而降低了工程上调整天线之间方向性对准的难度；全向旋转天线是在法向方向为全向的小螺旋天线，其与子站的电压监测单元连接，起传递指令，并将采样信号反馈给无线通信单元的作用。这样配置天线的原理是：与信号采集器连接的天线要向多个子站发送指令脉冲信号，其安装位置可以在规定范围内随意调整，故其为定向的高增益天线；与各子站相连的天线位置安装是由被测点位置所决定的，安装方向可能会比较狭小且各个方向上都需要能接收到来自信号采集器的指令信号，故运用法向上全向的小螺旋天线，降低了工程上调整天线之间方向性对准的难度。信号采集器包括数据采集卡、DSP芯片、模数处理单元和存储器，将电压采样单元采集的信号转换成数字信号。
本实用新型通过采用了上述技术，具有良好的技术经济效益，所提供电压采集与传输支持，能够克服通信线路故障和快速电压变化时响应缓慢的问题。同时，由于分散式控制能够改善电力系统运行而且减少通信传输单元的投资，因此减少了成本，适合偏远山区等地进行采集调压操作，也能一定程度上克服了目前分散式调压存在的仅基于本地信息，电网组件之间的通信水平有限的缺陷，从而提升了电压采集与传输效果，进而可以配合自动化系统有效防止电压的过调节，减少了分布式发电单元的调节次数，保证了分布式发电单元的经济效益。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：
图1为本实用新型系统结构框图。
具体实施方式
为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，一种主动配网分散式电压采集传输装置，设置于中压变电站与分布式发电单元之间，包括采样终端和通信传输单元；采样终端包括位于分布式发电单元上的电压采集模块1，中压变电站4出线端连接中压配电网馈线5，分布式发电单元6通过变压器分散于中压配电网馈线上，通信传输单元包括有线通信装置2和无线通信装置3。
通信传输单元采用IEC61850通信协议执行。
有线通信装置包括专用双绞线、音频电缆、市话线、配电线载波、光纤通信、现场供电总线和RS-485总线。
无线通信装置包括GPRS/CDMA、数字微波、数传电台、无线扩频和宽带无线通信。
无线通信装置中设置信号采集器7与增幅装置，增幅装置包括定向增益天线8和全向旋转天线9，定向增益天线为螺旋臂偶极子天线，通过同轴电缆与信号采集器相连。
信号采集器包括数据采集卡、DSP芯片、模数处理单元和存储器。
本实用新型的采样装置主要是为了对分布式发电单元中的本地电压进行采集，并经处理后传输至中压变电站的监控主站内，同时，采集到的电压信号也为后续调压指令的分类执行提供依据，在使用本实用新型时，各执行子站监测本地电压情况，并根据具体原因采取不同措施：当子站监测到本地电压越上限时，将检测信号通过通信系统传输给主站，同时开始计时并继续监测本地电压。
在电压信息进行采集传输之后，分布式发电单元即可以通过电压信息，来进行电压调节，调节模式为功率因数-电压控制模式，即PFC-VC控制模式，其对象是发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元，包括太阳能发电（光伏电池、光热发电）、风力发电、生物质能发电、潮汐发电等，具体电压调节控制措施为：电压合格，采用功率因数控制模式；电压不合格，采用电压控制模式。当电压达到极限Vmin或Vmax时，采用电压控制模式，发电机的自动电压调整器通过调节励磁电流，改变发电机的无功功率进行调压。电压降至下限阈值VPFC min时，减小P/Q的值；电压升至上限阈值VPFC max，增大P/Q的值。功率因数也随之改变，但必须在允许运行范围内，即图中PFmin到PFmax范围内。电压在合格范围内时，采用功率因数控制模式，保持P/Q的值一定。
通信传输单元包括有线通信方式和无线通信方式，主要用于联接主站与各子站之间进行信息通信，以及各个子站与分布式发电单元之间的信息采集与传输，其中有线通信方式包括专线（双绞线或音频电缆）、市话线、配电线载波、光纤通信、现场总线和RS-485；无线通信方式包括GPRS/CDMA、数字微波、数传电台、无线扩频、宽带无线通信，通信协议按IEC61850通信协议执行。无线通信装置中设置信号采集器与增幅装置，增幅装置包括定向增益天线和全向旋转天线，信号采集器包括数据采集卡、DSP芯片、模数处理单元和存储器，将电压采样单元采集的信号转换成数字信号。天线是本方案中联系无线发射装置与无线接收装置的重要工具，其基本功能为接收和辐射电磁波，为了加大无线传输距离，采用提高天线的增益和性能，增大无线装置发射机的发射功率和无线装置接收机的接收灵敏度。本方案工作与429MHz至436MHz公用波段，国家规定该波段的信号发射功率不得超过10mV，接收机的灵敏度到达一定程度后就很难提升，所以设计高性能天线可以明显改善无线传感系统的性能，所以，针对天线最重要的参量：定向性与增益效果，本方案根据实际工程应用的需求和特点，在采用无线传输时，运用了两种天线，即定向增益天线和全向旋转天线，定向增益天线为螺旋臂偶极子天线，通过同轴电缆与信号采集器相连，能起到接收并调取参数指令和传输电压反馈信号的作用，从而降低了工程上调整天线之间方向性对准的难度；全向旋转天线是在法向方向为全向的小螺旋天线，其与子站的电压监测单元连接，起传递指令，并将采样信号反馈给无线通信单元的作用。这样配置天线的原理是：与信号采集器连接的天线要向多个子站发送指令脉冲信号，其安装位置可以在规定范围内随意调整，故其为定向的高增益天线；与各子站相连的天线位置安装是由被测点位置所决定的，安装方向可能会比较狭小且各个方向上都需要能接收到来自信号采集器的指令信号，故运用法向上全向的小螺旋天线，降低了工程上调整天线之间方向性对准的难度。
Claims (6)
1.一种主动配网分散式电压采集传输装置，设置于中压变电站与分布式发电单元之间，其特征在于：包括采样终端和通信传输单元；所述采样终端包括位于分布式发电单元上的电压采集模块，所述中压变电站出线端连接中压配电网馈线，所述分布式发电单元通过变压器分散于所述中压配电网馈线上，所述通信传输单元包括有线通信装置和无线通信装置。
2.如权利要求1所述的一种主动配网分散式电压采集传输装置，其特征在于：所述通信传输单元采用IEC61850通信协议执行。
3.如权利要求1所述的一种主动配网分散式电压采集传输装置，其特征在于：所述有线通信装置包括专用双绞线、音频电缆、市话线、配电线载波、光纤通信、现场供电总线和RS-485总线。
4.如权利要求1所述的一种主动配网分散式电压采集传输装置，其特征在于：所述无线通信装置包括GPRS/CDMA、数字微波、数传电台、无线扩频和宽带无线通信。
5.如权利要求1或4所述的一种主动配网分散式电压采集传输装置，其特征在于：所述无线通信装置中设置信号采集器与增幅装置，所述增幅装置包括定向增益天线和全向旋转天线，所述定向增益天线为螺旋臂偶极子天线，通过同轴电缆与所述信号采集器相连。
6.如权利要求5所述的一种主动配网分散式电压采集传输装置，其特征在于：所述信号采集器包括数据采集卡、DSP芯片、模数处理单元和存储器。
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| CN201520409285.4U CN204681163U (zh) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | 一种主动配网分散式电压采集传输装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107425878A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-12-01 | 南京泛和电力自动化有限公司 | 用于光伏发电监控的无线通信方法及无线终端 |
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2015
- 2015-06-15 CN CN201520409285.4U patent/CN204681163U/zh active Active
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| CN107425878A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-12-01 | 南京泛和电力自动化有限公司 | 用于光伏发电监控的无线通信方法及无线终端 |
| CN107425878B (zh) * | 2017-05-27 | 2020-02-18 | 夏德华 | 用于光伏发电监控的无线通信方法及无线终端 |
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