CN205646842U - 一种10kV分布式光伏发电并网接入装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种10kV分布式光伏发电并网接入装置，包括电网、分布式光伏发电系统、电源、一次设备和二次设备，所述一次设备包括10kV开关柜，二次设备包括分布式电源终端、通信模块和液晶显示屏，所述10kV开关柜包括断路器、电能表、互感器、分合闸控制开关、远方/就地切换开关；本装置采用分布式电源终端与10kV并网开关柜集成的方式进行设计，集开关柜与分布式电源终端功能于一体，作为分布式光伏发电运行管理、分布式光伏发电与配网调度系统数据通信、以及配网调度向分布式光伏发电下达控制指令等的载体，10kV分布式光伏发电并网接入装置的核心功能包含计量、测控、保护、电能质量监测、运行控制、通信、远动及人机交互等功能。
Description
技术领域
本实用新型属于技术领域，特别涉及一种10kV分布式光伏发电并网接入装置。
背景技术
国家电网公司在《分布式光伏发电并网接口装置技术要求》中规定：对于有些分布式光伏发电系统，其配置的监控系统如果不能满足Q/GDW
480和Q/GDW 677要求时，如图1所示，对于通过10（6）kV电压等级直接接入公共电网的分布式光伏发电系统，应在并网点配置并网接口装置；对于内部含分布式光伏发电系统的10（6）kV电压等级用户，宜在用户进线开关处配置并网接口装置。以10kV电压等级接入的分布式光伏并网来要求，主要体现在：（1）计量方面：在每个计量点均应装设电能计量装置，且该电能计量装置，应具备电流、电压、电量等信息采集功能，并具备上传接口。另外，电能量关口点还应设置专用电能量信息采集终端，采集信息可支持接入多个电能信息采集系统。（2）需在并网点配置电能质量在线监测装置。监测电能质量参数，包括电压、频率、谐波、功率因数等。（3）保护方面，分布式光伏发电的继电保护及安全自动装置配置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。（4）调度自动化方面，10kV 接入的分布式光伏发电项目，纳入地市或县公司调控中心调度运行管理，上传信息包括并网设备状态、并网点电压、电流、有功功率、无功功率和发电量，调控中心应实时监视运行情况。同时还应具备远动、功率控制、对时等功能。（5）通信方面，要求根据情况选择光纤、电力线载波或无线的方式。
10kV电压等级接入的分布式光伏发电系统在计量、保护、测控、通信等方面均需配置专业设备，以满足电力系统调度自动化的要求。但目前接入设备种类繁多，系统复杂，没有统一的标准规范。无论是在可维护性、经济性、适用性等方面都无法满足分布式光伏的发展需要。因此，需要设计配置简单、操作方便、安全可靠的一体化10kV并网接入装置。
分布式光伏发电系统中，在功能上起到类似并网接口设备作用的方案有一种分布式发电系统与电网的接口装置。针对分布式发电系统与电网之间缺少集检测、计量、保护与控制一体化的接口装置，此装置将检测单元、双向电表、控制器、并网开关、通信接口安装在一个配电箱内，构成各个等级的标准接口装置，安装在双向并网逆变器和电网之间。通过控制器连接通信接口、检测单元及并网开关；控制器通过串行接口采集检测单元产生的各种检测信号，并根据相应的控制规则控制并网开关，实现分布式发电系统的并网与离网。
另外，在功能上类似的还有实用新型专利—小型分布式光伏并网接口设备。包括直流断路器、PLC并网逆变器、计量设备、断路器等，光伏发电系统通过输入端口连接直流断路器，直流断路器连接计量设备，直流断路器还连接并网逆变器，并通过交流楼电保护器连接输出端口。通过直流断路器起到直流保护功能及随时断开功能，通过具有短路瞬时、长延时保护功能和分励脱扣、失压跳闸等功能的断路设备进行保护。通过PLC并网逆变器进行防孤岛保护，并在接口设备输出端加装有明显断开点的断路器以达到安全目的。
当前光伏并网接入设备种类较多，通常一套光伏并网接入系统包括监控设备、远动装置、测控保护装置及电能质量监测装置等设备。虽然现有的并网接口设备集成了检测、计量、保护与控制等功能，但对于10kV电压等级接入的分布式光伏发电系统，上述的并网接口设备无法完全满足光伏接入系统的要求，并网点开关状态无法实现上传，必须配套测控保护、远动、电能质量监测等设备一起使用。但由于测控保护装置安装在离并网点较远的位置，与远动、电能质量监测设备间的协调控制比较复杂，不仅增加了电缆使用的数量，使工程项目的成本增加，而且各个装置之间的接口不同，造成接口配置相对复杂。
随着分布式光伏大规模接入，针对10kV等级接入的分布式光伏发电系统，传统的并网接入系统已无法满足日益增多的分布式光伏并网需求，因此根据上述情况，发明了一种新型10kV分布式光伏发电并网接入装置，将现有分散配置的10kV等级的接入设备，如远动装置、电能质量监测装置和测控保护装置的功能进行一体化设计，用本设备代替远动装置、电能质量监测装置和测控保护装置，以达到简化配置、统一并网接口、减少安全隐患、降低接入成本的目的。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型提供一种10kV分布式光伏发电并网接入装置，以解决现有技术中的问题。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种10kV分布式光伏发电并网接入装置，包括电网、分布式光伏发电系统、电源、一次设备和二次设备，所述一次设备包括10kV开关柜，二次设备包括分布式电源终端、通信模块和液晶显示屏，所述10kV开关柜包括断路器、电能表、互感器、分合闸控制开关、远方/就地切换开关；
所述断路器分别连接分布式光伏发电系统、互感器、分合闸控制开关和分布式电源终端，所述互感器连接电能表，电能表还分别连接电网；
所述分布式电源终端包括交直流电源插件、交流输入插件、低通滤波插件、控制器、开入开出插件和控制回路插件，所述控制器通过低通滤波插件连接交流输入插件，控制器通过开入开出插件连接控制回路插件；
所述交流输入插件与电能表连接；控制器通过控制回路插件与远方/就地切换开关和分合闸控制开关连接；控制器分别连接通讯模块和液晶显示屏；所述交直流电源插件连接电源。
进一步的，所述10kV开关柜内还包括开关状态指示器和带电显示器，所述开关状态指示器和带电显示器分别与断路器连接，当10kV分布式光伏发电并网接入装置通电，断路器动作时，状态指示器和带电显示器分别用于显示断路器分合闸状态和装置通电状态。
进一步的，所述通信模块包括RS485、GPRS/WIFI、光钎和以太网通信端口。
进一步的，所述分布式电源终端通过RS485连接通信管理机，分布式电源终端通过GPRS/WIFI与用户通讯，分布式电源终端通过光纤连接监控系统，分布式电源终端通过以太网连接调度。
进一步的，所述电能表和互感器之间连接有避雷器。
进一步的，所述液晶显示屏包括按键和显示屏。
进一步的，所述分布式电源终端通过液晶显示屏显示电压、电流、发电量、故障的信息，通过按键进行操作查询。
有益效果：本装置采用分布式电源终端与10kV并网开关柜集成的方式进行设计，集开关柜与分布式电源终端功能于一体，作为分布式光伏发电运行管理、分布式光伏发电与配网调度系统数据通信、以及配网调度向分布式光伏发电下达控制指令等的载体，10kV分布式光伏发电并网接入装置的核心功能包含计量、测控、保护、电能质量监测、运行控制、通信、远动及人机交互等功能。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作更进一步的说明。
如图1所示，一种10kV分布式光伏发电并网接入装置，包括电网、分布式光伏发电系统、电源、一次设备和二次设备，所述一次设备包括10kV开关柜，二次设备包括分布式电源终端、通信模块和液晶显示屏，所述10kV开关柜包括断路器、电能表、互感器、分合闸控制开关、远方/就地切换开关；
所述断路器分别连接分布式光伏发电系统、互感器、分合闸控制开关和分布式电源终端，所述互感器连接电能表，电能表还分别连接电网；
所述分布式电源终端采用中央处理器CPU 加数字信号处理器DSP 的双控制器设计，包括交直流电源插件、交流输入插件、低通滤波插件、控制器、开入开出插件和控制回路插件，所述控制器通过低通滤波插件连接交流输入插件，控制器通过开入开出插件连接控制回路插件；所述控制器分别与低通滤波插件与开入开出插件相连，交流输入插件通过低通滤波插件连接控制器，控制回路插件通过开入开出插件接收控制器的控制信息。
所述分布式电源终端的交流输入插件与电能表连接；控制器通过控制回路插件与远方/就地切换开关和分合闸控制开关连接；
所述交流输入插件与电能表连接；控制器通过控制回路插件与远方/就地切换开关和分合闸控制开关连接；控制器分别连接通讯模块和液晶显示屏；所述交直流电源插件连接电源。
所述10kV开关柜内还包括开关状态指示器和带电显示器，所述开关状态指示器和带电显示器分别与断路器连接，当10kV分布式光伏发电并网接入装置通电，断路器动作时，状态指示器和带电显示器分别用于显示断路器分合闸状态和装置通电状态。
所述通信模块包括RS485、GPRS/WIFI、光钎和以太网通信端口。
所述分布式电源终端通过RS485连接通信管理机，分布式电源终端通过GPRS/WIFI与用户通讯，分布式电源终端通过光纤连接监控系统，分布式电源终端通过以太网连接调度。
所述电能表和互感器之间连接有避雷器。
所述液晶显示屏包括按键和显示屏，所述分布式电源终端通过液晶显示屏显示电压、电流、发电量、故障的信息，通过按键进行操作查询。
计量功能：10kV分布式光伏发电并网接入装置通过安装的计量电能表与互感器采集分布式光伏发电系统的实时发电信息，并通过串口转换装置与交流输入插件连接，实现对发电量的计量功能。装置也可通过支持RS485或GPRS的电能表将电量信息上传，实现远程抄表功能。
测控功能：10kV分布式光伏发电并网接入装置可代替测控保护装置。具备对分布式光伏发电的监测和运行控制，包括对分布式光伏发电系统并网点、开关、光伏并网逆变器等设备的遥测、遥信和遥控等功能：1）遥测模块，通过内置的高精度宽范围互感器，外置交流输入插件，采用通信方式从电能表获取并网点电压、电流、有功、无功、发电量和三相电流不平衡度等信息，实现遥测功能；2）遥信模块，通过分布式电源终端的开入开出插件采集断路器位置信号、分合闸状态信号、防雷报警信号以及分布式光伏电站逆变器告警等信号，获取遥信量，发送至控制回路，实现遥信功能；3）遥控模块，开关柜的断路器与分布式光伏发电系统连接，分布式电源终端的控制器接受电网调度机构指令，控制器将指令信息发送至控制分布式电源终端的控制回路插件，通过控制回路插件控制开关柜的分合闸开关分合断路器，实现分布式光伏的投退及并离网控制等，支持远方/就地两种模式。
保护功能：充分考虑装置的应用场景，并结合分布式光伏发电单元的自身保护功能，通过分布式电源终端的保护逻辑模块，对分布式光伏发电系统与电网两侧出现的异常或故障进行保护处理，实现防逆流、短路、过/欠压、过/欠频、逆功率保护及告警等功能，保证电网侧因故障跳闸时分布式光伏发电系统能够可靠地切除。
电能质量监测功能：10kV分布式光伏发电并网接入装置可代替电能质量监测装置。通过交流输入插件与电能表的通信，获取电能表监测的三相电压、电流数据，并通过技术获得三相不平衡电流数据，主要包括谐波畸变率、电压不平衡、电流不平衡、电压波动和闪变、电压偏差、间歇波等电能质量信息，存储在控制器中，并依托通信模块上传至监控系统和电力调度部门。
同时，利用获取的电能质量信息，通过分布式电源终端的控制器可监视高次谐波、电压偏差、三相电流不平衡度、电压不平衡度等参数，并通过与光伏逆变器之间的协调控制实现谐波抑制功能。
运行控制功能：通过分布式电源终端的控制器和通信模块，接受电网调度机构的控制调节指令：1）启/停控制，控制器根据电网调度机构的启停指令，通过控制回路控制分布式光伏发电系统的启/停及公共连接点并网开关分断；2）有功功率与无功功率调节，控制器接收电网调度机构有功功率和无功功率调节指令，通过控制回路插件连接分布式光伏发电系统进行有功功率与无功功率调节。
通信功能：10kV分布式光伏发电并网接入装置的通信模块支持IEC
61850、IEC 60870-5-103等多种通讯规约，通过配置GPRS、RS485、光纤接口，实现与分布式光伏、通讯管理机等设备的信息交互；配置GPRS、WIFI模块，实现与用户的通讯，并通过GPRS向电网上传数据，通过监控系统或移动终端设备可以查看实时发电数据、历史数据及光伏电站状态等信息；根据需要配置支持DL/T
634.5104或IEC61850协议的以太网通信模块，实现与调度的通信。
远动功能：10kV分布式光伏发电并网接入装置可代替远动装置。实时采集并网运行信息，采取基于DL/T
634.5101和DL/T 634.5104通信协议，基于通信模块，通过专网方式将分布式光伏发电的运行状态、并网点开关状态、并网点电压与频率、电能质量、上网电量、故障信息等数据上传至电力调度数据网络，并上传至电网调度部门；同时装置通过分布式电源终端和断路器能够接收、执行调度端远方控制解并列、启停和发电功率的指令。
人机交互功能：10kV分布式光伏发电并网接入装置具有良好的人机交互功能，通过液晶显示屏的按键和显示屏，用户可以直观的查询装置监测到的电流、电压、发电量、故障等重要信息，也可通过按键操作查询其他各项功能。
工作过程：根据用户与电网达成的协议或其他情况，可选择10kV分布式光伏发电并网接入装置进入本地或远程控制的运行模式。
将切换开关切换到“就地”时，装置运行在本地模式下。分布式光伏发电系统通过本装置仅向调度机构上传相关发电信息，不接受调度机构的调度指令。装置根据监测到的并网点电能质量等信息，利用转换开关“分闸/合闸”手动分合断路器，实现并离网切换，保证供电质量。
将切换开关切换到“远方”时，装置运行在远程控制模式下，分布式光伏发电系统通过本装置不仅向调度机构上传相关发电信息，同时接受调度机构远程控制调度指令，但保留紧急情况下的急停操作按钮或把手。装置根据调度指令要求，通过转换开关“分闸/合闸”远程控制断路器的分合，实现分布式光伏发电系统的启/停及公共连接点并网开关分断。
10kV分布式光伏发电并网接入装置将集计量、测控、保护、电能质量监测、远动、通信等功能于一体，适用于通过10（6）kV 电压等级并网的分布式光伏发电系统，对现有分布式光伏发电并网点处的计量、电能质量采集、测控、保护、通信以及分布式光伏发电监控等功能进行了实用化集成。通过对并网点交流量和一次设备开关量信号的采集，计量系统发电量信息，监视系统的电能质量，上传并网线路数据和一次设备运行状态，实现遥控分合闸和保护跳闸，方便调度监控对光伏电站实时监测和控制。
分布式电源终端嵌入开关柜的一二次设备集成技术，本装置采用二次设备NMC8621分布式电源终端，代替测控保护装置、远动装置和电能质量监测装置，将二次设备分布式电源终端与一次设备开关柜进行嵌入集成，不仅具备接线简单、抗干扰能力强的优点，也同时兼有计量、电能质量采集、测控、保护与远动等功能，很好的满足了10kV电压等级的分布式光伏发电系统的并网接入需要。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种10kV分布式光伏发电并网接入装置，其特征在于：包括电网、分布式光伏发电系统、电源、一次设备和二次设备，所述一次设备包括10kV开关柜，二次设备包括分布式电源终端、通信模块和液晶显示屏，所述10kV开关柜包括断路器、电能表、互感器、分合闸控制开关、远方/就地切换开关；
所述断路器分别连接分布式光伏发电系统、互感器、分合闸控制开关和分布式电源终端，所述互感器连接电能表，电能表还分别连接电网；
所述分布式电源终端包括交直流电源插件、交流输入插件、低通滤波插件、控制器、开入开出插件和控制回路插件，所述控制器通过低通滤波插件连接交流输入插件，控制器通过开入开出插件连接控制回路插件；
所述交流输入插件与电能表连接；控制器通过控制回路插件与远方/就地切换开关和分合闸控制开关连接；控制器分别连接通讯模块和液晶显示屏；所述交直流电源插件连接电源。
2.根据权利要求1所述的10kV分布式光伏发电并网接入装置，其特征在于：所述10kV开关柜内还包括开关状态指示器和带电显示器，所述开关状态指示器和带电显示器分别与断路器连接，当10kV分布式光伏发电并网接入装置通电，断路器动作时，状态指示器和带电显示器分别用于显示断路器分合闸状态和装置通电状态。
3.根据权利要求1所述的10kV分布式光伏发电并网接入装置，其特征在于：所述通信模块包括RS485、GPRS/WIFI、光钎和以太网通信端口。
4.根据权利要求1所述的10kV分布式光伏发电并网接入装置，其特征在于：所述分布式电源终端通过RS485连接通信管理机，分布式电源终端通过GPRS/WIFI与用户通讯，分布式电源终端通过光纤连接监控系统，分布式电源终端通过以太网连接调度。
5.根据权利要求1所述的10kV分布式光伏发电并网接入装置，其特征在于：所述电能表和互感器之间连接有避雷器。
6.根据权利要求1所述的10kV分布式光伏发电并网接入装置，其特征在于：所述液晶显示屏包括按键和显示屏。
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