CN207053251U - 一种家用光伏发电系统的并网点监控装置 - Google Patents

一种家用光伏发电系统的并网点监控装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种家用光伏发电系统的并网点监控装置,其特征在于:其包括总线板卡及连接在所述总线板卡上的电源板卡、CPU板卡、开入开出板卡、交流采样板卡;所述总线板卡用于提供数据传输和信息交互的传输通道;所述电源板卡与外部电源连接,实现所述并网点监控装置的电源供给;所述开入开出板卡通过其内部的I/O数据总线与所述CPU板卡进行数据交互;所述交流采样板卡用于采集并网点的三相电压信号、三相电流信号及频率电气信号,并将采集到的信号传送至所述CPU板卡。本实用新型提供了一种家用光伏发电系统的并网点监控装置,其能够实现对主系统电网运行状态的实时监控。

Description

一种家用光伏发电系统的并网点监控装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及光伏发电系统领域的并网装置,更具体地说,涉及一种家用光伏 发电系统的并网点监控装置。
背景技术
[0002] 为促进小型户用光伏发电科学、有序发展,规范小型户用光伏发电接入电网的技 术指标,国家电网公司发展策划部组织中国电力科学研究院开展了《小型户用光伏发电系 统接入电网技术规定》的编制。目前对于光伏发电系统应用较为全面的有防孤岛保护装置、 故障解列装置、电能质量监测装置、以及35KV或者更高等级的一体化并网点监控装置。这 些装置主要应用于大型的光伏发电站。并且各个装置功能独立,各自实现单一功能。
[0003] 小型家庭光伏发电系统的电压等级,各类保护装置、检测装置安装空间受限。另 夕卜,主系统电网由于故障跳闸后,本地的家庭光伏发电系统并接在主电网系统上从而处于 孤岛状态,并且会使得主系统电网上存在一定的残压,最终使得主系统电网自动重合闸条 件不满足,导致重合闸失败。 实用新型内容
[0004] 为了解决上述问题,本实用新型提供了一种家用光伏发电系统的并网点监控装 置,其包括总线板卡及连接在所述总线板卡上的电源板卡、CPU板卡、开入开出板卡、交流采 样板卡;所述总线板卡用于提供数据传输和信息交互的传输通道;所述电源板卡与外部电 源连接,实现所述并网点监控装置的电源供给;述开入开出板卡通过其内部的I/O数据总线 与所述CPU板卡进行数据交互;所述交流采样板卡用于采集并网点的三相电压信号、三相电 流信号及频率电气信号,并将采集到的信号传送至所述CPU板卡。
[0005] 作为本实用新型的进一步改进,所述(PU板卡采用ARM+DSP双处理器架构。
[0006] 作为本实用新型的进一步改进,所述CPU板卡上连接有4路RS485串口和2路以太 网接口。
[0007] 作为本实用新型的进一步改进,所述开入开出板卡包括有8路开入端口及4路开 出端口。
[0008] 作为本实用新型的进一步改进,所述交流采样板卡包括有2片AD7656采样芯片。 [0009]作为本实用新型的进一步改进,其还包括连接在所述总线板卡上的液晶显示面板 及按键输入板;所述液晶显示面板用于显示所述并网点监控装置的内部菜单及当前的监控 信息;所述按键输入板用于接收用户输入的控制参数,并将控制参数发送至所述CPU板卡。 [0010]作为本实用新型的进一步改进,所述电源板卡具备宽电源输入能力,其能够实现 120〜250V交流电压及24〜48V直流电压输入。
[0011]本实用新型提供了一种家用光伏发电系统的并网点监控装置,其能够实现对主系 统电网运行状态的实时监控。当主系统电网上发生瞬时故障时,本实用新型能够及时将家 用光伏发电系统从主系统电网断开,从而保证故障消失后主系统电网能够顺利实现重合 闸。
附图说明
[0012]通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本实用 新型的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0013]图1为本实用新型提供的并网点监控装置的结构原理框图;
[0014]图2为本实用新型的并网点监控装置与家庭光伏系统及主系统电网的连接示意 图。
具体实施方式
[0015]参见图1,其示出了在一个具体实施例中,本实用新型提供的一种小型家用光伏发 电系统的并网点监控装置100,其包括有总线板卡101、电源板卡102、CPU板卡103、开入开 出板卡104、交流采样板卡105、液晶显示板卡106及按键输入板107。
[0016] 所述电源板卡102插接在所述总线板卡101上,并与外部的交流电源或直流电源连 接。本实施例中,所述电源板卡102具备宽电源输入能力,其能够实现120〜250V交流电压及 24〜48V直流电压输入。
[0017] 所述CPU板卡103、所述开入开出板卡104、所述交流采样板卡105、所述液晶显示板 卡106及所述按键输入板107均插接在所述总线板卡101上,并通过所述总线板卡101提供的 信号传输通道进行数据交互。
[0018]所述开入开出板卡104通过其内部的I/O数据总线与所述CPU板卡进行数据交互。 本实施例中,所述开入开出板卡104包括有8路带电光耦合功能的开入端口及4路带电光耦 合功能的开出端口。所述开入开出板卡104经所述开入端口接收外部的并网点开关的位置、 开入状态等,所述开入开出板卡104经所述开出端口开出跳闸信号、重合闸信号、遥控分闸 信号、遥控合闸信号等,以控制并网点开关的开合。
[0019] 所述交流采样板卡105包括2片AD7656采样芯片,其用于采集并网点的三相电压、 三相电流及频率,并将采集到的模拟信号转换为相应的数字信号传送给所述CPU板卡103, 所述CPU板卡103基于交流采样板卡105传送的三相电压、三相电流及频率信号对主系统电 网的运行状态进行监控。
[0020] 所述按键输入板107通过内部的串口通信线路与所述CPU板卡103进行数据交互, 其用于接收用户输入的控制参数,并将控制参数发送给所述CPU板卡1〇3。
[0021] 所述液晶显示面板106通过内部的串口通信线路与所述CPU板卡103进行数据交 互,其用于显示所述并网点监控装置100的内部菜单及当前的监控信息。
[0022] 本实施例中,所述液晶显示面板106上设有3个LED指示灯,分别为装置运行状况指 示灯、装置自检指示灯及装置告警指示灯。
[0023] 所述CRJ板卡103用于实现所述并网点监控装置1〇〇的内部逻辑。本实施例中,所述 CPU板卡103采用TI公司的型号为omapll38的CPU作为主处理器,该CHJ为ARM+DSP的双CHJ架 构,其上连接有4路RS485串口和2路以太网接口。其中,ARM用于实现所述并网点监控装置 100的液晶显示和按键操作功能,ARM通过RS485串口或以太网接口与外部装置及后台进行 数据通信,并存储历史事件信息。DSP则用于实现所述并网点监控装置100的内部保护逻辑 功能,实现防孤岛保护、重合闸判断逻辑等。此外,由于DSP具有强大的数据运算功能,其可 以实现电能质量方面的数据运算,计算出高次谐波,电压畸变率等等。所针对所述并网点监 控装置100内部的防孤岛保护,DSP能够实现2段低频解列、2段高频解列、2段低压解列、2段 过压解列。
[0024] 图2示出了本实用新型的并网点监控装置1〇〇与本地家庭光伏系统200及主系统电 网600的连接示意图。本地家庭光伏系统200经并网点开关700与所述主系统电网6〇〇连接, 所述并网点监控装置1〇〇连接至并网点(并网点开关7〇〇处)。
[0025] 如图2所示,每个家庭可以利用其空余空间架设单独的本地家庭光伏系统200,各 个本地家庭光伏系统200通过外部公共线缆串接起来,本地家庭光伏系统2〇〇发出的电能最 终汇总至升压变压器500上,电能经400V到10KV的升压操作后经并网点进入主系统电网 600,从而实现发电并网的功能。另一方面,主系统电网600上的10KV高压电通过降压变压器 400降至400V后可以实现对本地用电装置300的供电,从而实现自发自用余量上网的目的。
[0026] 当主系统电网600由于瞬时故障导致跳闸时,主系统电网600失电。此时,由于本地 家庭光伏系统200仍处于发电状态,因此在本地就行成了本地家庭光伏系统200和本地用电 装置300构成的局部电网,此时,本地家庭光伏系统200处于孤岛状态。主系统电网600上的 瞬时故障消失后,主系统电网600会进行重合闸操作,如果此时并网点开关700在故障发生 时没有及时断开,则本地家庭光伏系统200依然并接在主系统电网600上,主系统电网600的 重合闸装置会判断到主系统电网600中存在电流残余最终导致重合闸失败,降低了供电的 可靠性。
[0027]本实用新型提供的并网点监控装置100则能够实时监测并网点(并网点开关7〇〇 处)的电压、频率值。一旦发生上述的孤岛现象,并网点的电压和频率会发生突变,并网点监 控装置100能够及时监控到并网点的电压和频率的异常变化并开出跳闸信号以断开并网点 开关700,保证主系统电网600能够顺利的实行重合闸操作。在主系统电网6〇〇恢复正常供电 之后,并网点监控装置100会开出重合闸信号以实行并网点开关700的自动合闸操作,使得 本地的家庭光伏系统200再次并接到主系统电网600上实现并网的功能。
[0028]可见,本实用新型提供了一种家用光伏发电系统的并网点监控装置,其能够实现 对主系统电网运行状态的实时监控。当主系统电网上发生瞬时故障时,本实用新型能够及 时将家用光伏发电系统从主系统电网上断开,从而保证故障消失后主系统电网能够顺利实 现重合闸。
[0029]以上,仅是本实用新型的较佳实施例而已,并非对本实用新型作任何形式上的限 制,依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍 属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1. 一种家用光伏发电系统的并网点监控装置,其特征在于:其包括总线板卡及连接在 所述总线板卡上的电源板卡、CPU板卡、开入开出板卡、交流采样板卡; 所述总线板卡用于提供数据传输和信息交互的传输通道; 所述电源板卡与外部电源连接,实现所述并网点监控装置的电源供给; 所述开入开出板卡通过其内部的I/O数据总线与所述CPU板卡进行数据交互,所述开入 开出板卡包括有8路带电光耦合功能的开入端口及4路带电光耦合功能的开出端口,所述开 入开出板卡经所述开入端口接收外部的并网点开关的位置、开入状态,所述开入开出板卡 经所述开出端口开出跳闸信号、重合闸信号、遥控分闸信号、遥控合闸信号,以控制并网点 开关的开合; 所述交流采样板卡用于采集并网点的三相电压信号、三相电流信号及频率电气信号, 并将采集到的信号传送至所述CPU板卡。
2. 如权利要求1所述的家用光伏发电系统的并网点监控装置,其特征在于:所述aU板 卡采用ARM+DSP双处理器架构。
3. 如权利要求1所述的家用光伏发电系统的并网点监控装置,其特征在于:所述CPU板 卡上连接有4路RS485串口和2路以太网接口。
4. 如权利要求1所述的家用光伏发电系统的并网点监控装置,其特征在于:所述交流采 样板卡包括有2片AD7656采样芯片。
5. 如权利要求1所述的家用光伏发电系统的并网点监控装置,其特征在于:其还包括连 接在所述总线板卡上的液晶显示面板及按键输入板; 所述液晶显示面板用于显示所述并网点监控装置的内部菜单及当前的监控信息; 所述按键输入板用于接收用户输入的控制参数,并将控制参数发送至所述CPU板卡。
6. 如权利要求1所述的家用光伏发电系统的并网点监控装置,其特征在于:所述电源板 卡具备宽电源输入能力,其能够实现120〜250V交流电压及24〜48V直流电压输入。
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CN110336243A (zh) * 2019-06-28 2019-10-15 深圳供电局有限公司 一种长距离超导电缆综合监控保护装置

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