CN207967914U - 一种光伏并网系统的电压保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光伏并网系统的电压保护装置，当光伏并网系统满足过压保护条件时，通过过压保护电路输出过压跳闸信号，并控制断路器执行跳闸动作；当光伏并网系统满足欠压保护条件时，通过欠压保护电路输出欠压跳闸信号，并控制断路器执行跳闸动作。因此，当系统逆变器故障或失效时，通过控制设置于逆变器与电网之间电力线上的断路器执行跳闸动作，保护电网不受冲击，从而保证电网的安全稳定运行。

Description

一种光伏并网系统的电压保护装置

技术领域

本实用新型涉及电力保护设备技术领域，更具体的说，涉及一种光伏并网系统的电压保护装置。

背景技术

当前，分布式发电系统或者微电网系统，均是具有广阔发展前景的发电和能源的综合利用方式，该类光伏并网系统已广泛应用于光伏发电领域。随着分布式发电系统和微电网系统的推广，聚集电能的增大，其安全稳定运行对电网的安全稳定运行带来的影响越来越大。

目前，大多分布式发电系统和微电网系统，一般由系统中的逆变器来实现其电压保护，而其逆变器交流侧均通过断路器直接接入电网进行并网发电。这样虽然降低了光伏发电的成本，但在其逆变器交流侧与电网之间没有配备任何保护设备，当系统逆变器故障或失效时，系统过压或欠压将给电网带来很大的冲击。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型公开一种光伏并网系统的电压保护装置，以实现在系统逆变器故障或失效时，避免系统过压或欠压对电网的冲击。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种光伏并网系统的电压保护装置，包括：

断路器，所述断路器设置于光伏并网系统的逆变器与电网之间的电力线上；

当检测所述断路器为合闸状态时，输出高电平的断路器状态检测电路；

当检测所述逆变器输出电流大于预设电流值时，输出高电平的逆变器输出电流检测电路；

当所述光伏并网系统满足过压保护条件时，输出过压跳闸信号，并控制所述断路器执行跳闸动作的过压保护电路；所述过压保护电路的输入端分别与所述断路器状态检测电路的输出端和所述逆变器输出电流检测电路的输出端相连；所述过压保护电路的输出端与所述断路器的控制端相连；

当所述光伏并网系统满足欠压保护条件时，输出欠压跳闸信号，并控制所述断路器执行跳闸动作的欠压保护电路；所述欠压保护电路的输入端分别与所述断路器状态检测电路的输出端和所述逆变器输出电流检测电路的输出端相连；所述欠压保护电路的输出端与所述断路器的控制端相连。

优选的，所述过压保护电路包括：第一过压保护允许电路、第二过压保护允许电路、过压判断电路、第一与门及第一延时电路；其中：

所述第一过压保护允许电路的输出端、所述第二过压保护允许电路的输出端及所述过压判断电路的输出端分别与所述第一与门的三个输入端一一对应相连；

所述第一与门的输出端与所述第一延时电路的输入端相连；

所述第一延时电路的输出端与所述断路器的控制端相连。

优选的，所述第一过压保护允许电路包括：

当检测过电压压板为投入状态时，输出高电平的过电压压板状态检测电路。

优选的，所述第二过压保护允许电路包括：第一或门；

所述第一或门的两个输入端分别与所述断路器状态检测电路的输出端、所述逆变器输出电流检测电路的输出端一一对应相连；

所述第一或门的输出端与所述第一与门的一个输入端相连。

优选的，所述过压判断电路包括：

当所述逆变器交流ab相之间的电压大于预设高限值时，输出高电平的第一比较电路；所述第一比较电路的输入端与设置于所述逆变器交流ab相之间的电压互感器输出端相连；

当所述逆变器交流bc相之间的电压大于所述预设高限值时，输出高电平的第二比较电路；所述第二比较电路的输入端与设置于所述逆变器交流bc相之间的电压互感器输出端相连；

当所述逆变器交流ca相之间的电压大于所述预设高限值时，输出高电平的第三比较电路；所述第三比较电路的输入端与设置于所述逆变器交流ca相之间的电压互感器输出端相连；

第二或门，所述第二或门的三个输入端分别与所述第一比较电路的输出端、所述第二比较电路的输出端及所述第三比较电路的输出端一一对应相连；所述第二或门的输出端与所述第一与门的一个输入端相连。

优选的，所述欠压保护电路包括：第一欠压保护允许电路、第二欠压保护允许电路、第三欠压保护允许电路、欠压判断电路、第二与门及第二延时电路；其中：

所述第一欠压保护允许电路的输出端、所述第二欠压保护允许电路的输出端、所述第三欠压保护允许电路的输出端及所述欠压判断电路的输出端分别与所述第二与门的四个输入端一一对应相连；

所述第二与门的输出端与所述第二延时电路的输入端相连；

所述第二延时电路的输出端与所述断路器的控制端相连。

优选的，所述第一欠压保护允许电路包括：

当检测低电压压板为投入状态时，输出高电平的低电压压板状态检测电路。

优选的，所述第二欠压保护允许电路包括：第三或门；其中：

所述第三或门的两个输入端分别与所述断路器状态检测电路的输出端、所述逆变器输出电流检测电路的输出端一一对应相连；

所述第三或门的输出端与所述第二与门的一个输入端相连。

优选的，所述欠压判断电路包括：

当所述逆变器交流ab相之间的电压小于预设低限值时，输出高电平的第四比较电路；所述第四比较电路的输入端与设置于所述逆变器交流ab相之间的电压互感器输出端相连；

当所述逆变器交流bc相之间的电压小于所述预设低限值时，输出高电平的第五比较电路；所述第五比较电路的输入端与设置于所述逆变器交流bc相之间的电压互感器输出端相连；

当所述逆变器交流ca相之间的电压小于所述预设低限值时，输出高电平的第六比较电路；所述第六比较电路的输入端与设置于所述逆变器交流ca相之间的电压互感器输出端相连；

第三与门，所述第三与门的三个输入端分别与所述第四比较电路的输出端、所述第五比较电路的输出端及所述第六比较电路的输出端一一对应相连；所述第三与门的输出端与所述第二与门的一个输入端相连。

优选的，所述第三欠压保护允许电路包括：

当检测电压互感器断线时，输出高电平的电压互感器状态检测电路；

第一非门；所述电压互感器状态检测电路的输出端与所述第一非门的输入端相连；所述第一非门的输出端与所述第二与门的一个输入端相连。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型公开的光伏并网系统的电压保护装置，当光伏并网系统满足过压保护条件时，通过过压保护电路输出过压跳闸信号，并控制断路器执行跳闸动作；当光伏并网系统满足欠压保护条件时，通过欠压保护电路输出欠压跳闸信号，并控制断路器执行跳闸动作。因此，当系统逆变器故障或失效时，通过控制设置于逆变器与电网之间电力线上的断路器执行跳闸动作，保护电网不受冲击，从而保证电网的安全稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种光伏并网系统的电压保护装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种过压保护电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例公开的一种欠压保护电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型公开一种光伏并网系统的电压保护装置，以实现在系统逆变器故障或失效时，避免系统过压或欠压对电网的冲击。

具体的，该光伏并网系统的电压保护装置，参见图1，包括：断路器状态检测电路100、逆变器输出电流检测电路200、过压保护电路300、欠压保护电路400和断路器500；其中：

断路器状态检测电路100的输出端分别与过压保护电路300的输入端和欠压保护电路400的输入端相连；

逆变器输出电流检测电路200的输出端分别与过压保护电路300的输入端和欠压保护电路400的输入端相连；

过压保护电路300的输出端与断路器500的控制端相连；

欠压保护电路400的输出端与断路器500的控制端相连；

断路器500设置于逆变器与电网之间的电力线上。

具体的工作原理为：

断路器状态检测电路100用于当检测断路器500为合闸状态时，输出高电平；

逆变器输出电流检测电路200用于当检测光伏并网系统的逆变器输出电流大于预设电流值时，输出高电平；优选的，该预设电流值可以设置为1A，此次不做具体限定，可以视其具体应用环境而定。

过压保护电路300用于接收断路器状态检测电路100和逆变器输出电流检测电路200的输出信号，当光伏并网系统满足过压保护条件时，输出过压跳闸信号，并控制断路器500执行跳闸动作；

具体的，该过压保护条件包括但不限于：过电压压板为投入状态，逆变器交流侧任一线电压大于预设高限值，且，断路器状态检测电路100和/或逆变器输出电流检测电路200输出高电平。

欠压保护电路400用于接收断路器状态检测电路100和逆变器输出电流检测电路200的输出信号，当光伏并网系统满足欠压保护条件时，输出欠压跳闸信号，并控制断路器500执行跳闸动作。

具体的，该欠压保护条件包括但不限于：低电压压板为投入状态，逆变器交流侧任一线电压小于预设低限值，电压互感器接线正常，且，断路器状态检测电路100和/或逆变器输出电流检测电路200输出高电平。

该过压跳闸信号和欠压跳闸信号，能够用于就地显示或者远传，此处不做具体限定。

本实施例提供的该光伏并网系统的电压保护装置，当光伏并网系统满足过压保护条件时，通过过压保护电路300输出过压跳闸信号，并控制断路器500执行跳闸动作；当光伏并网系统满足欠压保护条件时，通过欠压保护电路400输出欠压跳闸信号，并控制断路器500执行跳闸动作。因此，当系统逆变器故障或失效时，通过控制设置于逆变器与电网之间电力线上的断路器500执行跳闸动作，保护电网不受冲击，从而保证电网的安全稳定运行。

本实用新型另一实施例还提供了一种具体的光伏并网系统的电压保护装置，在上述实施例及图1的基础之上，参见图2，过压保护电路300包括：第一过压保护允许电路301、第二过压保护允许电路302、过压判断电路303、第一与门304及第一延时电路305；其中：

第一过压保护允许电路301的输出端、第二过压保护允许电路302的输出端及过压判断电路303的输出端分别与第一与门304的三个输入端一一对应相连；

第一与门304的输出端与第一延时电路305的输入端相连；

第一延时电路305的输出端与断路器500的控制端相连。

优选的，第一过压保护允许电路301包括：过电压压板状态检测电路；

过电压压板状态检测电路用于当检测过电压压板为投入状态时，输出高电平。

优选的，第二过压保护允许电路302包括：第一或门；

第一或门的两个输入端分别与断路器状态检测电路100的输出端、逆变器输出电流检测电路200的输出端一一对应相连；

第一或门的输出端与第一与门304的一个输入端相连。

第二过压保护允许电路302用于：当检测断路器500为合闸状态，和/或，光伏并网系统的逆变器输出电流大于预设电流值时，输出高电平。

优选的，过压判断电路303包括：第一比较电路331、第二比较电路332、第三比较电路333及第二或门334；其中：

第一比较电路331的输入端与设置于逆变器交流ab相之间的电压互感器输出端相连；

第二比较电路332的输入端与设置于逆变器交流bc相之间的电压互感器输出端相连；

第三比较电路333的输入端与设置于逆变器交流ca相之间的电压互感器输出端相连；

第一比较电路331的输出端、第二比较电路332的输出端及第三比较电路333的输出端分别与第二或门334的三个输入端一一对应相连；

第二或门334的输出端与第一与门304的一个输入端相连。

具体的：

第一比较电路331用于当逆变器交流ab相之间的电压大于预设高限值时，输出高电平；

第二比较电路332用于当逆变器交流bc相之间的电压大于预设高限值时，输出高电平；

第三比较电路333用于当逆变器交流ca相之间的电压大于预设高限值时，输出高电平。

其中，预设高限值的具体数值依据实际需要而定，本实用新型在此不做限定。

也即，过压判断电路303用于当逆变器交流侧任一线电压大于预设高限值时，输出高电平。

综上，当过电压压板为投入状态时，第一过压保护允许电路301输出高电平；当逆变器交流侧任一线电压大于预设高限值时，过压判断电路303输出高电平；当断路器状态检测电路100和/或逆变器输出电流检测电路200输出高电平时，第二过压保护允许电路302输出高电平。当第一过压保护允许电路301、第二过压保护允许电路302及过压判断电路303均输出高电平时，第一与门304输出高电平，否则，第一与门304输出低电平。第一与门304输出的高电平经过一定的延时之后，由第一延时电路305输出过压跳闸信号，并控制断路器500执行跳闸动作。

在具体的实际应用中，第一延时电路305的延时时长可以视其具体应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

另外，优选的，参见图3，欠压保护电路400包括：第一欠压保护允许电路401、第二欠压保护允许电路402、第三欠压保护允许电路403、欠压判断电路404、第二与门405及第二延时电路406；其中：

第一欠压保护允许电路401的输出端、第二欠压保护允许电路402的输出端、第三欠压保护允许电路403的输出端及欠压判断电路404的输出端分别与第二与门405的四个输入端一一对应相连；

第二与门405的输出端与第二延时电路406的输入端相连；

第二延时电路406的输出端与断路器500的控制端相连。

优选的，第一欠压保护允许电路400包括：低电压压板状态检测电路；

低电压压板状态检测电路用于当检测低电压压板为投入状态时，输出高电平。

优选的，第二欠压保护允许电路402包括：第三或门；其中：

第三或门的两个输入端分别与断路器状态检测电路100的输出端、逆变器输出电流检测电路200的输出端一一对应相连；

第三或门的输出端与第二与门的一个输入端相连。

第二欠压保护允许电路402用于：当检测断路器500为合闸状态，和/或，光伏并网系统的逆变器输出电流大于预设电流值时，输出高电平。

优选的，第三欠压保护允许电路403包括：电压互感器状态检测电路431及第一非门432；其中：

电压互感器状态检测电路431的输出端与第一非门的输入端相连；电压互感器状态检测电路431用于当检测电压互感器断线时，输出高电平；

第一非门432的输出端与第二与门405的一个输入端相连。

第三欠压保护允许电路403用于当检测电压互感器接线正常时，输出高电平。

优选的，欠压判断电路404包括：第四比较电路441、第五比较电路442、第六比较电路443及第三与门444；其中：

第四比较电路441的输入端与设置于逆变器交流ab相之间的电压互感器输出端相连；

第五比较电路442的输入端与设置于逆变器交流bc相之间的电压互感器输出端相连；

第六比较电路443的输入端与设置于逆变器交流ca相之间的电压互感器输出端相连；

第四比较电路441的输出端、第五比较电路442的输出端及第六比较电路443的输出端分别与第三与门444的三个输入端一一对应相连；

第三与门444的输出端与第二与门405的一个输入端相连。

具体的：

第四比较电路441用于当逆变器交流ab相之间的电压小于预设低限值时，输出高电平；

第五比较电路442用于当逆变器交流bc相之间的电压小于预设低限值时，输出高电平；

第六比较电路443用于当逆变器交流ca相之间的电压小于预设低限值时，输出高电平。

其中，预设低限值的具体数值依据实际需要而定，本实用新型在此不做限定。

也即，欠压判断电路404用于当逆变器交流侧任一线电压小于预设低限值时，输出高电平。

综上，当低电压压板为投入状态时，第一欠压保护允许电路401输出高电平；当逆变器交流侧任一线电压小于预设低限值时，欠压判断电路404输出高电平；当断路器状态检测电路100和/或逆变器输出电流检测电路200输出高电平时，第二欠压保护允许电路402输出高电平；当电压互感器接线正常时，第三欠压保护允许电路403输出高电平。当第一欠压保护允许电路401、第二欠压保护允许电路402、第三欠压保护允许电路403及欠压判断电路404均输出高电平时，第二与门405输出高电平，否则，第二与门405输出低电平。第二与门405输出的高电平经过一定的延时之后，由第二延时电路406输出欠压跳闸信号，并控制断路器500执行跳闸动作。

在具体的实际应用中，第二延时电路406的延时时长可以视其具体应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

其余的工作原理与上述实施例系统，此处不再一一赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光伏并网系统的电压保护装置，其特征在于，包括：

断路器，所述断路器设置于光伏并网系统的逆变器与电网之间的电力线上；

当检测所述断路器为合闸状态时，输出高电平的断路器状态检测电路；

当检测所述逆变器输出电流大于预设电流值时，输出高电平的逆变器输出电流检测电路；

当所述光伏并网系统满足过压保护条件时，输出过压跳闸信号，并控制所述断路器执行跳闸动作的过压保护电路；所述过压保护电路的输入端分别与所述断路器状态检测电路的输出端和所述逆变器输出电流检测电路的输出端相连；所述过压保护电路的输出端与所述断路器的控制端相连；

当所述光伏并网系统满足欠压保护条件时，输出欠压跳闸信号，并控制所述断路器执行跳闸动作的欠压保护电路；所述欠压保护电路的输入端分别与所述断路器状态检测电路的输出端和所述逆变器输出电流检测电路的输出端相连；所述欠压保护电路的输出端与所述断路器的控制端相连。

2.根据权利要求1所述的光伏并网系统的电压保护装置，其特征在于，所述过压保护电路包括：第一过压保护允许电路、第二过压保护允许电路、过压判断电路、第一与门及第一延时电路；其中：

所述第一过压保护允许电路的输出端、所述第二过压保护允许电路的输出端及所述过压判断电路的输出端分别与所述第一与门的三个输入端一一对应相连；

所述第一与门的输出端与所述第一延时电路的输入端相连；

所述第一延时电路的输出端与所述断路器的控制端相连。

3.根据权利要求2所述的光伏并网系统的电压保护装置，其特征在于，所述第一过压保护允许电路包括：

当检测过电压压板为投入状态时，输出高电平的过电压压板状态检测电路。

4.根据权利要求2所述的光伏并网系统的电压保护装置，其特征在于，所述第二过压保护允许电路包括：第一或门；

所述第一或门的两个输入端分别与所述断路器状态检测电路的输出端、所述逆变器输出电流检测电路的输出端一一对应相连；

所述第一或门的输出端与所述第一与门的一个输入端相连。

5.根据权利要求2所述的光伏并网系统的电压保护装置，其特征在于，所述过压判断电路包括：

当所述逆变器交流ab相之间的电压大于预设高限值时，输出高电平的第一比较电路；所述第一比较电路的输入端与设置于所述逆变器交流ab相之间的电压互感器输出端相连；

当所述逆变器交流bc相之间的电压大于所述预设高限值时，输出高电平的第二比较电路；所述第二比较电路的输入端与设置于所述逆变器交流bc相之间的电压互感器输出端相连；

当所述逆变器交流ca相之间的电压大于所述预设高限值时，输出高电平的第三比较电路；所述第三比较电路的输入端与设置于所述逆变器交流ca相之间的电压互感器输出端相连；

第二或门，所述第二或门的三个输入端分别与所述第一比较电路的输出端、所述第二比较电路的输出端及所述第三比较电路的输出端一一对应相连；所述第二或门的输出端与所述第一与门的一个输入端相连。

6.根据权利要求1所述的光伏并网系统的电压保护装置，其特征在于，所述欠压保护电路包括：第一欠压保护允许电路、第二欠压保护允许电路、第三欠压保护允许电路、欠压判断电路、第二与门及第二延时电路；其中：

所述第一欠压保护允许电路的输出端、所述第二欠压保护允许电路的输出端、所述第三欠压保护允许电路的输出端及所述欠压判断电路的输出端分别与所述第二与门的四个输入端一一对应相连；

所述第二与门的输出端与所述第二延时电路的输入端相连；

所述第二延时电路的输出端与所述断路器的控制端相连。

7.根据权利要求6所述的光伏并网系统的电压保护装置，其特征在于，所述第一欠压保护允许电路包括：

当检测低电压压板为投入状态时，输出高电平的低电压压板状态检测电路。

8.根据权利要求6所述的光伏并网系统的电压保护装置，其特征在于，所述第二欠压保护允许电路包括：第三或门；其中：

所述第三或门的两个输入端分别与所述断路器状态检测电路的输出端、所述逆变器输出电流检测电路的输出端一一对应相连；

所述第三或门的输出端与所述第二与门的一个输入端相连。

9.根据权利要求6所述的光伏并网系统的电压保护装置，其特征在于，所述欠压判断电路包括：

当所述逆变器交流ab相之间的电压小于预设低限值时，输出高电平的第四比较电路；所述第四比较电路的输入端与设置于所述逆变器交流ab相之间的电压互感器输出端相连；

当所述逆变器交流bc相之间的电压小于所述预设低限值时，输出高电平的第五比较电路；所述第五比较电路的输入端与设置于所述逆变器交流bc相之间的电压互感器输出端相连；

当所述逆变器交流ca相之间的电压小于所述预设低限值时，输出高电平的第六比较电路；所述第六比较电路的输入端与设置于所述逆变器交流ca相之间的电压互感器输出端相连；

第三与门，所述第三与门的三个输入端分别与所述第四比较电路的输出端、所述第五比较电路的输出端及所述第六比较电路的输出端一一对应相连；所述第三与门的输出端与所述第二与门的一个输入端相连。

10.根据权利要求6所述的光伏并网系统的电压保护装置，其特征在于，所述第三欠压保护允许电路包括：

当检测电压互感器断线时，输出高电平的电压互感器状态检测电路；

第一非门；所述电压互感器状态检测电路的输出端与所述第一非门的输入端相连；所述第一非门的输出端与所述第二与门的一个输入端相连。