CN219960121U - 一种用于光伏直流输电的电压监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于光伏直流输电的电压监测系统，涉及直流输电领域，系统包括第一发电模块、升压模块、电压监测模块、第一保护模块、逆变模块以及输电线路；第一发电模块经第一保护模块与升压模块连接，升压模块经输电线路与逆变模块连接，电压监测模块分别与输电线路以及第一保护模块连接，逆变模块连接至并网点，本申请具有实时监测输电线路的直流电压值，在直流电压值超出预设电压范围时，通过第一保护模块断开第一发电模块与升压模块的连接，相比于现有技术中监测最大功率点跟踪装置后波动较大的输出电压，将波动较小的输电线路的直流电压值作为监测对象，能够减小保护装置误动概率，提高电压监测系统的稳定性的效果。

Description

一种用于光伏直流输电的电压监测系统

技术领域

本申请涉及直流输电领域，尤其是涉及一种用于光伏直流输电的电压监测系统。

背景技术

现有的分布式光伏系统或集中式光伏系统，均通过汇流之后接入并网点，为兼顾多个光伏区域，一个并网点常连接多个光伏区域，导致一些光伏区域与并网点之间距离较远，可通过直流系统将光伏区域的发电传输至并网点。

现有的光伏直流输电系统的电压监测，常设置于每个光伏区域汇流与最大功率点跟踪装置之后，通过监测最大功率点装置的输出电压，同时在出现电压波动时及时断开最大功率点至升压变压器的连接。但这种监测方式监测的最大功率点装置的输出电压本身存在一定波动，难以界定预警阈值，容易发生误动。

实用新型内容

本申请提供一种用于光伏直流输电的电压监测系统，通过监测升压变压器后端的波动较小的输电线路的电压，在电压出现波动时及时调整系统结构，能够减小误动概率。

本申请提供的一种用于光伏直流输电的电压监测系统，采用如下技术方案：所述系统包括第一发电模块、升压模块、电压监测模块、第一保护模块、逆变模块以及输电线路；所述第一发电模块经所述第一保护模块与所述升压模块连接，所述升压模块经所述输电线路与所述逆变模块连接，所述电压监测模块分别与所述输电线路以及所述第一保护模块连接，逆变模块连接至并网点；

所述电压监测模块，用于监测输电线路的直流电压值，并在监测到所述输电线路的直流电压值超出预设电压范围时，输出控制信号至所述第一保护模块；

所述第一保护模块，用于接收到所述控制信号后动作，断开所述第一发电模块与所述升压模块的连接。

通过采用上述技术方案，实时监测输电线路的直流电压值，在直流电压值超出预设电压范围时，通过第一保护模块断开第一发电模块与升压模块的连接，相比于现有技术中监测最大功率点跟踪装置后波动较大的输出电压，将波动较小的输电线路的直流电压值作为监测对象，能够减小保护装置误动概率，提高电压监测系统的稳定性。

可选的，所述电压监测模块包括电压采集单元、处理单元以及报警单元，所述电压采集单元的与所述输电线路连接，所述处理单元分别与所述电压采集单元、所述报警单元以及所述第一保护模块连接；

所述电压采集单元用于采集所述输电线路的电压信号；

所述处理单元用于接收所述输电线路的电压信号，并在监测到所述直流电压值超出预设电压范围时输出第一控制信号至所述第一保护模块，并同时输出第二控制信号至所述报警单元；

所述报警单元用于接收到所述第二控制信号后输出报警信息。

通过采用上述技术方案，在采集到电压信号超出预设电压范围后，通过处理单元及时输出第一控制信号以控制第一保护模块动作，同时输出第二控制信号以控制报警单元输出报警信息，能够及时输出报警信息。

可选的，所述电压采集单元包括高压直流互感器。

通过采用上述技术方案，使用高压直流互感器，能够提高输电线路电压测量的准确性。

可选的，所述电压监测模块还包括隔离单元，所述隔离单元的一端与所述电压采集单元连接，另一端与所述处理单元连接；

所述隔离单元用于隔离所述输电线路的电压信号。

通过采用上述技术方案，使用隔离单元能够隔离输电线路高压端对处理单元的影响。

可选的，隔离单元包括光耦隔离器。

通过采用上述技术方案，光耦隔离器使用隔离电源供电，能够有效隔离采集的高电压输电线路的电压信号对处理单元的影响。

可选的，所述系统还包括第一储能模块，所述第一储能模块包括双向DC/DC变换器以及储能电池；

所述双向DC/DC变换器分别与所述储能电池连接以及所述第一保护模块连接。

通过采用上述技术方案，在第一保护模块动作后，连接第一发电模块与储能模块，构成直流微电网储能架构，利用双向DC/DC变换器与储能电池的配合，能够及时存储第一发电模块生产的电能。

可选的，所述系统还包括若干个第二发电模块、若干个第二保护模块以及汇流母线；

所述若干个第二发电模块分别连接所述若干个第二保护模块，所述若干个第二保护模块经所述汇流母线连接至所述升压模块，所述电压监测模块分别连接至所述若干个发电模块。

通过采用上述技术方案，针对多个光伏阵列，使用汇流母线将产生的电能汇聚至升压模块，在监测到输电线路电压波动时，采集各个发电模块的发电电压，判断出具体的不稳定的发电模块，使对应的保护模块动作，对于多个发电模块的汇流架构，能够实现准确退出相应发电模块，维持系统稳定。

可选的，所述系统还包括若干个第二储能模块；

所述若干个第二储能模块分别与所述若干个第二保护模块连接。

通过采用上述技术方案，在若干个第二保护模块动作时，将对应的若干个储能模块分别与对应的所述若干个发电模块连接，从而实现不稳定的发电模块的储能，避免电能浪费。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

实时监测输电线路的直流电压值，在直流电压值超出预设电压范围时，通过第一保护模块断开第一发电模块与升压模块的连接，相比于现有技术中监测最大功率点跟踪装置后波动较大的输出电压，将波动较小的输电线路的直流电压值作为监测对象，能够减小保护装置误动概率，从而提高电压监测系统的稳定性。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种用于光伏直流输电的电压监测系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种电压监测系统中电压监测模块的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种电压监测系统中电压监测模块的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种电压监测系统中储能模块的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种多级发电模块的电压监测系统的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的又一种多级发电模块的电压监测系统的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种用于光伏直流输电的电压监测系统的系统架构图。

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。

本实用新型实施例公开了一种用于光伏直流输电的电压监测系统，以解决现有光伏区域的电压出现较大波动时，汇流电压处理不够及时的问题。

参见图1，本实用新型实施例公开的一种用于光伏直流输电的电压监测系统的结构示意图，该系统包括第一发电模块、升压模块、电压监测模块、第一保护模块、逆变模块以及输电线路。

其中，第一发电模块包括光伏发电的前端设备，用于生产电能。在一种可实现的实施方式中，第一发电模块包括多个光伏阵列、汇流箱以及最大功率点跟踪装置，多个光伏阵列连接于汇流箱，汇流箱连接于最大功率点跟踪装置。

升压模块，用于将电压等级较低的所发电能通过直流升压变压器进行升压，在一种可实现的实施方式中，可将直流电压升高至±10kV。

电压监测模块，用于监测输电线路的直流电压值，并在直流电压值超出预设电压范围时输出第一控制信号至第一保护模块，即监测到输电线路电压异常时输出相应的第一控制信号。

第一保护模块，用于接收到第一控制信号后，断开发电模块与升压模块的连接，在一种可实现的实施方式中，第一保护开关可由断路器或隔离开关构成。

参见图2，电压监测模块具体包括电压采集单元、处理单元以及报警单元，电压采集单元的与输电线路连接，处理单元分别与电压采集单元、报警单元以及第一保护模块连接；

其中，电压采集单元采集输电线路的直流电压值，得到电压信号，电压信号采集处可以是输电线路靠近升压模块的一部分。

在一种实施方式中，电压采集单元用于测量输电线路的直流电压值的部分可以是高压直流互感器，具有可靠性高，准确性高的特性，能够实现直流高电压的测量。

处理单元用于判断接收到的电压信号对应的直流电压值超出预设电压范围时，输出相应的第一控制信号至第一保护模块，输出相应的第二控制信号至报警单元。

其中处理单元判断直流电压值是否超出预设电压范围的方法可以是，预先设置输电线路标准电压对应的预设信号值，使用比较放大电路确定实际电压与标准电压的差值，根据预设电压范围设定阈值，在实际电压与标准电压额差值大于设定阈值时，即可确定直流电压值超出预设电压范围。

在另一种可实现的实施方式中，处理单元判断直流电压值是否超出预设电压范围的方法可以是，使用微控制单元、单片机等硬件结合软件程序，实现直流电压值的判断。

报警单元主要用于在输电线路的直流电压值出现异常时，接收到第二控制信号并输出报警信息，以使工作人员及时获知系统情况。

请参见图3，电压监测模块还包括隔离单元，隔离单元包括光耦隔离器，电压采集单元与光耦隔离器的输入端连接，处理单元与光耦隔离器的输出端连接，光耦隔离器的输出端使用隔离电源。

请参见图4，在电压监测模块监测到输电线路的直流电压值超出预设电压范围，第一保护模块将第一发电模块与升压模块的连接断开之后，连接第一储能模块与第一发电模块，将所发电能接入第一储能模块。

第一储能模块包括双向DC/DC变换器以及储能电池，双向DC/DC变换器采用BUCK/BOOST拓扑，具备升降压双向转换功能，实现升降压斩波，当能量从第一发电模块流向储能电池时，直流变换器工作在BUCK模式下，实现降压功能，当能量从储能电池流出时，直流变换器工作在BOOST模式下，实现升压功能。

请参见图5，当存在多个第二发电模块时，电压监测模块的电压采集单元除了采集输电线路的直流电压值外，还分别采集每个发电模块的输出电压，从而在输电线路的指令电压值异常时，确定具体出现问题的发电模块，并同时控制相应的保护模块动作，切断对应的发电模块与汇流母线的连接。

请参见图6，在一种可实现的实施方式中，每个保护模块分别连接储能模块，由于储能模块中的储能电池均通过双向DC/DC变换器分别与保护模块连接，优选的，可在保护模块接收到第一控制信号动作时，断开相应发电模块与保护模块的连接，将相应的储能模块连接至汇流母线，储能模块放电实现汇流母线的电压稳定。

请参见图7，第一发电模块包括若干个光伏电池阵列、若干个汇流箱、直流配电柜以及DC/DC变换器；若干个汇流箱连接有若干个光伏电池阵列，直流配电柜连接DC/DC变换器。

采用DC/DC变换器控制汇流后的电压实现最大功率跟踪，使光伏发出最大有功功率，同时，第一发电模块采用多级汇流，集中升压的方式，能够减少输电损耗。

本申请实施例名称的实施原理为：相比于在发电侧通过监测电压的方式识别异常，升压模块输出端的输电线路的电压较为稳定，能够减小误动概率，提高电压监测系统的稳定性。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于光伏直流输电的电压监测系统，其特征在于，所述系统包括第一发电模块、升压模块、电压监测模块、第一保护模块、逆变模块以及输电线路；所述第一发电模块经所述第一保护模块与所述升压模块连接，所述升压模块经所述输电线路与所述逆变模块连接，所述电压监测模块分别与所述输电线路以及所述第一保护模块连接，逆变模块连接至并网点；

所述电压监测模块，用于监测输电线路的直流电压值，并在监测到所述输电线路的直流电压值超出预设电压范围时，输出第一控制信号至所述第一保护模块；

所述第一保护模块，用于接收到所述第一控制信号后动作，断开所述第一发电模块与所述升压模块的连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压监测模块包括电压采集单元、处理单元以及报警单元，所述电压采集单元的与所述输电线路连接，所述处理单元分别与所述电压采集单元、所述报警单元以及所述第一保护模块连接；

所述电压采集单元用于采集所述输电线路的电压信号；

所述处理单元用于接收所述输电线路的电压信号，并在监测到所述直流电压值超出预设电压范围时输出第一控制信号至所述第一保护模块，并同时输出第二控制信号至所述报警单元；

所述报警单元用于接收到所述第二控制信号后输出报警信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电压采集单元包括高压直流互感器。

4.根据权利要求2所述的系统，其特性在于，所述电压监测模块还包括隔离单元，所述隔离单元的一端与所述电压采集单元连接，另一端与所述处理单元连接；

所述隔离单元用于隔离所述输电线路的电压信号。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述隔离单元包括光耦隔离器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一储能模块，所述第一储能模块包括双向DC/DC变换器以及储能电池；

所述双向DC/DC变换器分别与所述储能电池连接以及所述第一保护模块连接。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括若干个第二发电模块、若干个第二保护模块以及汇流母线；

所述若干个第二发电模块分别连接所述若干个第二保护模块，所述若干个第二保护模块经所述汇流母线连接至所述升压模块，所述电压监测模块分别连接至所述若干个发电模块。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括若干个第二储能模块；

所述若干个第二储能模块分别与所述若干个第二保护模块连接。