分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，安裝在連接分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)和配電網(wǎng)的電力線上，其特征在于，包括：斷路器、欠壓延時保護單元、過壓保護單元、有壓合閘單元；斷路器安裝在電力線上；欠壓延時保護單元的輸入端連接電力線，欠壓延時保護單元的輸出端連接斷路器以使斷路器分閘；過壓保護單元的輸入端連接電力線，過壓保護單元的輸出端連接斷路器以使斷路器分閘；有壓合閘單元的輸入端連接電力線，有壓合閘單元的輸出端連接斷路器以使斷路器合閘。本實用新型在使得實現(xiàn)對分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)點的保護既統(tǒng)一了分布式光伏并網(wǎng)方式，提高了家庭分布式光伏發(fā)電的安全性，又可實現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控與發(fā)電量統(tǒng)計。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種并網(wǎng)保護設(shè)備，具體涉及一種分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，本 實用新型屬于電力保護設(shè)備領(lǐng)域。 分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備

【背景技術(shù)】
[0002] 家庭分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)適用于30m2?200m2之間的住宅，安裝光伏容量在 lkW?10kW，以AC220V電壓等級接入電網(wǎng)，所發(fā)電量就近消耗，一般為自發(fā)自用、余電上網(wǎng) 模式。
[0003] 目前國家正大力推廣分布式發(fā)電的應(yīng)用，但現(xiàn)有的分布式電源接入配電網(wǎng)的相關(guān) 技術(shù)規(guī)范主要是針對以10KV以上電壓等級接入電網(wǎng)的光伏發(fā)電項目，而針對家庭光伏發(fā) 電系統(tǒng)還沒有出臺具體的技術(shù)規(guī)范，因此目前接入方式多樣，造成了電網(wǎng)公司無法對家庭 用戶型分布式光伏電站進行統(tǒng)一監(jiān)管，隨著家庭光伏發(fā)電系統(tǒng)越來越多，加上光伏發(fā)電受 天氣影響帶來的間歇性，給配電網(wǎng)帶來了很大的沖擊。同時由于光伏電站直接安裝于住戶 處，在用戶人身安全方面也存在一定隱患。
[0004] 目前，根據(jù)國網(wǎng)公司出臺的《分布式電源接入配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范》，現(xiàn)在市面尚 未出現(xiàn)符合此規(guī)范的分布式光伏相關(guān)設(shè)備，大多分布式光伏是通過斷路器直接接入電網(wǎng)進 行并網(wǎng)發(fā)電。這樣雖然降低了分布式光伏發(fā)電的成本，但沒有配備任何保護設(shè)備，給安裝分 布式光伏電站的家庭帶來了安全隱患，同時分散式的直接接入也給配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)帶來了很 大的沖擊。 實用新型內(nèi)容
[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè) 備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中分布式光伏并網(wǎng)缺乏安全性的技術(shù)問題。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目標，本實用新型采用如下的技術(shù)方案：
[0007] 分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，安裝在連接分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)和配電網(wǎng)的電力線 上，其特征在于，包括：斷路器、欠壓延時保護單元、過壓保護單元、有壓合閘單元；所述斷 路器安裝在電力線上；所述欠壓延時保護單元的輸入端連接電力線，欠壓延時保護單元的 輸出端連接斷路器以使斷路器分閘；所述過壓保護單元的輸入端連接電力線，所述過壓保 護單元的輸出端連接斷路器以使斷路器分閘；所述有壓合閘單元的輸入端連接電力線，有 壓合閘單元的輸出端連接斷路器以使斷路器合閘。
[0008] 前述的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，其特征在于，所述欠壓延時保護單元包括欠壓 延時模塊、欠壓脫扣器，欠壓延時模塊的輸入端連接電力線，欠壓延時模塊的輸出端連接欠 壓脫扣器的輸入端，欠壓脫扣器的輸出端連接斷路器。
[0009] 前述的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，其特征在于，所述過壓保護單元包括第一電動 操作機構(gòu)、第一開入開出模塊、第一電壓監(jiān)測裝置，所述第一電壓監(jiān)測裝置的輸入端連接電 力線，第一電壓監(jiān)測裝置的輸出端連接第一開入開出模塊的輸入端，第一開入開出模塊的 輸出端經(jīng)過光耦隔離后連接第一電動操作機構(gòu)，第一電動操作機構(gòu)連接斷路器以帶動斷路 器分閘。
[0010] 前述的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，其特征在于，所述有壓合閘單元包括第二電動 操作機構(gòu)、第二開入開出模塊、第二電壓監(jiān)測模塊，所述第二電壓監(jiān)測模塊的輸入端連接電 力線，所述第二電壓監(jiān)測模塊的輸出端連接第二開入開出模塊的輸入端，所述第二開入開 出模塊的輸出端經(jīng)過光耦隔離后連接第二電動操作機構(gòu)，第二電動操作機構(gòu)連接斷路器以 帶動斷路器合閘。
[0011] 前述的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，其特征在于，還包括雙向計量電能表，所述電能 表安裝在電力線上。
[0012] 前述的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，其特征在于，還包括防雷器，所述防雷器的輸入 端連接電力線，所述防雷器的輸出端連接第一開路開出模塊的輸入端。
[0013] 前述的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，其特征在于，所述第一電壓監(jiān)測模塊和第二電 壓監(jiān)測模塊分別連接無線信號發(fā)送模塊和人機界面。
[0014] 本實用新型的有益之處在于：本實用新型的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備能夠在使得 實現(xiàn)對分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)點的保護既統(tǒng)一了分布式光伏并網(wǎng)方式，提高了家庭分布式光 伏發(fā)電的安全性，又可實現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控與發(fā)電量統(tǒng)計。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本實用新型分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備的一個優(yōu)選實施的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2是本實用新型基于圖1的進一步實施結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖3是本實用新型基于圖2的進一步實施結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖4是本實用新型基于圖3的進一步實施結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖中附圖標記的含義：
[0020] 1、分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，2、電力線。

【具體實施方式】
[0021] 以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作具體的介紹。
[0022] 參照圖1所示，本實用新型分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備1，安裝在連接分布式光伏發(fā) 電系統(tǒng)和配電網(wǎng)的電力線2上，包括：斷路器、欠壓延時保護單元、過壓保護單元、有壓合閘 單元；斷路器安裝在電力線2上；欠壓延時保護單元的輸入端連接電力線，欠壓延時保護單 元的輸出端連接斷路器以使斷路器分閘；過壓保護單元的輸入端連接電力線，過壓保護單 元的輸出端連接斷路器以使斷路器分閘；有壓合閘單元的輸入端連接電力線，有壓合閘單 元的輸出端連接斷路器以使斷路器合閘。
[0023] 本實用新型中，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)又稱分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶 現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要設(shè)備包括 光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、并網(wǎng)逆變器等設(shè)備。斷路器實現(xiàn)分布式光伏發(fā) 電系統(tǒng)與電網(wǎng)的隔離，同時具備短路保護及過載保護功能。分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備的原 理圖見圖1虛線框，欠壓延時保護單元用于實現(xiàn)欠壓保護功能。過壓保護單元用于實現(xiàn)過 壓保護功能。有壓合閘單元用于實現(xiàn)檢有壓自動合閘功能。通過上述設(shè)計，本實用新型在 安全防護方面，具有過欠壓保護、檢有壓自動合閘等功能。
[0024] 如圖2和圖3給出了基于圖1的進一步實施圖，欠壓延時保護單元包括欠壓延時 模塊、欠壓脫扣器，欠壓延時模塊的輸入端連接電力線，欠壓延時模塊的輸出端連接欠壓脫 扣器的輸入端，欠壓脫扣器的輸出端連接斷路器。欠壓延時模塊、欠壓脫扣器與斷路器實現(xiàn) 欠壓保護功能。欠壓延時模塊的輸入為電力線電壓，輸出給欠壓脫扣器供電，當(dāng)電網(wǎng)電壓 降至設(shè)定的欠壓值以下時，延時模塊的輸出電壓逐漸下降，達到延時時間后，欠壓脫扣器脫 扣，帶動塑殼斷路器分閘，從而達到欠壓延時保護的作用。欠電壓脫扣器或繼電器是指當(dāng)脫 扣器或繼電器的端電壓降至預(yù)定值時，使機械開關(guān)電器有延時或無延時斷開或閉合的脫扣 器或繼電器。欠電壓脫扣器或繼電器與開關(guān)電器組合在一起，當(dāng)外施電壓下降，甚至緩慢下 降至額定電壓的70%至35%范圍內(nèi)，與開關(guān)電器組合一起的欠電壓脫扣器或繼電器應(yīng)動作， 使電器斷開。
[0025] 過壓保護單元包括第一電動操作機構(gòu)、第一開入開出模塊、第一電壓監(jiān)測裝置，第 一電壓監(jiān)測裝置的輸入端連接電力線，第一電壓監(jiān)測裝置的輸出端連接第一開入開出模塊 的輸入端，第一開入開出模塊的輸出端經(jīng)過光f禹隔離后連接第一電動操作機構(gòu)，第一電動 操作機構(gòu)連接斷路器以帶動斷路器分閘。第一電壓監(jiān)測裝置用于通過電力線獲取電壓，檢 測電力線電壓是否過壓，當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓過壓時，驅(qū)動第一開入開出模塊，經(jīng)光耦進行信 號隔離后會驅(qū)動電動操作機構(gòu)帶動斷路器分閘，實現(xiàn)過壓保護。
[0026] 有壓合閘單元包括第二電動操作機構(gòu)、第二開入開出模塊、第二電壓監(jiān)測模塊，第 二電壓監(jiān)測模塊的輸入端連接電力線，第二電壓監(jiān)測模塊的輸出端連接第二開入開出模塊 的輸入端，第二開入開出模塊的輸出端經(jīng)過光耦隔離后連接第二電動操作機構(gòu)，第二電動 操作機構(gòu)連接斷路器以帶動斷路器合閘。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生停電恢復(fù)以后，第二電壓監(jiān)測模塊獲 取電力線電壓，若電壓達到電網(wǎng)額定電壓的一定比例值，比如85%，將會自動發(fā)出合閘信號 至開入開出模塊，經(jīng)光耦進行信號隔離后會驅(qū)動電動操作機構(gòu)帶動斷路器合閘，實現(xiàn)檢有 壓自動合閘功能，無須人工再去手動合閘。電動操作機構(gòu)是一種用于遠距離對斷路器進行 自動分閘和合閘的裝置，不但能實現(xiàn)斷路器的遠距離分合閘操作，還能實現(xiàn)對斷路器的遠 程控制的裝置。
[0027] 實際過程中，所述欠壓延時保護單元、過壓保護單元、有壓合閘單元均可以采用硬 件形式實現(xiàn)，因此使得保護單元的反應(yīng)速度加快。
[0028] 此外，為了進一步增加完善本實用新型功能，本實用新型還包括雙向計量電能表， 電能表安裝在電力線上。雙向計量電能表實現(xiàn)對發(fā)電量的計量功能，同時也負責(zé)采集電壓、 電流、發(fā)電量，本實用新型還包括防雷器，防雷器的輸入端連接電力線，防雷器的輸出端連 接第一開入開出模塊的輸入端。防雷器實現(xiàn)對系統(tǒng)的防雷保護，當(dāng)設(shè)備受到雷擊且防雷器 失效后，會發(fā)出故障信號至開入開出模塊，經(jīng)光耦進行信號隔離后發(fā)送至第一電壓監(jiān)測模 塊。
[0029] 進一步，本實用新型的第一電壓監(jiān)測模塊和第二電壓監(jiān)測模塊分別連接無線信號 發(fā)送模塊和人機界面。人機界面由液晶屏和兩個指示燈組成，液晶屏實現(xiàn)電壓、電流、發(fā)電 量等的實時顯示功能，兩個指示燈分別表示塑殼斷路器分合狀態(tài)及系統(tǒng)有無故障。
[0030] 無線信號發(fā)送模塊用于將第一電壓監(jiān)測模塊和第二電壓監(jiān)測模塊檢測的電壓信 息發(fā)送給上位機。
[0031] 圖4給出了本實用新型基于圖1至圖3的進一步實施圖，本實用新型中，第一電壓 監(jiān)測模塊和第二電壓監(jiān)測模塊只是用于區(qū)分電壓監(jiān)測功能，實際是，兩者可以在物理上為 一個裝置形式。當(dāng)然也可以仍然為不同的物理裝置。類似的，本實用新型的第一開入開出 模塊、第二開入開出模塊，也只是作為功能上區(qū)分，實際中，兩者可以在物理上為一個裝置 形式。當(dāng)然也可以仍然為不同的物理裝置。本實用新型中，第一電動操作機構(gòu)、第二電動操 作機構(gòu)，在實際中為一個裝置形式。
[0032] 圖4中就給出了更具體的硬件連接形式。這里的第一電壓監(jiān)測模塊和第二電壓監(jiān) 測模塊均通過同一套物理形式的控制器和雙向計量電能表來實現(xiàn)。第一開入開出模塊、第 二開入開出模塊在物理上采用了同一套開入開出模塊，第一電動操作機構(gòu)、第二電動操作 機構(gòu)采用同一套電動操作機構(gòu)。這里的控制器可以選用最常用的簡單控制器來實現(xiàn)。
[0033] 防雷器實現(xiàn)對系統(tǒng)的防雷保護，當(dāng)設(shè)備受到雷擊且防雷器失效后，會發(fā)出故障信 號至開入開出模塊，經(jīng)光耦進行信號隔離后發(fā)送至控制器，控制器通過液晶展示。電動操作 機構(gòu)、開入開出模塊、斷路器與控制器實現(xiàn)過壓保護功能?？刂破鲿鶕?jù)電能表傳送的電壓 信息判斷系統(tǒng)是否過壓，當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓高于設(shè)定的電壓值時，會發(fā)出過壓保護信號至 開入開出模塊，經(jīng)光耦進行信號隔離后會驅(qū)動電動操作機構(gòu)帶動斷路器分閘，實現(xiàn)過壓保 護。電動操作機構(gòu)、開入開出模塊、斷路器與控制器實現(xiàn)檢有壓自動合閘功能。當(dāng)電網(wǎng)發(fā) 生停電恢復(fù)以后，控制器會判斷電網(wǎng)電壓，若電網(wǎng)電壓達到額定電壓的85%，將會自動發(fā)出 合閘控制信號至開入開出模塊，經(jīng)光耦進行信號隔離后會驅(qū)動電動操作機構(gòu)帶動斷路器合 閘，實現(xiàn)檢有壓自動合閘功能，無須人工再去手動合閘。人機界面由液晶屏和兩個指示燈組 成，液晶屏實現(xiàn)電壓、電流、發(fā)電量等信息的實時顯示功能，兩個指示燈分別表示塑殼斷路 器分合狀態(tài)及系統(tǒng)有無故障。液晶屏從控制器獲得電壓、電流、發(fā)電量并實時顯示，方便用 戶查看系統(tǒng)信息。
[0034] 本實用新型設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)點的保護。既統(tǒng)一了分布式光 伏并網(wǎng)方式，提高了家庭分布式光伏發(fā)電的安全性，又可實現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量統(tǒng) 計。其具有一下特點：欠壓延時保護功能，延時時間最高可達10秒，欠壓整定20%υ Ν;檢有壓 自動合閘功能，檢有壓整定額定電壓的85% ;計量功能，可配置支持多種抄表方式的標準計 量電能表，計量系統(tǒng)發(fā)電量。液晶界面顯示各項發(fā)電數(shù)據(jù)，方便用戶查閱發(fā)電量等信息。配 置防雷模塊，具備防雷保護功能。能夠與上位機進行無線溝通。
[0035] 本實用新型的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備能夠在使得實現(xiàn)對分布式光伏發(fā)電并網(wǎng) 點的保護既統(tǒng)一了分布式光伏并網(wǎng)方式，提高了家庭分布式光伏發(fā)電的安全性，又可實現(xiàn) 對光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控與發(fā)電量統(tǒng)計。
[0036] 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員 應(yīng)該了解，上述實施例不以任何形式限制本實用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式 所獲得的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，安裝在連接分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)和配電網(wǎng)的電力線上， 其特征在于，包括：斷路器、欠壓延時保護單元、過壓保護單元、有壓合閘單元；所述斷路器 安裝在電力線上；所述欠壓延時保護單元的輸入端連接電力線，欠壓延時保護單元的輸出 端連接斷路器以使斷路器分閘；所述過壓保護單元的輸入端連接電力線，所述過壓保護單 元的輸出端連接斷路器以使斷路器分閘；所述有壓合閘單元的輸入端連接電力線，有壓合 閘單元的輸出端連接斷路器以使斷路器合閘。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，其特征在于，所述欠壓延時保護 單元包括欠壓延時模塊、欠壓脫扣器，欠壓延時模塊的輸入端連接電力線，欠壓延時模塊的 輸出端連接欠壓脫扣器的輸入端，欠壓脫扣器的輸出端連接斷路器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，其特征在于，所述過壓保護單元 包括第一電動操作機構(gòu)、第一開入開出模塊、第一電壓監(jiān)測裝置，所述第一電壓監(jiān)測裝置的 輸入端連接電力線，第一電壓監(jiān)測裝置的輸出端連接第一開入開出模塊的輸入端，第一開 入開出模塊的輸出端經(jīng)過光耦隔離后連接第一電動操作機構(gòu)，第一電動操作機構(gòu)連接斷路 器以帶動斷路器分閘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，其特征在于，所述有壓合閘單元 包括第二電動操作機構(gòu)、第二開入開出模塊、第二電壓監(jiān)測模塊，所述第二電壓監(jiān)測模塊的 輸入端連接電力線，所述第二電壓監(jiān)測模塊的輸出端連接第二開入開出模塊的輸入端，所 述第二開入開出模塊的輸出端經(jīng)過光耦隔離后連接第二電動操作機構(gòu)，第二電動操作機構(gòu) 連接斷路器以帶動斷路器合閘。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，其特征在于，還包括雙 向計量電能表，所述電能表安裝在電力線上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，其特征在于，還包括防雷器，所述 防雷器的輸入端連接電力線，所述防雷器的輸出端連接第一開路開出模塊的輸入端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式光伏并網(wǎng)保護設(shè)備，其特征在于，所述第一電壓監(jiān)測 模塊和第二電壓監(jiān)測模塊分別連接無線信號發(fā)送模塊和人機界面。
【文檔編號】H02J3/38GK203911498SQ201420199834
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】祁濤, 呂政良, 幸玲, 張羽, 姬秋華, 陳磊, 王海潮, 陳靈奎, 蒯圣颋, 陳泉梅 申請人:南京南瑞太陽能科技有限公司