一种光伏并网智能断路器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光伏并网智能断路器，包括处理器、多维度一体化传感器、物联网通讯模块、指纹拓扑信号发送和识别模块、双端高精度采集模块、并网保护模块、防孤岛保护模块，所述处理器分别与所述物联网通讯模块、所述指纹拓扑信号发送和识别模块、所述双端高精度采集模块、所述并网保护模块、所述防孤岛保护模块连接，所述多维度一体化传感器与所述双端高精度采集模块连接。该光伏并网智能断路器集成并网保护、防孤岛保护、物联网通信、自动拓扑识别、电能质量、短路等故障研判及保护等功能和应用集为一体，提升了数据源头的智能感知能力，实现全景感知与可视化监测。实现全景感知与可视化监测。实现全景感知与可视化监测。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏并网智能断路器


[0001]本技术涉及电力配电网
，尤其涉及一种光伏并网智能断路器。

技术介绍

[0002]随着分布式发电比例的提升和电网组件的智能化，电网可以实现电力能源和数据的双向流动，从而在电网的各层面上实现更多交互，并最终实现电网系统由传统的“源随荷动”向“源荷互动”的转型。
[0003]根据光伏发电系统是否与电网连接，分为独立式、并网式和混合型发电系统三种类型。目前，光伏并网发电技术已经占据全球光伏发电市场的八成以上。
[0004]独立式发电系统也称作离网发电系统，离网发电系统不与电网直接相连直接给负载供电，包含储能环节，离网系统在偏远的无电区域比较常见，其主要目的是解决偏远地带的用电难问题，是一种降低输电线路方面成本的常见方法，但受环境因素影响较大，供电稳定性较差，一般都配有储能系统。
[0005]并网发电系统较离网发电系统添加了并网逆变器和孤岛检测两个环节。光伏并网发电系统的通过光伏电池板将太阳能直接转化为电能，后通过并网逆变器将直流转换为符合电网要求的交流电，输送到外部公共电网。电能难以大量储存，并网系统相较于离网系统提高了能量的利用率，且并网发电系统操作更为灵活，降低了配置成本，而配置孤岛检测环节则是为了保证在发生故障离网时的安全性。
[0006]混合型发电系统既可以并网发电也可以进行储能，也可以叫做可调节并网发电系统，在与电网断开时，可以独立对用户进行供电，可以选择不同的工作模式。
[0007]低压配电网处于整个电网的末端，具有分布广、供用电环境复杂、运行维护难度大等特点，长期以来缺乏智能高效的运行监测、运维管理手段，导致低压配电网无法实现台区、分支、户变档案精准归属，无法自动绘制完整的低压拓扑关系，无法实时上报停复电信息，无法更好的为供电服务指挥平台提供数据支撑。随着低压配电网精品台区、精益管理要求不断提高，对低压开关的光伏应用、漏电保护，线损分析，故障预警与判断，台区拓扑分析等功能提出了新的需求，也提出了设备即插即用，边缘计算技术等物联网新技术要求。
[0008]光伏并网系统中，孤岛效应是当电网侧突发故障或者遇到停电时与光伏发电系统断开连接，但光伏发电系统没有检测到从电网脱离的状态，单独向负载供电。若不能及时检测成功并执行分闸，将对设备造成损坏，威胁工作人员安全，故孤岛检测是光伏系统安全运行不可或缺的一部分。目前国内外已经提出了多种孤岛检测技术，主要有以下2类：1)第一类是主动检测法，通过对逆变器施加扰动信号进行孤岛检测，这类方法会降低电能质量，并且持续施加扰动信号也是不可接受的。2)第二类是被动法，通过系统中电气量的变化大小来判断是否发生孤岛，常选取公共耦合点处电压、频率、相位进行检测，这类方法的检测效果取决于检测阈值的设置，阈值较小时，会发生误判，阈值较大时比较容易检测失败，可靠性较低。总之，目前光伏并网中的孤岛检测效果不佳，仍以人工排查为主。
[0009]光伏并网系统中，需要实现远距离可靠有效通信：主站需实时监控光伏开关的数
据和状态，目前低压台区监测设备主要还是采用HPLC通信，但其传输距离短、受干扰大、传输大量数据能力较弱。光伏应用大多是在偏远地区，新能源设备的大量接入势必会进一步降低HPLC通信的成功率。光伏发电分为独立光伏发电和并网光伏发电，在独立光伏发电系统等应用场景中无法使用电力线载波通信。另外，防孤岛保护需及时上报，若电网发生故障停电，出现孤岛效应，光伏开关应能执行防孤岛保护实现跳闸，此时已无法通过电力线载波与上行终端通信，主站无法获取光伏开关的状态，不清楚是否已执行成功，不能及时通知到检修人员，存在严重安全隐患。
[0010]光伏并网系统中，需要实现可靠并网保护：1)分布式发电系统通过光伏逆变器未经充分监测直接并网存在隐患，如引起电网谐波超标、三相不平衡、电压波动和闪变。2)为实现可靠并网保护，不仅检测合闸状态的电能质量，还需监测合闸前即分闸状态时的进出线电能质量，而开关的进出线两端之间有很高的绝缘强度要求，目前光伏开关的出线端采用隔离光耦的方式仅采集电压的有无，合闸前无法检测出线端电能质量。
[0011]光伏并网系统中，需要实现自动拓扑识别：配电网+光伏发电的双源供电系统中，光伏断路器处的潮流方向是变化的，低压台区及光伏开关处于整个电网的末端，具有分布广、供用电环境复杂、运行维护难度大等特点，长期以来缺乏智能高效的运行监测、运维管理手段，导致低压配电网无法实现台区、分支、户变档案精准归属，无法自动绘制完整的电气拓扑关系，无法更好的为供电服务指挥平台提供数据支撑。

技术实现思路

[0012]本技术要解决的技术问题是，提供一种能够实现可靠防孤岛保护、可靠并网保护、远距离可靠有效通信、综合数据监控，并且在光伏并网配电网中的实现自动拓扑识别的光伏并网断路器。
[0013]为解决上述技术问题，本技术提供一种光伏并网智能断路器：包括处理器、多维度一体化传感器、物联网通讯模块、指纹拓扑信号发送和识别模块、双端高精度采集模块、并网保护模块、防孤岛保护模块，所述处理器分别与所述物联网通讯模块、所述指纹拓扑信号发送和识别模块、所述双端高精度采集模块、所述并网保护模块、所述防孤岛保护模块连接，所述多维度一体化传感器与所述双端高精度采集模块连接。
[0014]所述多维度一体化传感器包括电压传感器、电流传感器和取电互感器，所述电压传感器采用圆环形闭合PCB感应线圈，所述电流传感器采用圆环形闭合PCB罗氏线圈，所述取电互感器采用圆环形闭合式磁芯绕制而成；所述电压传感器、所述电流传感器和所述取电互感器以整体灌封方式集成封装在圆环形塑胶罩壳内。所述电压传感器圆环形闭合PCB感应线圈为分别在圆环形PCB的顶层和底层绘制的高度对称的多层圆形走线，被测主回路导体从所述电压传感器中心垂直穿过。
[0015]所述双端高精度采集模块包括电流采样调理电路、电压采样调理回路、电流采样模块、电压采样模块，所述电流采样调理电路分别连接所述多维度一体化传感器中的电流传感器和所述电流采样模块，所述电压采样调理电路分别连接所述多维度一体化传感器中的电压传感器和所述电压采样模块。所述电流采样调理电路和所述电压采样调理回路包括对称式ESD保护电路和抗混叠滤波电路，所述电流采样模块包括全差分放大积分及偏置电路和AD采样电路，所述电压采样模块包括全差分放大及偏置电路和AD采样电路。
[0016]所述物联网通讯模块包括NB
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IoT模块和HPLC模块，所述NB
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IoT模块、所述HPLC模块分别与所述处理器连接，所述NB
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IoT模块模块与监控主站通信连接，所述HPLC模块与融合终端通信连接。
[0017]更进一步，所述NB
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IoT模块模块为BC95模块。
[0018]所述并网保护模块包括并网两端故障研判及保护模块、并网电能质量监测模块和恢复并网检测模块：所述并网两端故障研判及保护模块存储故障保护逻辑和整定值，用于检测电网侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏并网智能断路器，其特征在于，包括处理器、多维度一体化传感器、物联网通讯模块、指纹拓扑信号发送和识别模块、双端高精度采集模块、并网保护模块、防孤岛保护模块，所述处理器分别与所述物联网通讯模块、所述指纹拓扑信号发送和识别模块、所述双端高精度采集模块、所述并网保护模块、所述防孤岛保护模块连接，所述多维度一体化传感器与所述双端高精度采集模块连接。2.根据权利要求1所述光伏并网智能断路器，其特征在于，所述多维度一体化传感器包括电压传感器、电流传感器和取电互感器，所述电压传感器采用圆环形闭合PCB感应线圈，所述电流传感器采用圆环形闭合PCB罗氏线圈，所述取电互感器采用圆环形闭合式磁芯绕制而成；所述电压传感器、所述电流传感器和所述取电互感器以整体灌封方式集成封装在圆环形塑胶罩壳内。3.根据权利要求2所述光伏并网智能断路器，其特征在于，所述电压传感器圆环形闭合PCB感应线圈为分别在圆环形PCB的顶层和底层绘制的高度对称的多层圆形走线，被测主回路导体从所述电压传感器中心垂直穿过。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述光伏并网智能断路器，其特征在于，所述双端高精度采集模块包括电流采样调理电路、电压采样调理回路、电流采样模块、电压采样模块，所述电流采样调理电路分别连接所述多维度一体化传感器中的电流传感器和所述电流采样模块，所述电压采样调理电路分别连接所述多维度一体化传感器中的电压传感器和所述电压采样模块。5.根据权利要求4所述光伏并网智能断路器，其特征在于，所述电流采样调理电路和所述电压采样调理回路包括对称式ESD保护电路和抗混叠滤波电路，所述电流采样模块包括全差分放大积分及偏置电路和AD采样电路，所述电压采样模块包括全差分放大及偏置电路和AD采样电路。6.根据权利要求1
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3任一项所述光伏并网智能断路器，其特征在于，所述物联网通讯模块包括NB
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IoT模块和HPLC模块，所述NB

【专利技术属性】
技术研发人员：邓术，许健，李君，罗钦，李智敏，汪志威，邱翔宇，谭廷玉，唐子洋，
申请(专利权)人：威胜信息技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：