一种光伏电站逆变器离网并网自动开断装置

摘要

本实用新型提供了一种光伏电站逆变器离网并网自动开断装置，包括：第一断路器、第二断路器、第三断路器、集电线路交流电压信号处理单元、一级变压高压交流电压信号处理单元、逆变交流电压信号处理单元、汇流直流电压信号处理单元、开断控制器，所述第一断路器、第二断路器、第三断路器、集电线路交流电压信号处理单元、一级变压高压交流电压信号处理单元、逆变交流电压信号处理单元、汇流直流电压信号处理单元、逆变器启停开关均与所述开断控制器电性连接。本申请通过检测不同电压信号，并利用开断控制器对检测到的电压信号进行分析，并控制第一断路器、第二断路器、第三断路器的开断，从而实现了光伏发电系统的自动离网并网。

说明书

技术领域

本申请涉及光伏离并网技术领域，是一种离网并网开断装置，具体是一种光伏电站逆变器离网并网自动开断装置。

背景技术

光伏电站白天发电，夜间停运，但光伏电站无法发电，逆变器、变压器空载运行，不仅损耗设备，也会产生夜间下网电费，增加了光伏发电企业运营成本。如1台1000kVA箱变夜间空载损耗1250W，夜间空载运行8小时，夜间损耗为1250*8=10000WH,即10kWH，以80MW光伏电站为例，日夜间损耗约800kwh，按照每度电0.4684元计算，每日夜间损耗电费为800*0.4684=374.72元，全年损耗为374.72*365=136772.8元，10年损耗可达136.77万元。随着未来光伏电价逐步走低，电站规模持续增大，为保障电站投资收益率，通过减少电站运营成本为项目投资可行性提供了解决方法。

为此有必要设计一种可实现光伏电站白天自动并网发电，晚上自动离网的装置。

发明内容

本申请为了解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种光伏电站逆变器离网并网自动开断装置，本申请通过集电线路交流电压信号处理单元、一级变压高压交流电压信号处理单元、逆变交流电压信号处理单元、汇流直流电压信号处理单元与所述开断控制器电性连接，将光伏电站中的集电线路交流电压信号、一级变压高压交流电压信号、逆变交流电压信号、汇流直流电压信号与预设阈值及并网电压信号进行比对，并控制第一断路器、第二断路器、第三断路器在特点调节下的开断，从而实现了光伏电站的自动并网离网，降低了光伏电站逆变器、变压器等设备在夜间的空载损耗。

本申请的一种光伏电站逆变器离网并网自动开断装置具体如下：

一种光伏电站逆变器离网并网自动开断装置，所述装置包括：第一断路器、第二断路器、第三断路器、集电线路交流电压信号处理单元、一级变压高压交流电压信号处理单元、逆变交流电压信号处理单元、汇流直流电压信号处理单元、开断控制器；

所述第一断路器设置在一级变压器和二级变压器之间；所述第二断路器设置在一级变压器和逆变器之间；所述第三断路器设置在逆变器和汇流箱之间；

所述集电线路交流电压信号处理单元用于检测处理二级变压器与第一断路器之间的交流电压信号；

所述一级变压高压交流电压信号处理单元用于检测处理所述第一断路器与所述一级变压器之间的交流电压信号；

所述逆变交流电压信号处理单元用于检测处理所述一级变压器与逆变器之间的交流电压信号；

所述汇流直流电压信号处理单元用于检测处理所述逆变器与汇流箱之间的交流电压信号；

所述第一断路器、第二断路器、第三断路器、集电线路交流电压信号处理单元、一级变压高压交流电压信号处理单元、逆变交流电压信号处理单元、汇流直流电压信号处理单元、逆变器启停开关均与所述开断控制器电性连接。

进一步，所述集电线路交流电压信号处理单元包括第一电压传感器、第一A/D转换模块，第一数字信号处理模块，所述第一电压传感器用于检测二级变压器与第一断路器之间的交流电压，所述第一A/D转换模块与所述第一电压传感器电性连接、用于将所述集电线路交流电压信号转换为数字信号，第一数字信号处理模块与第一A/D转换模块电性连接、用于将集电线路交流电压信号数字信号进行处理。

进一步，所述一级变压高压交流电压信号处理单元包括第二电压传感器、第二A/D转换模块，第二数字信号处理模块，所述第二电压传感器用于检测一级变压器与第一断路器之间的交流电压信号，所述第二A/D转换模块与所述第一电压传感器电性连接、用于将所述一级变压高压交流电压信号转换为数字信号，第二数字信号处理模块与第二A/D转换模块电性连接、用于将数字信号进行处理。

进一步，所述逆变交流电压信号处理单元包括第三电压传感器、第三A/D转换模块，第三数字信号处理模块，所述第三电压传感器用于检测一级变压器与逆变器之间的交流电压信号，所述第三A/D转换模块与所述第三电压传感器电性连接、用于将所述逆变交流电压信号转换为数字信号，第三数字信号处理模块与第三A/D转换模块电性连接、用于将数字信号进行处理。

进一步，所述汇流直流电压信号处理单元包括第四电压传感器、第四A/D转换模块，第四数字信号处理模块，所述第四电压传感器用于检测汇流箱与逆变器之间的直流电压信号，所述第四A/D转换模块与所述第四电压传感器电性连接、用于将汇流直流电压信号转换为数字信号，第四数字信号处理模块与第四A/D转换模块电性连接、用于将数字信号进行处理。

进一步，所述第一电压传感器、所述第二电压传感器、第三电压传感器、第四电压传感器为电压互感器或霍尔电压传感器的一种。

进一步，所述第一数字信号处理模块、第二数字信号处理模块、第三数字信号处理模块、第四数字信号处理模块、第一断路器、逆变器启停开关与所述开断控制器电性连接。

本申请的技术效果在于：

1.本申请通过检测当汇流箱直流电压大于开断控制器预设的逆变器启动电压阈值时，开断控制器首先控制第三断路器闭合，接着开断控制器控制逆变器启停开关启动，开断控制器控制第二断路器闭合，并且当二级变压器与第一断路器之间、第一断路器与所述一级变压器之间的交流电压相位、相序和幅值等均相等时，开断控制器控制第一断路器并网。当汇流直流电压信号处理单元检测到汇流箱的直流电压小于开断控制器预设的逆变器运行电压阈值时，并且该状态时长超过预设限制时间后，开断控制器控制第三断路器断开，并且开断控制器控制逆变器启停开关关闭，当逆变交流电压信号处理单元和一级变压高压交流电压信号处理单元检测到的电压信号不一致时，开断控制器控制第二断路器断开，此时集电线路交流电压信号处理单元、一级变压高压交流电压信号处理单元检测到二级变压器与第一断路器之间、第一断路器与所述一级变压器之间的交流电压相位、相序和幅值等也不相同，开断控制器控制第一断路器断开，实现离网。当光伏组件发电异常时，汇流直流电压信号处理单元检测到汇流箱的直流电压小于开断控制器预设的逆变器运行电压阈值时，并且该状态时长超过预设限制时间后，开断控制器控制逆变器启停开关关闭，此时局部光伏组件离网。从而实现了在阴天、发电异常或夜间光伏系统及逆变器的离网，在白天光伏系统的自动并网。

2.本申请通过设置第一断路器、第二断路器、第三断路器，可对光伏电站系统中的逆变器、一级变压器进行单独离网设置，适应了光伏组件异常时，局部逆变器和一级变压器的离网设置，保证了当局部光伏组件异常时，其他光伏组件正常并网运行。

附图说明

图1为的光伏电站逆变器离网并网自动开断装置应用在光伏发电系统的结构示意图，

图中，一级变压器120，二级变压器110；逆变器130，汇流箱140，光伏组件150，第一电压传感器211、第一A/D转换模块212，第一数字信号处理模块213，所述第一电压传感器211，第二电压传感器221、第二A/D转换模块222，第二数字信号处理模块223，第三电压传感器231、第三A/D转换模块232，第三数字信号处理模块233，第四电压传感器241、第四A/D转换模块242，第四数字信号处理模块243，开断控制器251，第一断路器252，第二断路器253，第三断路器254。

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、完整的描述，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，都属于本申请保护的范围。

如图1，本实施例所述的光伏电站逆变器离网并网自动开断装置应用在光伏发电系统，所述光伏发电系统包括光伏组件150，用于对光伏组件所发的电进行汇流的汇流箱140，用于将汇流直流电转换为交流电的逆变器，用于将逆变器交流电压升压到35kV的一级变压器，用于对光伏发电系统与市电进行开断、实现离网并网控制的第一断路器252，用于将分散逆变、集中并网的光伏发电系统中，将就地一级变压器输出的电能输送至发电母线的交流输电线路的集电线路，用于将35kV的交流电升压至220kV的二级变压器。

本实施例的光伏电站逆变器离网并网自动开断装置，包括：第一断路器252、第二断路器253、第三断路器254、集电线路交流电压信号处理单元、一级变压高压交流电压信号处理单元、逆变交流电压信号处理单元、汇流直流电压信号处理单元、开断控制器251；

所述第一断路器252设置在一级变压器120和二级变压器110之间；所述第二断路器253设置在一级变压器120和逆变器130之间；所述第三断路器254设置在逆变器130和汇流箱140之间；

所述集电线路交流电压信号处理单元用于检测处理二级变压器110与第一断路器252之间的交流电压信号；

所述一级变压高压交流电压信号处理单元用于检测处理所述第一断路器252与所述一级变压器120之间的交流电压信号；

所述逆变交流电压信号处理单元用于检测处理所述一级变压器120与逆变器130之间的交流电压信号；

所述汇流直流电压信号处理单元用于检测处理所述逆变器130与汇流箱140之间的交流电压信号；

所述第一断路器252、第二断路器253、第三断路器254、集电线路交流电压信号处理单元、一级变压高压交流电压信号处理单元、逆变交流电压信号处理单元、汇流直流电压信号处理单元、逆变器130启停开关均与所述开断控制器251电性连接。

具体地，本实施例的并网条件是二级变压器110与第一断路器252之间、第一断路器252与所述一级变压器120之间的交流电压相位、相序和幅值等均相等。

在实施过程中，在早晨，当汇流直流电压信号处理单元检测到汇流箱直流电压大于开断控制器251预设的逆变器启动电压阈值时，开断控制器251首先控制第三断路器254闭合，接着控制逆变器启停开关启动，开断控制器251控制第二断路器253闭合，并且当二级变压器110与第一断路器252之间、第一断路器252与所述一级变压器120之间的交流电压相位、相序和幅值等均相等时，开断控制器251控制第一断路器252并网。

当傍晚时，当汇流直流电压信号处理单元检测到汇流箱的直流电压小于开断控制器251预设的逆变器运行电压阈值时，并且该状态时长超过预设限制时间后，开断控制器251控制第三断路器254断开，并且开断控制器251控制逆变器130启停开关关闭，当逆变交流电压信号处理单元和一级变压高压交流电压信号处理单元检测到的电压信号不一致时，开断控制器251控制第二断路器253断开，此时集电线路交流电压信号处理单元、一级变压高压交流电压信号处理单元检测到二级变压器110与第一断路器252之间、第一断路器252与所述一级变压器120之间的交流电压相位、相序和幅值等也不相同，开断控制器251控制第一断路器252断开，实现离网。

当光伏组件150发电异常时，汇流直流电压信号处理单元检测到汇流箱的直流电压小于开断控制器251预设的逆变器运行电压阈值时，并且该状态时长超过预设限制时间后，开断控制器251控制逆变器130启停开关关闭，此时局部光伏组件150离网。

如离网电压根据光伏电站具体设计情况，如逆变器并网最低电压可设置为96V、48V等，离网阈值为42V、2小时。

从而实现了在阴天、发电异常或夜间光伏系统及逆变器的离网，在白天光伏系统的自动并网。

在上述实施方式的基础之上，进一步地，所述集电线路交流电压信号处理单元包括第一电压传感器211、第一A/D转换模块212，第一数字信号处理模块213，所述第一电压传感器211用于检测二级变压器110与第一断路器252之间的交流电压，所述第一A/D转换模块212与所述第一电压传感器211电性连接、用于将所述集电线路交流电压信号转换为数字信号，第一数字信号处理模块213与第一A/D转换模块212电性连接、用于将集电线路交流电压信号数字信号进行处理。

本实施例中，第一电压传感器211检测二级变压器110与第一断路器252之间的交流电压信号，并通过第一A/D转换模块212将第一电压传感器211检测的模拟电压信号转换为数字电压信号，再通过第一数字信号处理模块213将数字电压信号进行调制，第一数字信号处理模块213对电压信号进行调制后，发送到开断控制器251，对第一数字信号处理模块213处理后的电压信号进行解调，并储存集电线路交流电压信号调制数据。

同样的，所述一级变压高压交流电压信号处理单元包括第二电压传感器221、第二A/D转换模块222，第二数字信号处理模块223，所述第二电压传感器221用于检测一级变压器120与第一断路器252之间的交流电压信号，所述第二A/D转换模块222与所述第二电压传感器221电性连接、用于将所述一级变压高压交流电压信号转换为数字信号，第二数字信号处理模块223与第二A/D转换模块222电性连接、用于将数字信号进行处理。所述逆变交流电压信号处理单元包括第三电压传感器231、第三A/D转换模块232，第三数字信号处理模块233，所述第三电压传感器231用于检测一级变压器120与逆变器130之间的交流电压信号，所述第三A/D转换模块232与所述第三电压传感器231电性连接、用于将所述逆变交流电压信号转换为数字信号，第三数字信号处理模块233与第三A/D转换模块232电性连接、用于将数字信号进行处理。所述汇流直流电压信号处理单元包括第四电压传感器241、第四A/D转换模块242，第四数字信号处理模块243，所述第四电压传感器241用于检测汇流箱140与逆变器130之间的直流电压信号，所述第四A/D转换模块242与所述第四电压传感器241电性连接、用于将汇流直流电压信号转换为数字信号，第四数字信号处理模块243与第四A/D转换模块242电性连接、用于将数字信号进行处理。

上述一级变压高压交流电压信号处理单元、逆变交流电压信号处理单元、汇流直流电压信号处理单元对电压信号的处理模式与集电线路交流电压信号处理单元对模拟电压信号的处理方式相同，唯一区别在于汇流直流电压信号处理单元为直流信号，在此不做赘述。

在上述实施例基础之上，所述第一电压传感器211、所述第二电压传感器221、第三电压传感器231、第四电压传感器241为电压互感器或霍尔电压传感器的一种，所述第四电压传感器241用于对直流电压信号进行检测。

进一步，所述第一数字信号处理模块213、第二数字信号处理模块223、第三数字信号处理模块233、第四数字信号处理模块243、第一断路器252分别与所述开断控制器251电性连接，所述第一断路器252对所述第一数字信号处理模块213、第二数字信号处理模块223、第三数字信号处理模块233、第四数字信号处理模块243调制的电压信号进行解调，并对集电线路交流电压信号、一级变压高压交流电压信号、逆变交流电压信号、汇流直流电压信号进行计算和比对，并根据比对计算结果，控制第一断路器252的开断，从而实现了光伏电站逆变器离网并网自动开断。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。