智能微电网在线检测及故障分析系统技术方案

本发明专利技术涉及微电网智能控制领域，尤其涉及一种智能微电网在线检测及故障分析系统，其特征在于：其包括第一数据采集装置、第二数据采集装置、控制系统和触摸屏；第一数据采集装置连接于光伏发电阵列输出端；第二数据采集装置包括连接于逆变器直流侧的直流变送器和连接于逆变器交流侧的交流变送器；控制系统包括控制器和开关控制电路；控制器用于根据采集的数据输出开关控制电路的控制信号；开关控制电路用于控制光伏发电阵列和逆变器直流侧通断，用于控制逆变器交流侧和用户侧负荷的通断；触摸屏连接于控制器用于显示检测的数据及人机交互。本发明专利技术实时检测在线电量数据，在系统故障时，实现故障点切除。实现故障点切除。实现故障点切除。

【技术实现步骤摘要】
智能微电网在线检测及故障分析系统


[0001]本专利技术涉及微电网智能控制领域，尤其涉及一种智能微电网在线检测及故障分析系统。

技术介绍

[0002]智能电网将通信技术、计算机技术、传感检测技术、控制技术等诸多先进技术和原有的电网设施进行高度融合与集成，形成新型电网。微电网能够稳定运行的前提是对其发生故障时能够很好地控制，传统的配电网检测及故障方法已经不再适用于微电网，因此研究智能微电网的在线检测与故障分析策略是非常有必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了提供一种智能微电网在线检测及故障分析系统，实时检测在线电量数据，在系统故障时，实现故障点切除。
[0004]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：智能微电网在线检测及故障分析系统，包括：第一数据采集装置、第二数据采集装置、控制系统和触摸屏；第一数据采集装置连接于光伏发电阵列输出端用于采集光伏发电阵列输出的电流和电压值；第二数据采集装置，包括连接于逆变器直流侧的直流变送器和连接于逆变器交流侧的交流变送器；直流变送器用于采集逆变器直流侧电量，交流变送器用于采集逆变器交流侧电量；控制系统包括控制器和开关控制电路；控制器的输入端连接于第一数据采集装置和第二数据采集装置，输出端连接于开关控制电路；控制器用于根据采集的数据输出开关控制电路的控制信号；开关控制电路包括直流继电器和交流继电器，直流继电器用于控制光伏发电阵列和逆变器直流侧通断，交流继电器用于控制逆变器交流侧和用户侧负荷的通断，直流继电器线圈端连接于控制器，直流继电器负载端连接于光伏发电阵列和逆变器直流侧；交流继电器线圈端连接于控制器，交流继电器负载端连接于逆变器交流侧和用户侧；触摸屏连接于控制器用于显示检测的数据及人机交互。
[0005]按以上方案，第一数据采集装置包括依次连接的多路复用器、电力计量芯片、单片机和通信模块；多路复用器连接于光伏发电阵列中各设备的信号端，单片机还连接于多路复用器用于进行多路通道切换，通信模块输出端连接于控制器用于将光伏发电阵列输出信号出发送至控制器；单片机将电力计量芯片寄存器中的电力参数读出。
[0006]按以上方案，第一数据采集装置还包括光电隔离器，光电隔离器连接于单片机和多路复用器之间，光电隔离器减小外部干扰所带来的各种误差，更好的实现弱电控制强电。
[0007]按以上方案，通信模块采用的是RS485通讯模块；通信模块和控制器均与另设的上位机通信，控制器采用以太网与另设的上位机通信。实现现场人机交互与远程监控，更为安
全地监控和控制微电网，釆用以RS485为底层通信和以工业以太网为上层通信的双层通信方式，有效地提高了通信系统的抗干扰能力，同时也解决了通信距离长带来的通信问题。
[0008]按以上方案，第一数据采集装置还包括连接于单片机用于对光伏发电阵列的信号进行显示的显示屏。
[0009]按以上方案，直流变送器包括直流电流变送器和直流电压变送器，交流变送器包括交流电流变送器和交流电压变送器；直流电流变送器的穿孔围设于光伏发电阵列和逆变器直流侧之间正电源线，交流电流变送器的穿孔围设于逆变器交流侧和用户侧之间正电源线；直流电压变送器信号采集端连接于光伏发电阵列和逆变器直流侧之间，交流电压变送器信号采集端连接于逆变器交流侧和用户侧之间。
[0010]按以上方案，控制器包括PLC和AD模块，直流变送器和交流变送器的输出端均连接于AD模块输入端，AD模块输出端连接于PLC；PLC采用的是FX5U型PLC，AD模块采用的是三菱FX5U
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ADP模块。
[0011]按以上方案，直流继电器包括高压直流继电器和低压直流继电器，低压直流继电器线圈端连接于控制器，低压直流继电器负载端连接于高压直流继电器线圈端，高压直流继电器负载端连接于光伏发电阵列和逆变器直流侧；在高压直流继电器前用低压直流继电器控制高压直流继电器的通断，既可以保护PLC设备的安全，也可以保护操作人员的人身安全。
[0012]按以上方案，控制系统还包括用于将交流220V转换为24V直流电的直流整流器，直流整流器输入端连接于逆变器交流侧，直流整流器连接于直流变送器、交流变送器、直流继电器、交流继电器的电源端用于提供工作电压。
[0013]按以上方案，控制系统的故障分析方法为：步骤1、采集数据：第一数据采集装置采集光伏发电阵列输出的电流和电压值；第二数据采集装置的直流变送器采集逆变器直流侧电量，交流变送器采集逆变器交流侧电量；步骤2、判断数据是否正常，检测到异常电流电压后，驱动故障点继电器动作，切除故障电路：步骤2.1：在控制器中预设工作电流电压、故障电流电压和速断保护电流的阈值；步骤2.2：将采集的数据与阈值对比，判断数据是否正常；若正常，则继电器接通；若异常，继电器断开后再重合，跳转至步骤3；步骤3、若数据正常，则是瞬时故障，跳转至步骤2.2；若数据依然不正常，则为永久故障，继电器再次断开。
[0014]本专利技术具有如下有益效果：一、实时采集发电侧、电网逆变器直流侧和交流侧数据状态，实现电网电能质量的在线监测。数据采集使用两种采集方式同时采集，一是电力专用芯片CS5460A为主构成的多路采集；二是直流电压、电流变送器采集逆变器直流侧电量，交流电压、电流变送器采集逆变器交流侧电量，保证数据采集的可靠性；二、本专利技术能够同时实现微电网在线检测与系统故障分析，在系统故障时，实时提取各个点的电压与电流瞬时值，通过控制器的实时运算与比较，采用PLC控制继电器动作实
现自动重合闸功能及自动切除故障功能，切除故障点；本专利技术简单实用，具有效率高、安全可靠的优点，为微电网设备的稳定运行提供安全的保障。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例整体结构示意图；图2为本实施例中第一数据采集装置的电路原理图；图3为本实施例中第二数据采集装置的电路原理图；图4为本实施例中第二数据采集装置与控制器连接的电路原理图；图5为本实施例中控制器与开关控制电路连接的电路原理图；图6为本实施例中故障分析的流程图。
[0016]其中，1、第一数据采集装置；2、第二数据采集装置；3、控制器；4、开关控制电路；5、触摸屏。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0018]请参考图1至图6，本专利技术为一种智能微电网在线检测及故障分析系统，设于微电网中，微电网中的光伏发电阵列发出电能并通过逆变器将直流电转换成交流电后给用户侧负荷使用；本专利技术系统包括第一数据采集装置1、第二数据采集装置2、控制系统和触摸屏5。
[0019]控制系统根据第一数据采集装置1和第二数据采集装置2采集的数据，运算分析，检测到异常电流电压后，驱动故障点继电器动作，切除故障部分，保证整个系统的可靠性；系统主保护为速断保护。
[0020]为确保电流电压的实时性，控制器3的数据采集接收两个数据采集装置的输入，第一数据采集装置1通过R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.智能微电网在线检测及故障分析系统，设于微电网中，微电网中的光伏发电阵列发出电能并通过逆变器将直流电转换成交流电后给用户侧负荷使用；其特征在于，包括：第一数据采集装置、第二数据采集装置、控制系统和触摸屏；第一数据采集装置连接于光伏发电阵列输出端用于采集光伏发电阵列输出的电流和电压值；第二数据采集装置，包括连接于逆变器直流侧的直流变送器和连接于逆变器交流侧的交流变送器；直流变送器用于采集逆变器直流侧电量，交流变送器用于采集逆变器交流侧电量；控制系统包括控制器和开关控制电路；控制器的输入端连接于第一数据采集装置和第二数据采集装置，输出端连接于开关控制电路；控制器用于根据采集的数据输出开关控制电路的控制信号；开关控制电路包括直流继电器和交流继电器，直流继电器用于控制光伏发电阵列和逆变器直流侧通断，交流继电器用于控制逆变器交流侧和用户侧负荷的通断，直流继电器线圈端连接于控制器，直流继电器负载端连接于光伏发电阵列和逆变器直流侧；交流继电器线圈端连接于控制器，交流继电器负载端连接于逆变器交流侧和用户侧；触摸屏连接于控制器用于显示检测的数据及人机交互。2.根据权利要求1所述的智能微电网在线检测及故障分析系统，其特征在于：第一数据采集装置包括依次连接的多路复用器、电力计量芯片、单片机和通信模块；多路复用器连接于光伏发电阵列中各设备的信号端，单片机还连接于多路复用器用于进行多路通道切换，通信模块输出端连接于控制器用于将光伏发电阵列输出信号出发送至控制器。3.根据权利要求2所述的智能微电网在线检测及故障分析系统，其特征在于：第一数据采集装置还包括光电隔离器，光电隔离器连接于单片机和多路复用器之间。4.根据权利要求2所述的智能微电网在线检测及故障分析系统，其特征在于：通信模块采用的是RS485通讯模块；通信模块和控制器均与另设的上位机通信，控制器采用以太网与另设的上位机通信。5.根据权利要求2所述的智能微电网在线检测及故障分析系统，其特征在于：第一数据采集装置还包括连接于单片机用于对光伏发电阵列的信号进行显示的显示屏。6.根据权利要求1所述的智能微电网在线检测及故障分析系统，其特征在于：直流变送器...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦玉成，路明，杨正理，唐虎，黄其新，
申请(专利权)人：三江学院，
类型：发明
国别省市：