[發明專利]一種微電網離網時的精密選相分閘控制系統

有效

• 申請號: 201510422166.7
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN104967147B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 李振華;程江洲;陳錦地;黃悅華;李振興;徐艷春
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G01R25/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本發明一種微電網離網時的精密選相分閘控制系統，用于在微電網或分布式電源離網時對其進行精密的控制，保證電網的安全穩定運行。

背景技術

分布式新能源發電和微電網技術的發展給電網帶來了新的生機，為開發清潔能源、發展綠色電網開辟了新的途徑。近年來，分布式新能源發電技術和微電網技術得到了越來越多的重視，也取得了不少成果。然而，微電網的并網或離網也給電力系統帶來了新的問題。如何保證微電網并網或離網時不會對大電網造成影響是研究的難點和關鍵點。其中，微電網并離網時的精密控制系統是防止大電網波動和故障的關鍵設備之一。微電網離網時，要求在電流過零的時候準確地斷開斷路器，從而避免電弧或過電壓的產生，引發大電網的波動，因此需要對微電網的電流過零點進行準確地監測，從而精密地控制微電網的離網。

發明內容

本發明提供一種微電網離網時的精密選相分閘控制系統，用于在正常或故障時，將微電網可靠地從大電網中切除，并避免大電網的波動。該系統采用帶補償線匝的電流傳感器，對微電網中的電流進行準確地檢測，采用點積的方法判斷電流過零點，并依據此過零點對微電網的離網進行精確控制，提高了電網運行的可靠性。

本發明所采用的技術方案是：

一種微電網離網時的精密選相分閘控制系統，包括電流相位傳感器、信號采集處理模塊、CPU模塊、分閘相位設定模塊。電流相位傳感器的輸出信號傳給信號采集處理模塊，信號采集處理模塊將其轉換成數字量信號后，傳遞給CPU模塊，CPU模塊用于對電流相位傳感器的輸出信號進行分析處理，實時判別電網中的電流相位并發出控制信號，并與分閘相位設定模塊設定的分閘相位值進行比對，從而控制斷路器分閘，使微電網正常離網。

所述CPU模塊實時對電流相位傳感器的輸出數據進行動態存儲和分析，并對下一采樣點的數據進行動態預測，從而提前預知分閘相位點并發出分閘指令，CPU模塊采用基于改進粒子群優化小波包-BP神經網絡的電流相位動態預測方法。有效提高了相位預測的準確度。動態預測結合分閘控制的方法，有效解決了傳統依據實時采樣值判斷分閘相位存在的延時問題，實現了分閘相位的精確判斷和控制。

所述CPU模塊連接功率放大模塊，功率放大模塊用于對CPU模塊的輸出控制信號進行功率放大。CPU模塊的控制信號由I/O口輸出，其驅動能力較小，因此需要通過功率放大模塊進行功率放大后，才能進一步驅動微電網分閘。

所述CPU模塊連接狀態顯示模塊，狀態顯示模塊用于顯示設定的分閘相位、實際分閘相位、分閘時電流值等信息。方便操作人員實時查看。CPU模塊對狀態顯示模塊顯示的信息進行控制。

分閘相位設定模塊用于設定微電網離網時的相位，用戶可根據需要對相位進行合理的調整。

電流相位傳感器通過4個螺線管、4個補償線匝首尾相連構成，4個螺線管固定在支撐板上，并通過設置在支撐板上的輸出端子實現傳感器信號的輸出。

所述每一個螺線管的支撐材料、繞線密度相同，每兩個螺線管之間由一個補償線匝連接起來。在支撐板上、下表面覆銅，構成覆銅導線，上表面的覆銅導線與下表面的覆銅導線通過過孔相連，構成一個補償線匝。補償線匝的存在大大提高了傳感器的準確度，降低了因電流相位傳感器偏心、傾斜等因素造成的影響。

所述支撐板為環氧樹脂板。所述螺線管的支撐材料為環氧樹脂制作而成的圓柱體，兩端為方形，上面設置有固定孔，方便固定在支撐板上。螺線管外表面均勻纏繞漆包線。繞線時，直接從左到右依次繞線即可，故而與常用的圓環形線圈相比，其繞制過程更加簡單，也更容易使繞線分布均勻。

本發明一種微電網離網時的精密選相分閘控制系統，技術效果如下：

1)、電流相位傳感器采用4個獨立的螺線管加補償線匝的形式，大大提高了測量的準確度，降低了因電流相位傳感器偏心、傾斜等因素造成的影響。

2)、螺線管支撐材料采用環氧樹脂制成圓柱體形狀。螺線管側面看為一條直線，繞線時延直線方向纏繞，故而繞制起來與常用的圓環形線圈相比，其繞制過程更加簡單，繞線的分布也更加均勻，保證了測量的準確性。螺線管兩端為方形，上面有固定孔，方便固定在支撐板上。

3)、補償線匝在支撐板上利用覆銅技術實現。當在支撐板上下表面分別覆銅構成導線后，可利用過孔將上下表面的覆銅導線相連，構成補償線匝。補償線匝實際上為一種印刷電路板形式的線圈，制作工藝簡單可靠。