一种光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统的制作方法

1.本发明涉及光伏发电上网技术领域，尤其涉及一种光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统。


背景技术：

2.现有的自发自用、余电上网分布式光伏发电装置无功补偿主要有以下方面问题：
3.现有的无功补偿管控装置无谐波治理装置，受谐波影响大，无法准确补偿，造成安装有自发自用、余电上网分布式光伏发电装置的客户功率因数低。
4.现有的无功补偿管控装置无法监控自发自用、余电上网分布式光伏发电装置运行状况，所投无功补偿容量是用网负荷的无所需无功负荷，与客户实际无功补偿需要不符。


技术实现要素：

5.本发明提供一种光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，系统实现有安装有自发自用、余电上网分布式光伏发电装置的客户的无功智能管控，提高客户功率因率。
6.包括：多个光伏发电机构；
7.光伏发电机构包括光伏发电板、mppt模块、开关模块、控制器以及无功功率计算模块；光伏发电板通过逆变器和lcl滤波电路连接至电网；
8.光伏发电板的输出端连接有电容c1；
9.mppt模块连接到光伏发电板的输出端；mppt模块的输出端与开关模块第一输入端连接；开关模块第二输入端连接参考值；
10.开关模块输出端与控制器连接；无功功率计算模块连接至lcl滤波电路与电网之间，获取上网电流值和上网电压值，并计算的无功功率，并将计算得到的无功功率发送给控制器；
11.控制器根据获取的光伏发电电流和电压值以及上网电流值和上网电压值，判断上网的无功功率是否满足要求，如未满足要求启动无功补偿装置，对上网的无功功率进行补偿。
12.进一步需要说明的是，逆变器将光伏发电板输出的电压进行升高，并达到预设电压值；
13.逆变器采用的是电皮型全桥逆变电路，经过lcl滤波电路与电网相连。
14.lcl滤波电路用于将逆变器输出的pwm电压波形转变成连续的电流量并入电网；
15.lcl滤波电路还用于滤除系统中的高次开关频率，保持对系统中的高次谐波进行高阻，维持对谐波电流的低阻效应。
16.进一步需要说明的是，系统中还可以设置谐波检测电路对检测非线性负载中的谐波含量，并作为指令电流信号送到控制器中，控制器为dsp处理芯片，控制逆变器igbt开关管的开通和关断，补偿电流谐波。
17.进一步需要说明的是，控制器采用pwm控制方式，控制电流有效值，并实现无功补
偿；控制器产生pwm脉冲算法可以触发无功补偿装置产生光伏上网所需的无功补偿电流。
18.控制器使用三角载波控制算法，控将指令电流和实际补偿电流的差值作为控制信号，经调节环节后再与高频三角波进行比较；
19.控制器判断差值与三角波的交点，确定逆变器的导通与关断时刻。
20.进一步需要说明的是，每个光伏发电机构通信连接有一个分布式光伏智能终端，分布式光伏智能终端获取每个光伏发电机构的发电状态及上网数据，并进行显示供监控人员查看；
21.分布式光伏智能终端还与光伏发电监控服务器通信连接，将光伏发电机构的发电状态及上网数据发送给上位机。
22.光伏发电监控服务器用于获取每个光伏发电机构的运行数据，根据预设条件配置形成预设频率下光伏发电机构回路阻抗矩阵，对光伏发电机构回路阻抗矩阵的逆矩阵做光伏发电特征值分解，记录光伏发电过程中各特征值的绝对值；遍历全部可能发生谐波谐振的频率，形成光伏发电过程中特征值的绝对值分布情况；
23.根据各特征值的绝对值大小判断光伏发电过程中是否存在谐波。
24.进一步需要说明的是，光伏发电机构还包括：电流速断保护装置，电流速断保护装置用于当电网与光伏发电机构之间发生短路故障时，切断光伏并网开关和光伏进线开关。
25.进一步需要说明的是，光伏发电机构还包括：故障解列装置以及防孤岛装置；
26.故障解列装置用于实现光伏电源和电网之间的故障解列。
27.防孤岛装置用于监测光伏发电机构的孤岛状态，当光伏发电机构进入孤岛状态时，立即断开与电网连接。
28.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
29.本发明提供的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统实现分布式光伏发电的无功智能管控，提高光伏上网平均功率因数。
30.本发明提供的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统通过在现有无功补偿采样回路中加装消谐、整流模块，提高现有装置的数据采样的准确性，提高现有无功补偿装置的控制准确率，提高客户的功率因率。
31.系统通过在现有无功补偿采样回路中加装判别，实现采样数据的方向差别，在客户无用电负荷时，自发自用、余电上网分布式光伏发电装置正常发电时，准确的进行无功装置管控。
32.通过实现与分布式光伏数据共享，准确投切无功。能对光伏发电上网数据进行消谐、整流。准确进行无功补偿。还实现数据共享，数据监控功能。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统示意图。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
36.本发明提供一种光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，如图1所示，包括：多个光伏发电机构；
37.光伏发电机构包括光伏发电板1、mppt模块2、开关模块3、控制器4以及无功功率计算模块5；光伏发电板1通过逆变器6和lcl滤波电路7连接至电网；光伏发电板1的输出端连接有电容c1；
38.mppt模块2连接到光伏发电板1的输出端；mppt模块2的输出端与开关模块3第一输入端连接；开关模块3第二输入端连接参考值；开关模块3输出端与控制器4连接；无功功率计算模块5连接至lcl滤波电路7与电网之间，获取上网电流值和上网电压值，并计算的无功功率，并将计算得到的无功功率发送给控制器4；控制器4根据获取的光伏发电电流和电压值以及上网电流值和上网电压值，判断上网的无功功率是否满足要求，如未满足要求启动无功补偿装置，对上网的无功功率进行补偿。
39.作为本发明的一种实施例，逆变器6将光伏发电板1输出的电压进行升高，并达到预设电压值；逆变器6采用的是电皮型全桥逆变电路，经过lcl滤波电路7与电网相连。
40.lcl滤波电路7用于将逆变器6输出的pwm电压波形转变成连续的电流量并入电网；lcl滤波电路7还用于滤除系统中的高次开关频率，保持对系统中的高次谐波进行高阻，维持对谐波电流的低阻效应。lcl滤波电路7输出谐波电流，补偿系统中非线性负载所产生的谐波。
41.本发明的系统中还可以设置谐波检测电路对检测非线性负载中的谐波含量，并作为指令电流信号送到控制器4中，控制器4为dsp处理芯片，控制逆变器6igbt开关管的开通和关断，补偿电流谐波。
42.控制器4采用pwm控制方式，控制电流有效值，并实现无功补偿；控制器4产生pwm脉冲算法可以触发无功补偿装置产生光伏上网所需的无功补偿电流。
43.本发明的系统可以实现电流实时跟踪控制的脉宽调制控制的算法。
44.控制器4使用三角载波控制算法，控将指令电流和实际补偿电流的差值作为控制信号，经调节环节后再与高频三角波进行比较；
45.控制器4判断差值与三角波的交点，确定逆变器6的导通与关断时刻。
46.作为本发明的一种实施例，每个光伏发电机构通信连接有一个分布式光伏智能终端，分布式光伏智能终端获取每个光伏发电机构的发电状态及上网数据，并进行显示供监控人员查看；分布式光伏智能终端还与光伏发电监控服务器通信连接，将光伏发电机构的发电状态及上网数据发送给上位机。
47.光伏发电监控服务器用于获取每个光伏发电机构的运行数据，根据预设条件配置形成预设频率下光伏发电机构回路阻抗矩阵，对光伏发电机构回路阻抗矩阵的逆矩阵做光伏发电特征值分解，记录光伏发电过程中各特征值的绝对值；遍历全部可能发生谐波谐振的频率，形成光伏发电过程中特征值的绝对值分布情况；根据各特征值的绝对值大小判断
光伏发电过程中是否存在谐波。
48.作为本发明的一种实施例，光伏发电机构还包括：电流速断保护装置，故障解列装置以及防孤岛装置；电流速断保护装置用于当电网与光伏发电机构之间发生短路故障时，切断光伏并网开关和光伏进线开关。
49.故障解列装置用于实现光伏电源和电网之间的故障解列。
50.防孤岛装置用于监测光伏发电机构的孤岛状态，当光伏发电机构进入孤岛状态时，立即断开与电网连接。
51.本发明提供的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统可以实现在硬件，软件，固件或它们的任何组合。所述的各种特征为模块，单元或组件可以一起实现在集成逻辑装置或分开作为离散的但可互操作的逻辑器件或其他硬件设备。在一些情况下，电子电路的各种特征可以被实现为一个或多个集成电路器件，诸如集成电路芯片或芯片组。
52.本发明提供的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统可以作为处理器或者集成电路装置，诸如集成电路芯片或芯片组。可替换地或附加地，如果软件或固件中实现，所述技术可实现至少部分地由计算机可读的数据存储介质，包括指令，当执行时，使处理器执行一个或更多的上述方法。例如，计算机可读的数据存储介质可以存储诸如由处理器执行的指令。
53.控制器4包括一个或多个处理器执行，如一个或多个数字信号处理器(dsp)，通用微处理器，特定应用集成电路(asics)，现场可编程门阵列(fpga)，或者其它等价物把集成电路或离散逻辑电路。因此，术语“处理器，”由于在用于本文时可以指任何前述结构或任何其它的结构更适于实现的这里所描述的技术。另外，在一些方面，本公开中所描述的功能可以提供在软件模块和硬件模块。
54.系统以许多方式来实现本发明的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
55.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，其特征在于，包括：多个光伏发电机构；光伏发电机构包括光伏发电板、mppt模块、开关模块、控制器以及无功功率计算模块；光伏发电板通过逆变器和lcl滤波电路连接至电网；光伏发电板的输出端连接有电容c1；mppt模块连接到光伏发电板的输出端；mppt模块的输出端与开关模块第一输入端连接；开关模块第二输入端连接参考值；开关模块输出端与控制器连接；无功功率计算模块连接至lcl滤波电路与电网之间，获取上网电流值和上网电压值，并计算的无功功率，并将计算得到的无功功率发送给控制器；控制器根据获取的光伏发电电流和电压值以及上网电流值和上网电压值，判断上网的无功功率是否满足要求，如未满足要求启动无功补偿装置，对上网的无功功率进行补偿。2.根据权利要求1所述的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，其特征在于，逆变器将光伏发电板输出的电压进行升高，并达到预设电压值；逆变器采用的是电皮型全桥逆变电路，经过lcl滤波电路与电网相连。3.根据权利要求1所述的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，其特征在于，lcl滤波电路用于将逆变器输出的pwm电压波形转变成连续的电流量并入电网；lcl滤波电路还用于滤除系统中的高次开关频率，保持对系统中的高次谐波进行高阻，维持对谐波电流的低阻效应。4.根据权利要求1所述的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，其特征在于，系统中还可以设置谐波检测电路对检测非线性负载中的谐波含量，并作为指令电流信号送到控制器中，控制器为dsp处理芯片，控制逆变器igbt开关管的开通和关断，补偿电流谐波。5.根据权利要求1所述的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，其特征在于，控制器采用pwm控制方式，控制电流有效值，并实现无功补偿；控制器产生pwm脉冲算法可以触发无功补偿装置产生光伏上网所需的无功补偿电流。6.根据权利要求5所述的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，其特征在于，控制器使用三角载波控制算法，控将指令电流和实际补偿电流的差值作为控制信号，经调节环节后再与高频三角波进行比较；控制器判断差值与三角波的交点，确定逆变器的导通与关断时刻。7.根据权利要求1所述的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，其特征在于，每个光伏发电机构通信连接有一个分布式光伏智能终端，分布式光伏智能终端获取每个光伏发电机构的发电状态及上网数据，并进行显示供监控人员查看；分布式光伏智能终端还与光伏发电监控服务器通信连接，将光伏发电机构的发电状态及上网数据发送给上位机。8.根据权利要求7所述的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，其特征在于，光伏发电监控服务器用于获取每个光伏发电机构的运行数据，根据预设条件配置形成预设频率下光伏发电机构回路阻抗矩阵，对光伏发电机构回路阻抗矩阵的逆矩阵做光伏发电特征值分解，记录光伏发电过程中各特征值的绝对值；遍历全部可能发生谐波谐振的频率，形成光伏发电过程中特征值的绝对值分布情况；
根据各特征值的绝对值大小判断光伏发电过程中是否存在谐波。9.根据权利要求8所述的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，其特征在于，光伏发电机构还包括：电流速断保护装置，电流速断保护装置用于当电网与光伏发电机构之间发生短路故障时，切断光伏并网开关和光伏进线开关。10.根据权利要求1或2所述的光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，其特征在于，光伏发电机构还包括：故障解列装置以及防孤岛装置；故障解列装置用于实现光伏电源和电网之间的故障解列；防孤岛装置用于监测光伏发电机构的孤岛状态，当光伏发电机构进入孤岛状态时，立即断开与电网连接。

技术总结
本发明提供一种光伏发电余电上网的无功补偿智能管控系统，光伏发电机构包括光伏发电板、MPPT模块、开关模块、控制器以及无功功率计算模块；光伏发电板通过逆变器和LCL滤波电路连接至电网；无功功率计算模块连接至LCL滤波电路与电网之间，获取上网电流值和上网电压值，并计算的无功功率，并将计算得到的无功功率发送给控制器；控制器根据获取的光伏发电电流和电压值以及上网电流值和上网电压值，判断上网的无功功率是否满足要求，如未满足要求启动无功补偿装置，对上网的无功功率进行补偿。系统实现分布式光伏发电的无功智能管控，提高光伏上网平均功率因数。光伏上网平均功率因数。光伏上网平均功率因数。


技术研发人员：张延涛 王晓明 丁男 康立帅 钱福如 郑成振 孙文雨 朱琳 高文广 李琦
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司莒县供电公司
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/3/8