一种光伏发电与主动配电网快速切换装置及切换方法与流程

本发明属于光伏发电，特别涉及一种光伏发电与主动配电网快速切换装置及切换方法。

背景技术：

1、光伏发电近几年发展迅猛，随着新能源光伏发电投入量增加，给电网带来电压突变、谐波超标等现象也越来越严重，为此为了消除间歇性光伏发电的影响，目前采用储能电池存储光伏发电产生的能量，然后通过逆变器将储能电池的直流电能逆变成交流电输送给电网，这种转换方式存在的主要问题是建设的储能电站的体积越来越大，储能投资也越来越大。

2、公开号为cn113013920a的中国专利公开了一种光伏发电智能控制系统，包括光伏发电系统、储能系统、调度管理系统、控制系统与配电网；光伏发电系统与储能系统连接，用于日间发电并将电能输送至储能系统；储能系统与配电网连接，并与配电网之间进行双向能量流动；调度管理系统外接天气预报通讯接口、负荷通信接口与监控系统，分别用于采集天气信息以预测光伏发电功率、采集配电网负荷数据以预测负荷曲线与监测故障信号，并根据上述数据指定调度计划，并将调度指令传送至控制系统；控制系统包括pcs控制模块与告警单元，pcs控制模块根据调度指令控制储能系统的充放电功率；告警单元用于当故障信号次数超过设定次数时，向终端进行报警。该发明涉及电能的多次转换和输送过程，可能导致能量损失。且储能系统需要额外的控制和监测，以确保有效地存储和释放能量，同时与光伏发电系统和配电网进行协调。无疑增加了系统复杂性。

技术实现思路

1、本发明提供光伏发电与主动配电网快速切换装置及切换方法，旨在解决为了消除间歇性光伏发电的影响，目前需要的储能投资日益增加的同时限制了光伏发电直接利用效率的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种光伏发电与主动配电网快速切换装置，包括：光伏电流测量传感器、投切装置、负荷电流测量传感器、光伏发电切换开关与主动配电网切换开关。

3、光伏电流测量传感器输出端与投切装置输入端电流测量接口连接；光伏电流测量传感器串接在逆变装置与用电设备之间；负荷电流测量传感器输出端与投切装置输入端电流测量接口连接；负荷电流测量传感器串接在用电设备输入回路上；光伏发电切换开关串接在逆变装置与用电设备之间；主动配电网切换开关串接在主动配电网与用电设备之间；光伏发电切换开关、主动配电网切换开关的控制端分别与投切装置输出端i/o口连接。

4、优选的，投切装置包括：微处理器模块、负荷电压采集模块、光伏电压采集模块、显示器模块、电源模块、rs485通讯模块与三相计量芯片模块。

5、微处理器模块通过光伏电流测量传感器与光伏电压采集模块计算光伏发电功率。

6、显示器模块用于实现与外部设备通讯。

7、电源模块用于对不同电路进行供电。

8、rs485通讯模块用于将微处理器采集的光伏发电与用电设备的电压\电流数据发送给后台数据管理中心。

9、三相计量芯片模块通过负荷电流传感器与负荷电压采集模块计算出用电设备工作负荷，三相计量芯片通过spi通讯协议将用电设备工作负荷数据发送给微处理器模块，微处理器模块比较光伏发电容量与用电设备工作负荷判断是否需要投切。

10、三相计量芯片模块通过负荷电流传感器计算出用电设备工作负荷，比较光伏发电容量与用电设备工作负荷判断是否需要投切。

11、优选的，负荷电流测量传感器采用三个200a/5a或1000a/5a的穿心式电流互感器，用于测量用电设备工作电流。

12、优选的，光伏发电切换开关、主动配电网切换开关均由并联结构的可控硅与磁保持继电器构成，利用光耦作为电路的驱动部分，两个方向相反的并联二极管串联在可控硅前确保可控硅双相导通，磁保持继电器后串联电阻用于电路限流。

13、优选的，在用电设备用电过程中，微处理器模块发送触发信号经过电平转换电路进行放大，若发送高电平光耦不导通，发送低电平则导通光耦，光耦导通后快速打开主动配电网切换开关的可控硅，使主动配电网能够对用电设备进行供电，并打开主动配电网切换开关的磁保持继电器，随后关闭主动配电网切换开关的可控硅避免损耗能量。

14、投切装置进行光伏发电与主动配电网快速切换时，若光伏发电容量不低于用电设备工作负荷，投切装置则进行投切，微处理器模块发送触发信号导通光伏发电切换开关的光耦，快速打开光伏发电切换开关的可控硅，同时关闭主动配电网切换开关的磁保持继电器，实现用电设备由电网投切至光伏发电进行供电，并在打开光伏发电切换开关的磁保持继电器之后关闭光伏发电切换开关的可控硅，避免光伏发电切换开关的可控硅损耗功率，实现用电设备由主动配电网供电快速无感知投切至光伏供电。

15、优选的，微处理器模块由主控芯片、晶振电路和复位电路构成，复位电路中当reset引脚接收到高电平超过两个周期时，微处理器模块会被复位。

16、优选的，电源模块包括交流取电电路与降压转换电路，交流取电电路由保险丝、热敏电阻、压敏电阻、薄膜电容、共模电感、ac/ac变压器和ac/dc整流桥构成，其中保险丝、热敏电阻、压敏电阻、薄膜电容用于防止大电流损坏电路，将浪涌电压限制在一定的范围，共模电感用于抑制共模噪声保护电路，ac/ac变压器用于降压，ac/dc整流桥将交流电转为直流电对电路进行供电；降压转换电路用于对不同电路进行供电。

17、另一方面，本发明提供一种光伏发电与主动配电网快速切换方法，包括以下步骤：

18、当光伏发电容量不低于用电设备工作负荷需求时投切装置进行投切，先后打开主动配电网切换开关的可控硅和磁保持继电器，随后关闭主动配电网切换开关的可控硅避免损耗，接着打开光伏发电切换开关的可控硅并关闭主动配电网切投开关的磁保持继电器，在打开光伏发电切换开关的磁保持继电器之后关闭光伏发电切换开关的可控硅。

19、再一方面，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明任一实施例所述的光伏发电与主动配电网快速切换方法。

20、再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的光伏发电与主动配电网快速切换方法。

21、与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

22、1.本发明提出的光伏发电与主动配电网快速切换装置采用两组并联结构快速开关，每组开关均由大容量可控硅和磁保持继电器并联结构组成，切换瞬间采用可控硅切换，正常开断采用磁保持继电器，由于切换速度快提升了可控硅使用容量，极大地发挥了可控硅的功率特征。

23、2.本发明提出的光伏发电与主动配电网快速切换装置具有将伏发电与主动配电网直通的功能，当未有用电设备或用电设备工作负荷较小时，伏发电给主动配电网送电，调节主动配电网供电需求。

24、3.本发明提出的光伏发电与主动配电网快速切换方法结合气象数据预测光伏发电的输出容量，同时根据用电设备工作负荷大小，确定光伏发电与主动配电网快速切换装置的工作状态。当判断光伏发电的容量不小于用电设备工作负荷时，通过光伏发电与主动配电网快速切换装置，将用电设备工作负荷与光伏发电直接对接，提高了光伏发电直接利用效率，减少了储能容量，同时降低了光伏发电对主动配电网产生的谐波影响。而当判断光伏发电的容量小于用电设备工作负荷时，将用电设备工作负荷无感知地快速切换到主配电网，由主配电网为其提供工作的电能。