变流设备的并网检测系统及方法与流程

1.本发明属于设备检测技术领域，尤其涉及一种变流设备的并网检测系统及方法。


背景技术：

2.随着新能源领域技术的进步和企业数量的增加，新能源行业竞争愈发激烈，设备制造商通过压低成本来抢占市场，这样会导致设备质量下降，如果电力电子设备性能不能够满足国家标准的规定，可能会对电力系统带来严重的影响。因此开发电力电子变流设备的检测系统有着重要的意义。
3.目前，现有电力电子变流设备的检测系统通常只能测试和评估特定类型的设备，比如光伏逆变器检测系统只能对光伏逆变器的性能进行测试，储能变流器检测系统只能对储能变流器的性能进行测试，且检测项目单一，测试不够全面。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种变流设备的并网检测系统及方法，以解决现有技术中变流设备检测系统的检测性能不够全面的问题。
5.本发明实施例的第一方面提供了一种变流设备的并网检测系统，包括：
6.光伏模拟器、信息采集模块、开关模块和辅助检测装置，所述辅助检测装置包括电网模拟器和低电压穿越实验装置；所述开关模块包括第一开关、第二开关和第三开关；
7.所述光伏模拟器的第一端与电网侧连接，所述光伏模拟器的第二端与被测设备的直流端连接；所述电网模拟器的第一端和所述第一开关的第一端分别与所述电网侧连接，所述电网模拟器的第二端通过所述第二开关与所述被测设备的交流端连接；所述第一开关的第二端连接所述被测设备的交流端；所述低电压穿越实验装置通过所述第三开关与所述第一开关的第一端连接；
8.所述信息采集模块分别与所述被测设备的直流端和交流端连接，用于采集所述被测设备的直流电信号和交流电信号。
9.本发明实施例的第二方面提供了一种变流设备的并网检测方法，应用于如上所述的变流设备的并网检测系统，该方法包括：
10.控制光伏模拟器和辅助检测装置的工作状态以及开关模块中各个开关的投切状态，以使被测设备处于不同的测试回路；
11.获取所述被测设备处于不同的测试回路时的直流电信号和交流电信号，并根据所述被测设备处于不同的测试回路时的直流电信号和交流电信号，确定所述所述被测设备处于不同的测试回路时对应的测试结果。
12.本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实施例提供了一种变流设备的并网检测系统，包括：光伏模拟器、信息采集模块、开关模块和辅助检测装置，所述辅助检测装置包括电网模拟器和低电压穿越实验装置；所述开关模块包括第一开关、第二开关和第三开关；本实施例通过控制光伏模拟器和辅助检测装置的工作状态以及开关模块中各个
开关的投切状态，以使被测设备处于不同的测试回路；并根据所述被测设备处于不同的测试回路时的直流电信号和交流电信号，确定所述所述被测设备处于不同的测试回路时对应的测试结果，从而减少系统的冗余度，提高系统对变流设备检测的全面性，进而提高电力系统的运行安全。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1是本发明实施例提供的一种变流设备的并网检测系统的系统结构示意图；
15.图2是本发明实施例提供的变流设备的并网检测系统中各个设备的通信连接示意图；
16.图3是本发明实施例提供的变流设备的并网检测方法的流程示意图；
17.图4是本发明实施例提供的低电压穿越测试的测试回路示意图；
18.图5是本发明实施例提供的直流带载测试的测试回路示意图；
19.图6是本发明实施例提供的防孤岛测试的测试回路示意图；
20.图7是本发明实施例提供的电网异常保护测试的测试回路示意图。
具体实施方式
21.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
22.为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
23.在一个实施例中，如图1所示，图1示出了本实施例提供的一种变流设备的并网检测系统，其包括：
24.光伏模拟器10、信息采集模块、开关模块和辅助检测装置，所述辅助检测装置包括电网模拟器20和低电压穿越实验装置30；所述开关模块包括第一开关k1、第二开关k2和第三开关k3；
25.所述光伏模拟器10的第一端与电网侧连接，所述光伏模拟器10的第二端与被测设备的直流端连接；所述电网模拟器20的第一端和所述第一开关k1的第一端分别与所述电网侧连接，所述电网模拟器20的第二端通过所述第二开关k2与所述被测设备的交流端连接；所述第一开关k1的第二端连接所述被测设备的交流端；所述低电压穿越实验装置30通过所述第三开关k3与所述第一开关k1的第一端连接；
26.所述信息采集模块分别与所述被测设备的直流端和交流端连接，用于采集所述被测设备的直流电信号和交流电信号。
27.在本实施例中，被测设备可以包括光伏逆变器、储能变流器和汽车充电桩等变流设备。
28.在本实施例中，光伏模拟器10用于将电网侧的交流电转换为直流电，作为直流源向被测设备输出直流电压。
29.辅助检测装置包括电网模拟器20和低电压穿越实验装置30，辅助检测装置用于对某类变流设备进行特定项目的检测。
30.具体地，电网模拟器20用于模拟真实电网中可能出现的状态，如电压波动、频率变化、谐波等。电网模拟器20可以用于对光伏逆变器、储能变流器和汽车充电桩的检测。
31.优选地，由于储能变流器和充电桩均有交流侧到直流侧的能量流动过程，因此本实施例选取的光伏模拟器10和电网模拟器20均采用能够双向运行的设备。
32.在本实施例中，低电压穿越实验装置30用于辅助被测设备(光伏逆变器、储能变流器和汽车充电桩)进行低电压穿越实验。
33.开关模块包括多个开关，通过控制开关模块中的各个开关的切换状态，可以使被测设备处于不同的测试回路中，实现不同的测试。
34.信息采集模块用于采集被测设备的直流电信号和交流电信号。
35.具体地，在变流设备的并网检测回路中包括两个信息采集点，第一信息采集点a1处于被测设备的直流端，用于测量电网交流电经光伏模拟器10转换成直流电后，输入到被测设备前的电信号；第二信息采集点a2处于被测设备的交流端，用于测量直流电经过被测设备转换为交流电后，输入至电网前的电信号。交流电信号和直流电信号均可以包括电压、电流和功率等。
36.在本实施例中，信息采集模块包括功率分析仪和录波仪。其中功率分析仪可以选择功率分析仪wt3000，录波仪可以选择录波仪dl850。
37.从上述实施例可知，本实施例通过控制光伏模拟器10和辅助检测装置的工作状态以及开关模块中各个开关的投切状态，以使被测设备处于不同的测试回路；并根据所述被测设备处于不同的测试回路时的直流电信号和交流电信号，确定所述所述被测设备处于不同的测试回路时对应的测试结果，从而减少系统的冗余度，提高系统对变流设备检测的全面性，进而提高电力系统的运行安全。
38.在一个实施例中，如图1所示，所述辅助检测装置还包括直流负载50；所述开关模块还包括第四开关k4和第五开关k5；
39.所述第四开关k4的第一端和所述第五开关k5的第一端分别与所述光伏模拟器10的第二端连接，所述第四开关k4的第二端与所述直流负载50的第一端连接，所述直流负载50的第二端和所述第五开关k5的第二端分别连接所述被测设备的直流端。
40.在本实施例中，直流负载50用来满足被测设备(储能变流器、汽车充电桩)的直流带载测试需求。
41.在一个实施例中，如图1所示，所述辅助检测装置还包括防孤岛rlc负载40；所述开关模块还包括第六开关k6；
42.所述防孤岛rlc负载40通过所述第六开关k6接入所述被测设备的交流端。
43.在本实施例中，防孤岛rlc负载40用来辅助被测设备(光伏逆变器、储能变流器、汽车充电桩)进行防孤岛试验。
44.在一个实施例中，如图1所示，所述开关模块还包括第七开关k7和第八开关k8；
45.所述第七开关k7串联连接在所述电网侧和所述光伏模拟器10的第一端之间；所述
第八开关k8串联连接在所述电网侧和所述第一开关k1的第一端之间。
46.在一个实施例中，所述系统还包括集控装置，所述集控装置分别与所述光伏模拟器10、所述信息采集模块、所述第一开关k1、所述第二开关k2、所述第三开关k3、所述电网模拟器20、所述低电压穿越实验装置30和所述被测设备通信连接。
47.在本发明的一个实施例中，如图2所示，图2示出了本实施例提供的变流设备的并网检测系统中各个设备的通信连接示意图。
48.在本实施例中，如图2所示，集控装置包括开关柜plc71、串口服务器72、交换机73、服务器74、数据库75和客户端76。
49.具体地，开关模块的第一开关k1至第八开关k8分别与开关柜plc71连接，电网模拟器20、光伏模拟器10、低电压穿越实验装置30、直流负载50、防孤岛rlc负载40、开关柜plc71、功率分析仪80和录波器90分别与串口服务器72连接，串口服务器72通过交换机73与服务器74连接，服务器74分别连接数据库75和客户端76。
50.在本实施例中，客户端76用于获取用户输入的指令，并将指令发送至服务器74，服务器74接收客户端76发送的指令，并根据指令生成相应设备的控制指令以及将相应设备的控制指令通过交换机73、串口服务器72发送至相应设备。服务器74还用于获取功率分析仪80和录波器90获取的被测设备的交流电信号和直流电信号，并根据交流电信号和直流电信号进行数据处理，确定被测设备在不同测试项目中的测试结果。并将测试结果返回给客户端76。服务器74还与数据库75连接，将测试过程中的数据存储在数据库75中。
51.在本实施例中，所有设备均可以通过rs485总线进行信号传递，但不同的设备采用不同的通信协议。
52.示例性的，电网模拟器20、光伏模拟器10、开关柜plc71通过modbus通信协议与串口服务器72连接；低电压穿越实验装置30、防孤岛rlc负载40、直流负载50通过厂家自定义协议格式与串口服务器72连接，功率分析仪80与示波器采用api接口实现与串口服务器72通信连接。
53.在本实施例中，服务器74中检测系统软件部分可以采用微软的microsoft visual studio(简称vs或msvs)集成开发环境，用更为灵活的面向对象的c#高级语言进行软件系统的开发。
54.在本发明的一个实施例中，如图3所示，图2示出了一种变流设备的并网检测方法的实现流程，该方法应用于上述变流设备的并网检测系统，其过程详述如下：
55.s101：控制光伏模拟器10和辅助检测装置的工作状态以及开关模块中各个开关的投切状态，以使被测设备处于不同的测试回路；
56.s102：获取所述被测设备处于不同的测试回路时的直流电信号和交流电信号，并根据所述被测设备处于不同的测试回路时的直流电信号和交流电信号，确定所述所述被测设备处于不同的测试回路时对应的测试结果。
57.在一个实施例中，所述测试回路包括低电压穿越测试回路；图3中的s101具体包括：
58.根据低电压穿越测试指令，控制第一开关k1、第三开关k3、第五开关k5、第七开关k7和第八开关k8闭合，第二开关k2、第四开关k4和第六开关k6断开，并控制低电压穿越实验装置30、光伏模拟器10和被测设备开启，以使所述被测设备处于所述低电压穿越实验测试
回路。
59.在本实施例中，低电压穿越实验测试回路用于电网侧电压出现异常并在短时间内恢复正常后，被测设备在故障期间的基本电信号测量，判断被测设备是否具备一定的耐受异常电压的能量。
60.具体地，如图4所示，图4示出了低电压穿越测试的测试回路示意图，低电压穿越测试的具体实现流程包括：
61.s201：测试人员在客户端76发送低电压穿越测试指令至服务器74；
62.s202：服务器74根据低电压穿越测试指令，控制开关柜plc71闭合第一开关k1、第五开关k5、第七开关k7和第八开关k8；
63.s203：启动光伏模拟器10、被测设备和低电压穿越实验装置30；
64.s204：信号采集模块采集被测设备在当前时刻的直流电信号和交流电信号，并将直流电信号和交流电信号发送至服务器74；
65.s205：服务器74根据直流电信号和交流电信号判断被测设备是否处于稳定运行状态，若判定被测设备处于稳定运行状态，则跳转至s206，若判定被测设备未处于稳定运行状态，则延时等待并跳转至s204；
66.s206：服务器74控制开关柜plc71闭合第三开关k3；低电压穿越实验装置30调整到备用状态；
67.s207：服务器74控制开关柜plc71断开第五开关k5；
68.s208：信号采集模块采集被测设备在当前时刻的直流电信号，即第一信息采集点a1的电压和电流，并判断当前时刻的电压和电流是否均为零，若当前时刻的电压和电流均为零，则跳转至s209，若当前时刻的电压、电流不为零，则跳转至s207；
69.s209：低电压穿越装置向被测设备提供低压电源，直到一段时间后，服务器74控制开关柜闭合第五开关k5；
70.s210：信号采集模块采集被测设备的交流电信号，即第二信息采集点a2的电压和电流，并判断第五开关k5断开前后的第二信息采集点a2的电压、电流是否存在明显变化，若存在明显变化，则证明被测设备的低电压穿越测试失败，若不存在明显变化，则证明被测设备的低电压穿越测试成功；
71.s211：断开直流负载测试回路，切除各个设备。
72.在一个实施例中，所述测试回路包括直流带载测试回路；图3中的s101具体包括：
73.根据防孤岛测试指令，控制第一开关k1、第五开关k5、第六开关k6、第七开关k7和第八开关k8闭合，第二开关k2、第三开关k3和第四开关k4断开，并控制防孤岛rlc负载40、光伏模拟器10和被测设备开启，以使所述被测设备处于所述防孤岛测试回路。
74.在本实施例中，如图5所示，图5示出了直流带载测试的测试回路示意图，直流带载测试的具体实现流程包括：
75.s301：测试人员在客户端76发送直流带载测试指令至服务器74；
76.s302：服务器74根据直流带载测试指令，控制开关柜plc71闭合第一开关k1、第四开关k4、第七开关k7和第八开关k8；
77.s303：启动光伏模拟器10、被测设备，调节直流负载50大小；
78.s304：调节被测设备，使其分别工作在30％、50％、70％、100％负载点；
79.s305：当被测设备工作在上述负载点时，通过信息采集模块测量工作在上述负载点时的第二信息采集点a2对应的有功功率和无功功率；
80.s306：服务器74根据上述各个负载点对应的第二信息采集点a2的有功功率和无功功率，计算各个负载点对应的功率因数，并将功率因数保存至数据库75；
81.s307：断开直流负载测试回路，切除各个设备。
82.在一个实施例中，所述测试回路包括防孤岛测试回路；图3中的s101具体包括：
83.根据防孤岛测试指令，控制第一开关k1、第五开关k5、第六开关k6、第七开关k7和第八开关k8闭合，第二开关k2、第三开关k3和第四开关k4断开，并控制防孤岛rlc负载40、光伏模拟器10和被测设备开启，以使所述被测设备处于所述防孤岛测试回路。
84.在本实施例中，如图6所示，图6示出了防孤岛测试回路的示意图，具体地，防孤岛测试流程具体包括：
85.s401：测试人员在客户端76发送防孤岛测试指令至服务器74；
86.s402：服务器74根据防孤岛测试指令，控制开关柜plc71闭合第一开关k1、第五开关k5、第七开关k7和第八开关k8；
87.s403：启动光伏模拟器10、被测设备和防孤岛rlc负载40；
88.s404：调节被测设备，控制被测设备的功率分别为额定功率的33％、66％和100％；
89.s405：服务器74获取被测设备当前时刻的交流电信号和直流电信号，并根据直流电信号和交流电信号判断被测设备是否处于稳定运行状态，若判定被测设备处于稳定运行状态，则跳转至s406，若判定被测设备未处于稳定运行状态，则延时等待并重复执行s405；
90.s406：服务器74获取第二信息采集点a2测量的稳态输出电流和功率；
91.s407：控制plc开关柜断开第七开关k7；
92.s408：调节rlc负载使其品质因数在0.95～1.05之间；
93.s409：依次闭合第六开关k6、第七开关k7；
94.s410：细调防孤岛rlc负载40，直至第一信息采集点a1测量的基频电流小于被测设备稳态输出电流的1％，则断开第七开关k7，并获取断开第七开关k7起第二信息采集点a2测量的电压波形变为零的时间；
95.s411：若第二信息采集点a2测量的电压从断开第七开关k7开始至变为零的时间小于2s，则证明测试成功，否则测试失败；
96.s412：断开防孤岛测测试回路，切除各个设备。
97.在一个实施例中，所述测试回路包括测试回路包括电网异常保护测试回路；图3中的s101具体包括：
98.根据电网异常保护测试指令，控制第二开关k2、第五开关k5、第七开关k7和第八开关k8闭合，第一开关k1、第三开关k3、第四开关k4和第六开关k6断开，并控制电网模拟器20、光伏模拟器10和被测设备开启，以使所述被测设备处于所述电网异常保护测试回路。
99.在本实施例中，电网异常保护测试用于测试电网侧在出现过欠压、电压波动、谐波等故障时，被测设备因电网侧异常二产生的自动跳闸、脱网动作是否成功。
100.具体地，如图7所示，图7示出了电网异常保护测试回路的示意图。具体地，测试人员在客户端76发送电网异常保护测试指令，服务器74根据电网异常保护测试指令控制开关柜plc71闭合开关第一开关k1、第五开关k5、第七开关k7和第八开关k8，将光伏模拟器10、被
测设备和电网模拟器20接入测试回路，启动光伏模拟器10、电网模拟器20和信息采集模块，调节被测设备，电网模拟器20模拟电网侧可能出现的故障情况，信息采集模块将第一信息采集点a1和第二信息采集点a2的电压、电流波形等信号测试结果上传到服务端，服务器74根据第一信息采集点a1和第二信息采集点a2的电压、电流波形进行被测设备的电网异常保护测试结果分析，并将第一信息采集点a1和第二信息采集点a2的电压、电流波形及电网异常保护测试结果存储到数据库75。
101.从上述实施例可知，本实施例提供的变流设备的并网检测系统能够满足光伏逆变器、储能变流器和直流充电桩等多种电力电子变流设备的检测需要；并且检测性能全面；光伏逆变器、储能变流器和直流充电桩三种变流设备的性能检测既有相同的方面，也有不同的方面，本实施例提供的系统既可以实现变流设备相同检测项的检测，也可以实现不同检测项的检测。另一方面，本实施例除了可以检测变流设备常规电压、功率等电气量参数外，还可以通过辅助检测装置的投切进行直流带载、防孤岛和低电压穿越测试，满足各种被测设备的检测需求。并且本系统根据检测需要通过开关投切进行组合，减少了系统的冗余度，操作方便，测试结果存储到数据库75中可随时查阅。
102.以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。