[发明专利]一种智能型微电网切换与保护装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电网规划领域，确切的说，涉及一种智能型微电网切换与保护装置及系统。

背景技术

微电网是一个接有分布式电源的配电子系统，可在主网脱离后孤立正常运行，维持所有或部分重要用电设备的供电。微电网与大电网是有机整体，可以灵活连接或断开，既可与大电网联网运行，也可在需要或电网故障时主动与大电网脱离单独运行。

中国专利(申请号：201210569974.2)公开了一种应用于微电网与公共电网连接的静态开关及控制方法，此发明公开了一种应用于微电网与公共电网连接的静态开关及控制方法，包括一个主电路和一个控制器；主电路设置在公共电网和微电网之间；由控制器控制主电路的开通和关断；并以主电路的开通和关断实现微电网的并网和离网；控制器对公共电网侧和微电网侧的电压、频率和相位以及流过旁路电路的电流进行采样获得采样信号，通过计算判断指令主电路开通或关断实现微电网离网或并网。该发明实现了微电网的平滑并网和离网的全自动控制，并能够通过控制器对微电网中微电源逆变器进行监测和控制，实现微电网的能量管理或者协助上层设备实现微电网的能量管理，发明原理如图1和图2所示。

专利(申请号：201310423544.4)公布了一种分布式光伏智能并网箱，此发明涉及一种分布式光伏智能并网箱，包括用于驱动合分闸的操动机构和能够接收电流检测装置的电流信息、对该电流信息进行处理和逻辑分析并在判断出电流故障后输出控制指令控制所述操动机构分合闸的中央控制单元，所述中央控制单元采用常规采样和密集采样相结合的方式进行采样和分析判断，所述操动机构通过斥力线圈、消磁线圈、分闸弹簧和分闸线圈进行驱动分闸动作，从软、硬件两方面实现了快速动作、快速保护出口、快速切除故障的目的，可有力地保证微电网在并网或孤网运行状态下的可靠性以及在并网/孤网模式间的平稳过渡，在满足微电网特殊使用要求的前提下显著降低了设备成本，发明原理如图3所示。

现有技术通常采用以下四种方案作为微电网接口开关：

1、采用常规接触器或断路器作为微电网接口开关，常规接触器或断路器可以实现计划性的并/离网切换，但因其分断速度较慢，通常在30ms～100ms，无法满足电网故障快速脱网和无缝切换的要求。

2、采用基于功率半导体器件的静态开关串联常规断路器作为微电网接口开关，功率半导体器件的快速导通关断特性很容易满足微电网接口开关快合和快分的要求，断路器实现电气隔离和继电保护功能。但是静态开关中的功率器件存在导通压降高的问题，损耗大，发热严重。

3、如上述专利一所述，采用静态开关并联旁路开关作为开关主电路，利用并联旁路开关作为主导通开关，克服静态开关功率半导体器件损耗大的问题，但旁路开关使用常规断路器，分断速度同样会受到旁路开关的限制，仅能实现计划性的并/离网切换，不具备故障保护的功能。

4、如上述专利二所述，采用基于永磁操动机构和斥力机构的快切开关作为微电网接口开关，该快切开关具有导通损耗低，分断速度较快的优点，全分断时间可以达到≤15ms，但永磁操动机构关合速度较慢，而且其分断速度仍旧无法满足微网无缝切换和短路故障分断限流的要求，且短路条件下分断拉弧会造成触头的损伤，短路分断寿命较低。

发明内容

本发明提供了一种智能型微电网切换与保护装置，其中，包括：

设置在公共电网与微电网之间的开关单元和智能控制单元；

开关单元包括并联的高速电磁斥力开关和固态开关模块，通过高速电磁斥力开关和/或固态开关模块来控制公共电网与微电网的关合/分断；

智能控制单元，包括信息采集与处理模块、故障判别模块、中央控制单元以及驱动与保护模块，

信息采集与处理模块用于获取采样信号，故障判别模块根据采样信号判断是否出现电路故障，电路故障的判别包括：短路早期检测判别、孤岛检测判别、电能质量故障判别等，中央控制单元针对故障判别模块的判断结果进行处理，并通过驱动与保护模块来实现高速电磁斥力开关和固态开关模块的开关操作。

上述的智能型微电网切换与保护装置，其中，高速电磁斥力开关包括电磁斥力机构、合闸机构、缓冲装置和真空触头机构。

上述的智能型微电网切换与保护装置，其中，固态开关模块包括固态开关主电路以及并联在一起的缓冲电路和能量吸收电路。

上述的智能型微电网切换与保护装置，其中，固态开关主电路选用具有功率开关器件的桥式结构电路、反并联结构电路或串联结构电路。

上述的智能型微电网切换与保护装置，其中，所述功率开关器件为SCR、GTO、IGBT、IGCT中的一种或多种组合。