一种基于MESH技术的可群控光伏微型断路器

技术领域

本发明涉及分布式光伏接入技术领域，尤其涉及一种基于MESH技术的可群控光伏微型断路器。

背景技术

为响应国家的新能源建设计划，各地区都在这块进行发力建设。分布式光伏建设主要有两种类型，一种是相对集中的分布式小光伏，其特点是光伏容量一般，但是相对集中，通常在各商业体、大型国企、政府机关。一种是相对分散的分布式小光伏，其特点是光伏容量较小，但是非常分散，通常在农村屋顶、居民院落、园区角落。

主网的集中式大光伏接入，有着严谨的设计指标、实施方案、保护控制类设备，其智能化程度较高。区别于集中式大光伏接入，分布式光伏普遍存在接入电压等级低，接入容量不稳定，保护类设备缺乏，控制类设备功能单一简陋，无稳定通讯方式甚至无通讯，这对分布式光伏的接入、设备控制、电网安全稳定控制、变压器供给保护、继电保护联动等带来了极大的风险，特别当出现孤岛运行时，会对运维检修人员带来不可预知的人生安全威胁。

当前设备多为离散的孤立控制设备，由于分布式场景限制，其通常无通讯方式，自身也只有最为简单的过欠压保护，没有一种较好的能对主电网与整体组网的通讯进行控制与保护的断路器。为此，我们提出一种分布式光伏接入场景群组测控设备之间的自组网通信及高时效性群控应用来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于MESH技术的可群控光伏微型断路器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于MESH技术的可群控光伏微型断路器，包括群控光伏微断部分，即光伏断路器或者光伏开关，用于对电路进行控制，用来分配电能，保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路、单相接地等故障的危害，同时也可以作为隔离开关使用；

MESH自组网部分，Mesh无线自组网系统是采用全新的“无线网格网”理念设计的移动宽带多媒体通信系统，系统所有节点在非视距、快速移动条件下，利用无中心自组网的分布式网络构架，实现多路语音、数据、图像等多媒体信息的实时交互，同时，系统支持任意网络拓扑结构，每个节点设备可随机快速移动，系统拓扑可随之快速变化更新且不影响系统传输，整体系统部署便捷、使用灵活、操作简单、维护方便；

光伏监控及自诊断部分：可以运行在联网状态，也可以运行在脱机状态，同时可以在不联网的状态下进行光伏监控和诊断，同步自适配参数。

光伏微断群体控制响应部分：用于当联网运行时，遇到主电网侧失压、或者区域光伏进入到孤岛运行亚稳定状态且微断无法识别出光伏运行时，主机快速启动光伏反孤岛保护，对所有在网络内微断进行群控操作。

优选的，群控光伏微断包括MESH通讯模组、控制器模块、高精度电压电流采样回路模块、一次驱动机构部分。

优选的，所述MESH通讯模组用于让光伏微断可快速进行自组网，实现路由多跳功能，包括终端设备模块、节点设备模块。

优选的，所述控制器模块用于负责整个微型断路器电压电流采样数据的获取，数据计算、采样同步、时钟维护、继电保护逻辑、光伏自动化控制逻辑、一次机构的驱动逻辑控制等功能。

优选的，所述高精度电压电流采样回路模块用于对光伏线路进行高精度电压和电流采集。

优选的，所述一次驱动机构部分是用于对微断开关一次进行电气化驱动的控制结构。

优选的，光伏监控及自诊断部分包括以下流程：S1、微断首先检查其有无运行记录；

S2、如有运行记录，则根据运行记录，建立本机光伏设备模型，并根据建立的光伏模型，生成对应的光伏保护参数、运行参数；如无运行记录，则开始运行记录生成阶段，并同步将保护段定值参数配置成最为保守的参数定值；

S3、采用基于元件机理、测量辨识的方法进行建模；

S4、根据开始配置，开启光伏自诊断模型，光伏保护逻辑，自动化逻辑，反孤岛保护，区域联动逻辑；

S5、有网络连接时，定时更新响应边设备的建模模型基础数据召唤，响应主站对微断的数据召唤、响应主站对群体控制指令和单体控制指令；

S6、无网络连接时，自我进行建模数据学习；

优选的，光伏微断群体控制响应部分用于在联网运行时，遇到主电网侧失压、或者区域光伏进入到孤岛运行亚稳定状态且微断无法识别出光伏运行时，主机快速启动光伏反孤岛保护，对所有在网络内微断进行群控操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、由于分布式现场，点多面广，无法有可靠简易的通讯接入模式；

2、现场设备只有简单单一的功能，无继电保护控制，无全面自动化逻辑，无法响应联动控制，无法实现反孤岛保护等涉及到重要运行安全的功能。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于MESH技术的可群控光伏微型断路器中群控光伏微断部分的整体架构；

图2为本发明提出的一种基于MESH技术的可群控光伏微型断路器中MESH自组网流程图；

图3为本发明提出的一种基于MESH技术的可群控光伏微型断路器中光伏监控及自诊断部分的流程图；

图4为本发明提出的一种基于MESH技术的可群控光伏微型断路器中光伏微断群体控制响应部分流程图。

具体实施方式

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。

参照图1-4，一种基于MESH技术的可群控光伏微型断路器，包括：群控光伏微断部分，即光伏断路器或者光伏开关，用于对电路进行控制，用来分配电能，保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路、单相接地等故障的危害，同时也可以作为隔离开关使用，具体的断路器能够实现欠压延时跳闸，躲过电力系统的电力波动与骤降，确保电网电压出现波动时，光伏电源不至于立刻离网，最大限度地发挥分布式光伏电源对电网的支撑作用，同时，也能让用户获得最大的经济效益，断路器能够实现失压跳闸，防止无压合闸，即在电网出现长久故障或计划检修等长久失电时，避免随意合闸而危及检修人员及其他相关人员的人参安全，断路器能够实现检有压自动合闸，失压跳闸功能，有效解决孤岛效应并提升分布式光伏配电系统的自动化性能。

群控光伏微断包括MESH通讯模组、控制器模块、高精度电压电流采样回路模块、一次驱动机构部分，其中MESH通讯模包括终端设备模块与节点设备模块，基于400Mhz或者900Mhz附近的波段，使用Mesh自组网协议技术，让光伏微断可快速进行自组网，实现路由多跳功能，中继节点既可以是我们光伏微断产品，也可以是部署的中继器，控制器模块用于负责整个微型断路器电压电流采样数据的获取，数据计算、采样同步、时钟维护、继电保护逻辑、光伏自动化控制逻辑、一次机构的驱动逻辑控制等功能，高精度电压电流采样回路模块用于对光伏线路进行高精度电压和电流采集，一次驱动机构部分是用于对微断开关一次进行电气化驱动的控制结构。

MESH自组网部分，Mesh无线自组网系统是采用全新的“无线网格网”理念设计的移动宽带多媒体通信系统，系统所有节点在非视距、快速移动条件下，利用无中心自组网的分布式网络构架，实现多路语音、数据、图像等多媒体信息的实时交互，同时，系统支持任意网络拓扑结构，每个节点设备可随机快速移动，系统拓扑可随之快速变化更新且不影响系统传输，整体系统部署便捷、使用灵活、操作简单、维护方便；

MESH自组网流程：S1、在入网阶段，微断由MESH自组网协议运作，让微断进行组网；

S2、由于附近相同网络布局，同类设备较多，此时微断会进入任意附近同网络名网络；

S3、由主机检查网络名，确认网络名一致后，再检查是否为网络置信名单（白名单）中一员，如是则直接入到业务网络，如不是，则检查是否为黑名单一员；

S4、如在黑名单中，此时启动黑名单生存机制，将此微断编号启动24小时的黑名单，在24小时内此编号微断无法再入网。24小时后，可以再执行一次入网行为。此举为适配电力网络拓扑关系变更，也能防止异常电力拓扑识别导致的误诊断；

S5、如不在黑名单中，则进入到电力拓扑识别或者户变识别逻辑中。电力拓扑识别可以有注入电流法、电力大数据法、同步相位识别法等；户变关系识别有NRZ法、微功率扰动电压法；如识别到微断属于此电力电气拓扑网络中，则将其放入置信名单，如不属于此电力电气拓扑网络，则将其放入入网黑名单；

S6、如微断发现其被踢出网络，则立即再启动入网流程1-5，直到入网成功。

光伏监控及自诊断部分：可以运行在联网状态，也可以运行在脱机状态，同时可以在不联网的状态下进行光伏监控和诊断，同步自适配参数；

光伏监控及自诊断部分包括以下流程：

S1、开机后，微断首先检查其有无运行记录；

S2、如有运行记录，则根据运行记录，建立本机光伏设备模型，并根据建立的光伏模型，生成对应的光伏保护参数、运行参数；如无运行记录，则开始运行记录生成阶段，并同步将保护段定值参数配置成最为保守的参数定值；

S3、采用基于元件机理、测量辨识的方法进行建模，建模采用基于元件机理、测量辨识的方法，将特征量和频域特征作为主要建模指标，通过多数据拟合成准静态模型，提升其鲁棒性。模型同步存在于微断和主机侧，并有实时学习更新机制；

S4、根据开始配置，开启光伏自诊断模型，光伏保护逻辑，自动化逻辑，反孤岛保护，区域联动逻辑；

S5、有网络连接时，定时更新响应边设备的建模模型基础数据召唤，响应主站对微断的数据召唤、响应主站对群体控制指令和单体控制指令；

S6、无网络连接时，自我进行建模数据学习。

光伏微断群体控制响应部分：用于当联网运行时，遇到主电网侧失压、或者区域光伏进入到孤岛运行亚稳定状态且微断无法识别出光伏运行时，主机快速启动光伏反孤岛保护，对所有在网络内微断进行群控操作。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。