[發(fā)明專利]一種用于光伏微電網(wǎng)共網(wǎng)控制的系統(tǒng)暫態(tài)特征波檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110060918.1
• 申請日: 2011-03-15
• 公開（公告）號: CN102684554A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉葉兵;石亞和;賈寧;邢巖;王欣;蔣平;王立武
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽西東控制技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;H02J3/38;G01R29/02
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標(biāo)代理有限公司 21209
• 代理人: 王東煜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電的控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種太陽能光伏電力與市政電力共同向負載供電的共網(wǎng)應(yīng)用光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)中，用于防止光伏電力向市政電網(wǎng)饋電，實現(xiàn)系統(tǒng)對市政電網(wǎng)的設(shè)備級本質(zhì)安全零逆流；包括系統(tǒng)市電失電時，對系統(tǒng)實現(xiàn)防孤島效應(yīng)保護的一種用于光伏微電網(wǎng)共網(wǎng)控制的系統(tǒng)暫態(tài)特征波檢測方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前包括太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生新能源（本專利說明僅以太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用為例）發(fā)展十分迅速，其中一種主要應(yīng)用方式是與市政電網(wǎng)并網(wǎng)應(yīng)用，又分為可逆流和不可逆流兩種方式。

可逆流并網(wǎng)系統(tǒng)，指太陽能光伏電力可直接輸送給市政電網(wǎng)，進入電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配使用。

不可逆流并網(wǎng)系統(tǒng)（又稱用戶側(cè)并網(wǎng)），指太陽能光伏電力與市政電網(wǎng)并聯(lián)，與其保持同步，實現(xiàn)共同向用戶負載供電，并在系統(tǒng)中優(yōu)先使用光伏電力。當(dāng)系統(tǒng)中光伏電力不足或沒有時，由市政電網(wǎng)向負載提供電能；當(dāng)光伏電力超過本系統(tǒng)用戶負載用電需求時，則應(yīng)通過某種手段對系統(tǒng)中多余光伏電力加以處理或放棄，防止光伏電力通過配電變壓器向市政電力網(wǎng)絡(luò)大量饋電，減小逆功率發(fā)生對大電網(wǎng)的影響。同時要求當(dāng)系統(tǒng)市電失電時，保護光伏電力不再向系統(tǒng)供電----稱之為防孤島效應(yīng)的保護。

目前國家標(biāo)準(zhǔn)《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》（GB/T?19939-2005）對防孤島效應(yīng)的保護的要求是：“當(dāng)電網(wǎng)失壓時，防孤島效應(yīng)保護應(yīng)在2s內(nèi)動作，將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開。”

對逆向功率保護的規(guī)定是：“系統(tǒng)在不可逆的并網(wǎng)方式下工作，當(dāng)檢測到供電變壓器次級處的逆流為逆變器額定輸出的5%時，逆向功率保護應(yīng)在0.5s-2s內(nèi)將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開。”

這是對不可逆流并網(wǎng)逆變器的防止逆向功率要求，以保證與之并網(wǎng)應(yīng)用的市政電網(wǎng)運行安全。由此可以看出，當(dāng)并網(wǎng)逆變器實施逆向功率保護之時，實際上光伏系統(tǒng)已經(jīng)在0.5s-2s內(nèi)，向市政電網(wǎng)輸送了超過其額定功率5%的逆向功率。當(dāng)這種應(yīng)用尚不普遍時，還不至于對市政電網(wǎng)安全運行造成較大影響。如果普遍推廣這種應(yīng)用時，即便每個裝置逆功率都很小，但是由于其大量存在，其綜合效應(yīng)也勢必將影響市政電網(wǎng)的安全運行。

目前為實現(xiàn)上述逆功率保護而進行的逆功率檢測，采用的是通常工頻電壓、電流檢測，原則上一定要十幾個工頻周期（工頻50Hz時，20ms為一個周期）才能準(zhǔn)確檢測出有逆功率發(fā)生（一般需300?ms），可以滿足對逆功率保護在0.5s-2s內(nèi)完成的標(biāo)準(zhǔn)要求。

如果能夠找到一種快速檢測與預(yù)判方法，能在一個工頻周期（50Hz時為20ms）內(nèi)完成對系統(tǒng)逆向功率的檢測和控制，使光伏逆變裝置實現(xiàn)設(shè)備級本質(zhì)安全零逆流，將消除光伏電力在這種應(yīng)用時對市政電網(wǎng)安全的影響，徹底解決這種光伏電力不可逆并網(wǎng)方式大量應(yīng)用的技術(shù)瓶頸問題。我們將這種實現(xiàn)系統(tǒng)光伏電力對市政電網(wǎng)絕對零逆流的應(yīng)用方式稱之為共網(wǎng)應(yīng)用方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，是提供一種基于對光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)過程高速檢測其系統(tǒng)重大變化特征波，之后進行控制，完全防止逆向功率發(fā)生的用于光伏微電網(wǎng)共網(wǎng)控制的系統(tǒng)暫態(tài)特征波檢測方法。

采用的技術(shù)方案是：

一種用于光伏微電網(wǎng)共網(wǎng)控制的系統(tǒng)暫態(tài)特征波檢測方法，是在光伏電力、市政電力、用電負載和共網(wǎng)控制逆變裝置組成的光伏微電網(wǎng)，通過暫態(tài)特征波檢測單元對系統(tǒng)暫態(tài)特征波高速采樣，再由共網(wǎng)控制逆變裝置的DSP處理器完成控制IGBT等功率器件的光伏輸出，實現(xiàn)共網(wǎng)應(yīng)用方式的光伏電力對市政電網(wǎng)零逆流。該方法包括如下步驟：

步驟一、采集系統(tǒng)變化暫態(tài)特征波，采樣頻率可高達50MHz；

步驟二、由共網(wǎng)控制逆變裝置DSP對采集系統(tǒng)暫態(tài)過程數(shù)據(jù)進行快速傅里葉變換，求取并網(wǎng)電壓電流暫態(tài)特征波的幅相頻特征參數(shù)；

步驟三、由DSP確定特征波發(fā)生并預(yù)判將發(fā)生逆向功率或市電失電，向IGBT等功率器件發(fā)出停止光伏輸出控制指令。以此循環(huán)往復(fù)。

上述的高頻率采集的特征波，將進行特定諧波頻率下的暫態(tài)特征波數(shù)學(xué)模型計算，得出準(zhǔn)確檢測數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)。

上述的光伏微電網(wǎng)共網(wǎng)控制逆變裝置得到負載變化的指令后，立即啟動該負載變化是否將引起系統(tǒng)逆功率發(fā)生的計算。當(dāng)計算結(jié)果為將引起系統(tǒng)逆功率發(fā)生時，立即由共網(wǎng)控制逆變裝置DSP進行減少系統(tǒng)光伏出力或關(guān)斷系統(tǒng)光伏出力的控制，其檢測和控制可在20ms內(nèi)完成。

本發(fā)明的光伏微電網(wǎng)共網(wǎng)控制系統(tǒng)的暫態(tài)特征波檢測，是專門針對光伏微電網(wǎng)中重大負載變化引起逆向功率發(fā)生的檢測，實現(xiàn)光伏微電網(wǎng)對市政電網(wǎng)的零逆流，保證大電網(wǎng)的的安全運行。