[發明專利]一種光伏并網系統的孤島檢測方法

無效

• 申請號: 201310010314.5
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103091578A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 袁其平;李稱鑫
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明涉及到一種光伏并網系統的孤島檢測方法，使電網異常或者斷開時，可以快速準確的檢測到孤島效應的發生，屬于光伏發電系統檢測領域。具體地說涉及到一種采用過/欠壓、過/欠頻結合改進的阻抗檢測方式來精確判斷系統是否發生孤島效應，主要運用于光伏并網逆變器中。

背景技術

21世紀，能源的需求問題越來越緊迫，而太陽能作為可再生能源之一，在近些年來引起了世界各國政府和能源專家的日益重視。在國內，電能緊缺已經是一個非常嚴峻的問題。光伏發電作為理想環保的發電形式之一，已被越來越廣泛的應用。當越來越多的光伏發電系統并接到電網上時，就帶來了電網保護的新現象——孤島現象。所謂孤島現象是指：當電網供電因故障事故或停電維修而跳脫時，各個用戶端的分布式并網發電系統未能即時檢測出停電狀態而自身切離市電網絡，而形成由分布電站并網發電系統和周圍的負載組成的一個自給供電的孤島，如圖1所示。光伏并網發電系統處于孤島運行狀態時會產生嚴重的后果，如孤島中的電壓和頻率無法控制，可能會對用戶的設備造成損壞；孤島中的線路仍然帶電，可能會危及檢修人員的人身安全等。可見，研究孤島檢測方法及保護措施，消除孤島產生的危害具有十分重要的現實意義。

常用的孤島檢測分為兩大類：被動式檢測方法和主動式檢測方法。被動式檢測方法通過檢測并網發電系統與電網連接處PCC的參數，包括電壓、頻率、相位、功率、諧波等，參數波動超過設定值時，逆變器自動與電網斷開。但是單獨使用被動式孤島檢測方法，檢測盲區比較大，且應用于負載功率變動不大，且與逆變器的輸出不匹配的場合。被動式檢測法主要包括過/欠壓和過/欠頻(OVP/OUP和OFP/UFP)、電壓諧波檢測、電壓相位突變檢測、給予諧波模式識別的檢測法等。主動式孤島檢測方法是指對逆變器輸出電流的復制、頻率、相位和輸出的有功無功功率進行一定的干擾，從而在電網斷電時檢測到孤島效應。主要包括電流干擾法、主動頻率偏移法(AFD)、正反饋主動頻率偏移(AFDPF)、電壓偏移法、滑膜頻率偏移(SMS)等。但這種擾動將會造成系統的不穩定，檢測出孤島的時間比較長，不宜單獨使用。基于單獨的使用被動或主動監測法的不足，GB/T19939-2005對光伏逆變器并網的孤島檢測的設置進行了規定，即至少采用主動被動檢測方法各一種，并在電網失壓后2S內動作。

發明內容

本發明的目的是為了快速準確的檢測出孤島效應的發生，實現在高速自動重合閘動作之前停止逆變器的并網運行，消除檢測盲區并最大程度的減小檢測方法對電能質量的影響和總諧波的失真。提出了一種采用過/欠壓、過/欠頻結合改進阻抗檢測的方式來精確檢測孤島效應的方法，主要運用于光伏并網逆變器中。本發明可以精確快速的檢測孤島效應，提高了安全性能。并且彌補了單獨采用主動或被動措施的不足，最大程度的減少了檢測盲區和總諧波失真。

本發明基于單相全橋逆變器的拓撲結構，逆變器采用無差拍控制，并連接電網、光伏電池、L型濾波器、并聯RLC負載，PWM驅動，數字鎖相環PLL。防孤島保護措施采用過/欠壓、過/欠頻措施和改進阻抗檢測措施共同完成。

第1步、利用過/欠壓、過/欠頻方法檢測孤島效應

先利用被動式檢測方法即過/欠壓、過/欠頻對系統進行孤島檢測，測量公共耦合點PCC的頻率，如頻率在49HZ<f_pcc<51HZ內則繼續進行檢測，否則已檢測出孤島效應，即可進行孤島保護；

所有并網逆變器都需要有一個過/欠壓、過/欠頻保護。大部分國家對電壓和頻率的限制,如表1所示。

表1