[發(fā)明專利]基于有功電流-電壓不平衡度正反饋的孤島檢測方法

無效

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• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103323704A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設計）人: 梅軍;鄭建勇;孫博;鄧凱;梅飛
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明涉及太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術領域，具體涉及一種光伏并網(wǎng)逆變器的孤島檢測方法。

背景技術

太陽能由于其可再生性、清潔型以及取之不盡、用之不竭等特點，正在發(fā)展成為世界能源組成中的重要部分。

然而隨著光伏發(fā)電由獨立發(fā)電模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椴⒕W(wǎng)發(fā)電模式，孤島問題也日愈突顯。所謂的孤島效應是指當出現(xiàn)事故、故障或是維修停電等其他原因而造成供電系統(tǒng)不能進行工作時，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由于不能有效及時的檢測出供電系統(tǒng)的停電狀態(tài)而不能及時地與電網(wǎng)切斷從而造成逆變器給周圍的用電設備不斷地持續(xù)供電的電氣現(xiàn)象。孤島效應不僅會對整套配電系統(tǒng)以及用戶端的設備造成很大的危害同時也會對人自身造成傷害，主要有以下幾點：對配電系統(tǒng)上的保護系統(tǒng)造成嚴重危害；孤島區(qū)域所發(fā)生的供電電壓與頻率的不穩(wěn)定性會對用電設備帶來危害；電力維修人員的人生安全會受到危害；孤島效應會使三相供電變?yōu)閱蜗喙╇姡瑫a(chǎn)生三相負載缺相供電的現(xiàn)象；當供電系統(tǒng)恢復正常后，由于電壓相位的不同，不僅會引發(fā)再次跳閘而且還會對光伏并網(wǎng)發(fā)電的設備和負載造成嚴重危害。由此可見，孤島效應對于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有十分嚴重的危害性。因此，在控制系統(tǒng)的保護系統(tǒng)中必須加入孤島效應的檢測以防止其發(fā)生。

傳統(tǒng)的孤島效應檢測技術根據(jù)檢測方式的不同可以被劃分為兩大類：被動式和主動式。被動式檢測技術通過監(jiān)測公共耦合點PCC點處的電壓、相位、頻率和諧波的變化來判斷孤島效應的發(fā)生，雖然被動式方法易于實現(xiàn)，但這種方法存在較大的檢測盲區(qū)。主動式檢測技術是指在系統(tǒng)中主動地加上一定的擾動信號，如有功/無功電流、相位、頻率或是有功/無功功率等。當孤島發(fā)生時，這些擾動將會使PCC點處的電壓幅值、頻率或是諧波發(fā)生變化，直至超出正常范圍，從而檢測出孤島。雖然主動式檢測法的檢測盲區(qū)很小，但是這些擾動信號會對系統(tǒng)正常運行時的電能質(zhì)量造成影響。同時在實際當中，電網(wǎng)也會出現(xiàn)短時的電壓暫態(tài)現(xiàn)象，如電網(wǎng)電壓幅值、頻率或者相位發(fā)生變化，在這種偽孤島的情況下，傳統(tǒng)的孤島檢測方法有可能會出現(xiàn)誤操作。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種有效、快速、易于實現(xiàn)的孤島檢測方法，該方法不存在檢測盲區(qū)，并且對電能質(zhì)量無影響，同時能夠有效地防止偽孤島情況下的誤操作。

技術方案：實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案是基于有功電流-電壓不平衡度正反饋的孤島檢測方法，包括以下步驟：

基于有功電流-電壓不平衡度正反饋的孤島檢測方法，包括以下步驟：

步驟1.確定孤島檢測中電壓不平衡度的預設閥值ε^*，2%≤ε^*＜4%

步驟2.確定孤島檢測中偽孤島的判定時長t，10ms≤t≤30ms；

步驟3.計算公共耦合點PCC點處的負序電壓幅值及正序電壓幅值計算電壓不平衡度ε；

步驟4.引入正反饋系數(shù)K，將電壓不平衡度放大后與有功電流參考值進行疊加，從而確定并網(wǎng)電流d軸的參考分量形成有功電流-電壓不平衡度正反饋,K取值15-60；

步驟5.判定PCC點處的電壓不平衡度超過預設閥值ε*的時間是否超過判定時長t來判斷孤島是否發(fā)生，若在t時間內(nèi)沒有超過，則判定為偽孤島，反之則判定孤島發(fā)生。

所述ε^*為3%。

所述t為20ms。

步驟3中所述的負序電壓及正序電壓幅值的計算方法是基于解耦的正負序分離方法。

步驟3中所述的電壓不平衡度

有益效果：本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術，主要具備以下優(yōu)點：

1、當孤島發(fā)生后，由于拓撲結(jié)構(gòu)和負載發(fā)生變化，公共耦合點PCC點的電壓將會產(chǎn)生不平衡，再加上正反饋回路的作用，電壓不平衡度將會進一步擴大，因此本方法不存在檢測盲區(qū)。

2、正常工作情況下，電壓不平衡度的值極小，因此對電能質(zhì)量不會造成影響。

3、本方法是通過計算PCC點處的電壓不平衡度來判斷孤島的發(fā)生，與傳統(tǒng)的檢測方法相比，不需要系統(tǒng)進入故障運行區(qū)域，在系統(tǒng)允許的正常工作范圍之內(nèi)就能檢測出孤島的發(fā)生，能夠有效地保護系統(tǒng)設備與本地負載。

4、本方法加入了偽孤島判定條件，能夠有效地避免在偽孤島情況下的誤操作。

附圖說明

圖1是標準孤島檢測系統(tǒng)主電路拓撲結(jié)構(gòu)。

圖2是基于有功電流-電壓不平衡度正反饋檢測方法的逆變器并網(wǎng)控制框圖。

圖3是基于解耦的正負序分離方法的控制框圖。