[發明專利]一種三相并網逆變器的孤島檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201310628876.6
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103630782A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 戴國峰;廖小俊;舒成維;吳招米;李世軍;袁帥
• 申請（專利權）人: 江蘇兆伏新能源有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 李艷;孫仿衛

技術領域

本發明涉及孤島檢測領域，尤其涉及一種基于無功擾動的三相并網逆變器的孤島檢測方法及裝置。

背景技術

太陽能、風能、燃料電池等新能源并網發電系統接入公共電網時，公共電網停止供電后太陽能、風能、燃料電池等新能源并網發電系統的存在，使電網停電區的部分線路仍維持帶電狀態，形成自給電力供應的孤島。在孤島狀態下電力公司就失去對線路電壓、頻率的控制，進而會帶來一系列的安全隱患及事故糾紛。

為此，需要對孤島狀態進行快速、有效的檢測，以消除非計劃孤島運行可能產生的危害。

在檢測單相或兩相孤島時，可通過向逆變器的輸出電流注入無功電流以檢測并網點的相位角變化來判斷。但該方法并不能判斷出三相孤島狀態。基于三相孤島狀態時，系統頻率會發生偏移，可采用頻率偏移方式來判斷系統三相孤島狀態，但當系統發生單相、兩相孤島故障，系統頻率不會發生偏移。然而，在實際三相并網逆變器中，系統可能發生單相、兩相以及三相孤島故障，系統只能判斷出單相、兩相孤島或只能判斷出三相孤島對孤島的檢測是不夠的。因此，需要開發一種能檢測單相、兩相和三相孤島的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三相并網逆變器的孤島檢測方法及裝置，以快速準確的檢測出孤島狀態。

基于上述目的，本發明實施例提供了一種三相并網逆變器的孤島檢測方法，包括如下步驟：

a、向逆變器的輸出電流上注入無功電流；所述無功電流包括周期性的無功電流I_q1和I_q2，其中I_q2=I_d*(F-FN)*K,I_d為逆變器發出的有功電流分量，F為并網點所檢測到三相電壓頻率的平均值，F_N為電網頻率的額定值，K為比例系數;

b、分別滑動平均計算每個擾動周期的正半軸和負半軸的三相電網電壓的每兩相之間的相位角；

c、計算當前半軸與上一半軸的三相電網電壓的每兩相之間的相位角的變化量；

d、計算所述當前半軸與所述上一半軸的無功電流I_q1的變化量；

e、判斷當前半軸與上一半軸的三相電網電壓的每兩相之間的相位角的變化量是否滿足第一個相位角的變化量與所述無功電流I_q1的變化量成正比且方向相同，第二個相位角的變化量與所述無功電流I_q1的變化量成正比且方向相反，第三個相位角的變化量不受所述無功電流I_q1的影響；若滿足，則確定發生單相或兩相孤島；

f、計算并網點的三相電壓頻率情況，判斷三相電壓頻率是否超過預設的電壓頻率閥值；

g、若超過，則確定為三相孤島；若沒有超過，則計算并網點處的三相電壓頻率的平均值F，以計算對應的I_q2。

優選的，所述方法還包括：

當確定發生單相或兩相孤島后，若判斷到所述第一相位角的變化量：所述無功電流I_q1的變化量=1:1且所述第二相位角的變化量：所述無功電流I_q1的變化量=-1:1，則為單相孤島，并且孤島相位為所述第一相位角和所述第二相位角各自對應的兩相的共同擁有相；

若判斷到所述第一相位角的變化量：所述無功電流I_q1的變化量=2:1且所述第二相位角的變化量：所述無功電流I_q1的變化量=-2:1，則為兩相孤島，并且孤島相位為所述第一相位角和所述第二相位角各自對應的兩相的共同擁有相以外的其他兩相。

優選的，，以所述當前半軸與所述上一半軸的每兩相之間的相位角的變化量作為所述當前半軸所在的擾動周期的下一個擾動周期要注入的無功電流I_q1的正反饋。

優選的，，所述無功電流為所述逆變器的輸出電流的1%。

優選的，，所述方法通過系統過零點中斷，實現三相電網電壓的每相電壓的相位捕獲，以計算每兩相之間的相位角。

本發明還提供了一種三相并網逆變器的孤島檢測裝置，裝置包括：

無功電流注入單元，用于向逆變器的輸出電流上注入無功電流；所述無功電流包括周期性的無功電流I_q1和I_q2，其中I_q2=I_d*(F-FN)*K,I_d為逆變器發出的有功電流分量，F為并網點所檢測到三相電壓頻率的平均值，F_N為電網頻率的額定值，K為比例系數；