[發明專利]用于光伏并網逆變器的低頻無功功率擾動孤島檢測方法

有效

• 申請號: 201310672084.9
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN104716651B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 劉海軍;張龍;裴慶磊;尉志勇
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網智能電網研究院;中電普瑞科技有限公司;華北電力大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于新能源技術領域，具體涉及一種用于光伏并網逆變器的低頻無功功率擾動孤島檢測方法。

背景技術

在光伏發電系統中，光伏陣列產生的直流電能經光伏并網逆變器變換成工頻交流電后并入電網，其系統簡圖見第九節技術附圖1所示。

當電網由于電氣故障或自然因素等原因中斷供電時，光伏并網發電系統仍然向周圍的負載供電，從而形成一個公用電網無法控制的自給供電孤島。當發生孤島效應時，電網無法控制孤島中的電壓和頻率，若電壓和頻率超出允許的范圍，可能會對用戶設備造成損壞；孤島效應發生時線路上仍然帶電，會對檢修人員的人身安全造成威脅，降低了電網的安全性；若負荷容量大于光伏發電系統的總容量，光伏發電系統過載運行，容易將其燒毀；斷路器的復位及自動重合閘會使主系統與孤島失步。因此，及時檢測出孤島運行狀態并將光伏并網發電系統的逆變器從PCC處斷開是很有必要的。

目前孤島檢測方法主要有被動式檢測法和主動式檢測法。

被動式孤島檢測法是利用電網斷電時逆變器輸出電壓幅值、頻率、相位等的變化進行孤島效應檢測。當并網逆變器輸出的有功功率不等于本地負載所消耗的有功功率，此時電網從有電轉換到掉電狀態時，并網逆變器輸出側電壓產生變化；當并網逆變器輸出的無功功率不等于本地負載所消耗的無功功率，此時電網從有電轉換到掉電狀態時，并網逆變器輸出側頻率產生變化。但是當并網逆變器輸出的有功功率和無功功率分別等于本地負載所消耗的有功功率和無功功率，電網從有電到掉電時，逆變器輸出側電壓幅值與頻率不變，被動式孤島檢測法將無法檢測到孤島，因此，被動式孤島檢測法存在孤島檢測盲區。

主動式孤島檢測法是對并網逆變器的輸出引入擾動，使得孤島發生后PCC點的電氣參數發生變化，從而確定孤島發生。主動孤島檢測法主要有頻率偏移法，有功功率擾動法和無功功率擾動法。頻率偏移法是通過改變逆變器輸出電流頻率的方式來檢測孤島是否發生的，這類檢測方法能夠提高檢測效率，減小檢測盲區，但這類方法對并網電能質量有一定的影響，增加并網波形諧波。有功功率擾動法是通過不斷改變逆變器輸出有功功率來檢測PCC點電壓幅值的變化來判斷孤島是否發生的，這類方法的檢測效率也較高，但對于光伏發電系統的輸出有功功率受環境因素影響較大，人為對逆變器加入有功功率擾動不僅會對光伏發電系統的輸出效率產生影響，而且會干擾MPPT控制。傳統的無功功率擾動法是通過不斷改變逆變器輸出無功功率來檢測PCC點的電壓頻率變化來判斷孤島是否發生的，這類方法檢測效率較高，但是對于大功率光伏并網逆變器而言孤島檢測的動作閾選取較難選取，而且由于大容量隔離變對于快速變化的無功功率的稀釋效應，孤島檢測的難度大大增加。

發明內容

為了能有效消除被動式孤島檢測法的檢測盲區，減小主動式孤島保護法對系統帶來的不利影響，本發明提供用于光伏并網逆變器的低頻無功功率擾動孤島檢測方法，能夠有效地檢測出大功率光伏并網逆變器的孤島現象，具有效應速度快，不注入諧波，對其他控制無影響等優點。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

本發明提供一種用于光伏并網逆變器的低頻無功功率擾動孤島檢測方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1：光伏并網逆變器輸出中加入低頻無功功率擾動；

步驟2：通過實時檢測光伏并網逆變器輸出的電壓和頻率，檢測光伏并網逆變器是否發生孤島。

所述步驟1中，基于低頻無功功率擾動孤島檢測程序初始化，光伏并網逆變器輸出中加入低頻無功功率擾動。

所述步驟2中，通過判斷電壓頻率是否出現頻率異常以及異常次數是否超過預設值，檢測光伏并網逆變器是否發生孤島。

若電壓頻率大于50.5Hz或者小于49.3Hz，則判斷出電壓頻率出現頻率異常，進而可知光伏并網逆變器發生孤島。

光伏并網逆變器發生孤島后，其啟動孤島保護，即封鎖脈沖驅動信號，斷開并網接觸器。

所述光伏并網逆變器包括控制器、LC濾波器和電壓源型換流器；所述控制器包括測量與計算單元、MPPT控制器、電壓控制單元、電流控制單元以及PWM脈沖產生單元。