[發明專利]用于光伏發電并網逆變器集群系統的孤島檢測方法

有效

• 申請號: 201410117077.7
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103941118B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 雷鳴宇;楊子龍;王一波;許洪華
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;H02J3/38
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種適用于并網逆變器集群系統的檢測方法。

背景技術

孤島是指光伏并網發電系統中，由于故障或檢修導致電網斷電，而光伏發電系統并未停止向本地負載供電，形成一個供電孤島的現象。孤島的發生會對檢修人員的安全及電網的穩定運行造成巨大隱患，因此研究微網的孤島檢測技術具有重要的現實意義。近年來，光伏發電系統逐漸向高密度、多接入點方向發展，傳統孤島檢測方法，尤其是主動式方法的有效性受到新的挑戰，適用于光伏并網逆變器集群系統的孤島檢測技術成為了當前研究的熱點。

滑模頻率漂移法（SMS）是一種具有正反饋效果的主動式本地孤島檢測方法，滑模頻率漂移法的基本原理是逆變器控制輸出電流與并網點電壓同頻率，但是超前電壓一個恒定的相位：

θSMS=θmsin(π2·fPCC-f0fm-f0)]]>

其中，θ_m為最大相位偏移，f_PCC為逆變器并網點電壓頻率，f₀為電網額定頻率50Hz，f_m為產生最大相位偏移θ_m時的頻率。當光伏逆變器并網運行時，θ_SMS＝0，電流與電壓之間沒有相位差，系統并網點頻率也不會發生變化；一旦發生孤島，逆變器集群系統頻率不再受電網鉗制，由于滑模頻率法的正反饋作用，并網點頻率最終會超出設定閾值，可以檢測到孤島現象的發生。

多接入點的逆變器集群系統分布較為分散，各臺逆變器與并網點之間的線路阻抗不能忽略，此時，逆變器采集到的出口電壓與并網點電壓之間存在相位差，導致逆變器在模頻率漂移法作用下輸出的電流相位偏離理論值，當線路阻抗導致的電流相位差與θ_SMS方向相反時，會造成模頻率漂移法（SMS）的正反饋作用降低，影響孤島檢測的有效性。其中影響最嚴重的情況為逆變器集群系統并網點電壓與電流之間相位差等于負載的相角，孤島內部功率完全匹配，以純阻性負載情況為例，如圖2所示是兩臺逆變器并聯運行情況下存在線路阻抗時的系統結構，當負載為純阻性時，線路阻抗導致滑模頻率漂移法失效時的并網點電壓和電流波形如圖3所示。

圖4所示為傳統滑模頻率漂移法在線路阻抗不能忽略的逆變器集群系統中的檢測盲區的分析，對于發生孤島后系統頻率f下降的情況，θ_SMS<0，電流相位應滯后于并網點電壓，此時線路阻抗會造成θ_SMS受抵消，檢測盲區加大；如果孤島發生后θ_SMS>0，線路阻抗造成的相位誤差與θ_SMS同方向，則檢測盲區減小，線路阻抗不會降低孤島檢測的有效性。綜合來看，由于系統線路阻抗會造成傳統SMS方法的檢測盲區發生偏移，而孤島發生后頻率上升或下降是隨機的，因此對于某一特定系統，無法判斷傳統SMS方法是否有效，降低了孤島檢測的可靠性。

發明內容

本發明的目的是克服現有滑模頻率漂移法應用于逆變器集群系統中時，線路阻抗造成孤島檢測方法有效性降低的缺點，提出一種適用于并網逆變器集群系統孤島檢測的新方法。本發明能夠有效減小系統線路阻抗不能忽略情況下的孤島檢測盲區，提高反應速度。