[發明專利]基于主動頻率偏移和電壓幅值變化的復合型孤島檢測方法

有效

• 申請號: 201410550313.4
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104267315A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 侯梅毅;李瑩;朱國防;馮晗;劉世嶺;王浩之
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;H02S50/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本發明涉及分布式發電系統檢測技術領域，尤其涉及一種光伏發電并網系統的基于主動頻率偏移和電壓幅值變化的復合型孤島檢測方法。

背景技術

光伏發電已成為當前國內外的研究熱點，由于其具有無污染、穩定性好、安裝方便等優點受到廣泛重視。分布式光伏接入電網成為光伏發電主要的利用形式，而孤島檢測是光伏并網的核心環節。對于不同應用場合，孤島檢測方法也不同，其中主動頻率偏移法(AFD)因其操作簡單、檢測效率高等優點而被廣泛使用。

孤島現象的檢測方法根據技術特點，可以分為三大類：被動檢測方法、主動檢測方法和開關狀態監測方法。主動頻率偏移法是目前一種常見的主動擾動檢測方法。采用主動式頻移方案使其并網逆變器輸出頻率略微失真的電流，以形成一個連續改變頻率的趨勢，最終導致輸出電壓和電流超過頻率保護的界限值，從而達到反孤島效應的目的。主動頻率偏移(AFD)法的依據是孤島發生瞬間逆變器輸出功率與負載功率之間的不平衡時，會引起逆變器輸出電流頻率發生變化。

根據IEEE?Std?929-2000可知，電壓頻率在±0.5Hz范圍之內變化時，屬于正常的頻率波動，但此時頻率出現的波動說明很可能已經出現孤島效應。而在某些特殊孤島情況下，如逆變器輸出功率與負載功率很接近時(可認為功率匹配)，頻率波動會很小，幾乎不會超出主動頻率偏移(AFD)法設定的檢測閾值|Δf₁|，從而AFD法失效。而且電流頻率偏移量越大，斬波率cf越大，檢測效率會越高，但同時逆變器輸出電流波形的諧波畸變也會越大，從而對電網電能質量的影響也越大。但如果減小頻率偏移量，就會加大檢測盲區，使得孤島檢測可靠性降低，即傳統AFD法無法兼顧高檢測效率和高可靠性。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于主動頻率偏移和電壓幅值變化的復合型孤島檢測方法，將電壓幅值變化引入孤島檢測，與主動頻率偏移相結合組成復合判據，在保證較高檢測效率和較小檢測盲區的前提下，有效地降低逆變器輸出電流的諧波畸變率。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于主動頻率偏移和電壓幅值變化的復合型孤島檢測方法，它通過檢測光伏逆變器輸出電流的頻率偏移量|Δf|和公用連接點處的電壓幅值變化值ΔU來判斷光伏發電系統是否處于孤島運行狀態，具體步驟如下：

(1)獲得光伏逆變器輸出電流的頻率偏移量|Δf|和公用連接點處的電壓幅值變化量ΔU，設定電壓幅值檢測閾值為ΔU_n；

(2)設置頻率偏移檢測閾值|Δf₁|和|Δf₂|，且滿足|Δf₁|＞|Δf₂|；

(3)判斷是否發生孤島，根據光伏發電逆變器輸出電流頻率偏移量|Δf|和公共連接點處電壓的幅值變化ΔU的大小判定是否發生孤島，判據如下：

a、當|Δf|＞|Δf₁|時，采用主導檢測，根據主動頻率偏移方法判定光伏發電系統為孤島運行，其中主動頻率偏移法中斬波率cf采用如下賦值方式：

cf₀的選取取決于輸出電流總諧波畸變率THD，必須保證THD＜5％，使得頻率變化|Δf|＜|Δf₂|時不向電網注入諧波。

b、當|Δf₁|＞|Δf|＞|Δf₂|時，采用輔助檢測，如果ΔU＞ΔU_n，則判定光伏發電系統為孤島運行。

上述判據a用于孤島瞬間光伏逆變器輸出功率和負載有功功率不匹配程度較大時的情況，而判據b用于孤島后光伏逆變器和負載有功功率相匹配或不匹配程度較小時的情況，即傳統主動頻率偏移法不能檢測出的孤島狀況，通過引入電壓幅值變化量，將頻率偏移和電壓幅值變化相結合，判斷光伏發電系統是否處于孤島狀態。

所述電壓幅值變化檢測閾值ΔU_n的選取應小于孤島瞬間功率不匹配程度較小時產生的電壓幅值變化最小值；頻率偏移檢測閾值|Δf₁|的選取應大于孤島瞬間功率不匹配程度較小時引起的頻率偏移最大值；|Δf₂|的選取與靈敏度要求有關，選取的值越小靈敏度越高，即孤島檢測盲區越小。