[實用新型]一種用于微電網發電系統的孤島檢測電路

有效

• 申請號: 201521094132.1
• 申請日: 2015-12-26
• 公開（公告）號: CN205355824U
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 張建興
• 申請（專利權）人: 江蘇方程電力科技有限公司;江蘇方程新能源科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G01R31/00
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所(普通合伙) 32210
• 代理人: 唐紉蘭;陳強

技術領域

本實用新型涉及一種孤島檢測電路，尤其是涉及一種用于在主電網斷電時對處于孤島狀態的微電網進行檢測并及時將其斷開的電路，屬于電力電子以及自動化控制技術領域。

背景技術

孤島現象，是指微電網與主電網并網運行時，當主電網意外中斷供電，微電網發電系統未能及時檢測出停電狀態而不能迅速將其自身切離主電網網絡，從而形成的一個由微電網發電系統向周圍負載供電的一種電力公司無法掌控的自給供電現象（狀態）。

當系統處于孤島狀態時，由于主電網不能控制孤島中的電壓和頻率，從而可能損壞配電設備和用戶設備，干擾主電網的正常合閘，甚至可能威脅線路檢修人員的人身安全。

當微電網發電系統并網運行過程中，本地負載所消耗的視在功率來自主電網和微電網發電系統，三者相互平衡，詳見如下公式：

；

其中：

為本地負載消耗的視在功率（）；

為主電網輸出的視在功率（）；

為微電網發電系統輸出的視在功率（）;

當電網發生故障時，電網停止向負載供電，即此刻;

(1)若本地負載需要的有功功率、無功功率與微電網發電系統輸出的有功功率、無功功率不一致，那么，勢必引起電能質量參數的變化，以頻率來表征,見如下公式：

(2)若本地負載需要的有功功率、無功功率與微電網發電系統輸出的有功功率、無功功率相同，則耦合結點處的電壓及其頻率仍將維持在正常范圍內;發電系統如果無法檢測到主電網失電等情況，系統將處于孤島狀態。現有孤島檢測技術主要有三種方法：

(1)基于通信的孤島檢測方法。

(2)基于系統輸出的檢測方法，包含無源檢測（被動）和有源檢測（主動）。

(3)基于同步發電機的檢測方法

上述現有技術存在如下問題：

(1)微電網運行環境復雜，不同環境的孤島狀態指標差異較大。孤島檢測設置的閾值不能適應所有的工況。若電網三相電壓和負載不對稱，各個檢測指標存在檢測誤差。當系統有多個發電系統時，注入的各干擾信號可能相互沖突，影響系統正常運行。

(2)微電網孤島檢測方法需要減少檢測盲區，兼顧電能質量要求。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種對孤島狀態能夠及時進行檢測并進行控制的用于微電網發電系統的孤島檢測電路，本實用新型能夠在電網斷開時對微電網進行快速檢測，并具有較強的抗干擾能力，不會因為強電磁干擾環境導致采樣誤差；將對電網電能質量的負面影響降至最低。

本實用新型的目的是這樣實現的：

一種用于微電網發電系統的孤島檢測電路，其特征在于：所述檢測電路包含有從主電網進行取樣的采樣電路，所述采樣電路將采樣信號經隔離電路、濾波電路、波形轉換電路和光耦隔離電路后輸入DSP處理器，經DSP處理器處理后通過PWM驅動器發出的SVPWM信號驅動IGBT逆變器，且微電網發電接入設備經直流斬波單元、儲能單元、功率單元和EMI濾波電路、斷路器后連接至主電網上。

本實用新型一種用于微電網發電系統的孤島檢測電路，所述采樣電路為電壓采用電路，電阻一端接入火線，另一端接入零線。

本實用新型一種用于微電網發電系統的孤島檢測電路，所述隔離電路包含有隔離變壓器PTA，采樣電路的采樣信號輸入隔離變壓器PTA的初級線圈，隔離變壓器PTA的次級線圈上串接有采樣電阻R10，且隔離變壓器PTA的次級線圈一端接地，另一端輸出信號UAcap。

本實用新型一種用于微電網發電系統的孤島檢測電路，所述隔離變壓器PTA的次級線圈接地端接入的是系統模擬地。

本實用新型一種用于微電網發電系統的孤島檢測電路，所述波形轉換電路包含有運算放大器，運算放大器的反相輸入端接地，運算放大器的正相輸入端經傳遞電阻接入輸入信號，且傳遞電阻對地連接有濾波電容；所述運算放大器的輸出端上對+5V高電平設置有上拉電阻。

本實用新型一種用于微電網發電系統的孤島檢測電路的控制方法為，步驟1、通過采樣電路獲取電網上一周期的無功電流量；

步驟2、對電網側進行采樣，獲取當前電流、電壓值，并利用傅里葉變換獲取當前電流、電壓的均方根值Um、Im；并同時計算出其各自的諧波含量Uthd、Ithd；此時定義總諧波含量參數；此時獲得Uthd、Ithd和Tthd三組數值，定義k=Uthd+Ithd+Tthd；

當k∈[0,2%]時，m為低幅擾動，m的取值為{}；

當k∈(2%,6%]時，m為中幅擾動，m的取值為{}；