[發明專利]適用于集群分布式光伏系統的孤島檢測方法

有效

• 申請號: 201610179385.1
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105743122B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 陳銘;沈海平;湯錚;崔國華;王璟;顧江;邱巍;李立;董震威;張之豪
• 申請（專利權）人: 江蘇省電力公司無錫供電公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G01R31/00;H02S50/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;韓鳳

1.適用于集群分布式光伏系統的孤島檢測方法，所述集群分布式光伏系統包括多組分布式光伏發電設備以及后臺監控；其特征是：步驟一，首先直接接受后臺監控有關孤島跳閘信號請求；步驟二，測量分布式光伏系統公共連接點處的電能質量是否滿足孤島描述；步驟三，根據電能質量水平選定主動擾動判據，檢測輸出有功或無功功率的變化、公共連接點處電壓或頻率的變化，或者負荷吸收有功和無功、負荷電壓的變化來判斷孤島狀態；根據指標是否大于設定的閾值來確定系統是否發生孤島狀態；

其中，步驟一中，集群分布式光伏發電設備組成一個區域性通訊系統和能量交互系統，集群內部每臺光伏發電設備獨立運行，且受后臺監控；系統后臺開放孤島保護權限，主動對分布式光伏發電設備發出干預信號，或者由維護人員主動控制孤島保護，提前關閉光伏發電設備，防止孤島保護引起不可控的脈沖性沖擊；分布式光伏設備通過后臺通信監控系統，主動檢測電網主動的干預信號或被動的跳閘信號，即時響應跳閘；

其中，步驟二中，利用分布式光伏發電設備的硬件結構，檢測公共連接點處電能質量是否滿足國標，然后響應孤島效應保護措施；基于獨立的分布式光伏發電設備包括：依次連接的逆變單元、濾波器、斷路器，濾波器的輸出再依次連接檢測單元、控制器，控制器的輸出連接逆變單元的控制端；光伏電池板通過逆變單元、濾波器、斷路器，將光伏能量轉換為與電網匹配的電能形式；借助逆變單元利用PWM變換，將光伏電池板直流電轉換為交流電，經濾波器變換為工頻交流電；分布式光伏發電設備具有獨立的斷路器，在設備檢測到孤島運行時能夠提供脫扣或短路保護；所述檢測單元用于檢測公共連接點處的電壓、電流、頻率分量，所述控制器計算、存儲數據，利用智能算法控制分布式光伏發電設備運行，同時與后臺通訊，上傳本地工作狀況，同時接受后臺控制命令；

其中，步驟三中，為防止分布式電源輸出功率與本地負荷需求功率相平衡，需要通過主動擾動進行判斷孤島狀態；系統檢測公共連接點處電壓值、電流值、電壓相位變化或頻率變化，利用傅里葉變換，經過d-q坐標變換將交流控制量變換為直流控制量，然后將數據存儲在本地存儲單元，同時調用擾動算法：系統首先通過直接測量分布式電源輸出有功或無功功率的變化、公共連接點處電壓或頻率的變化，來判斷孤島狀態；孤島后的公共連接點處電壓和頻率都會發生變化，且不匹配程度越大，電壓和頻率變化越大；根據指標是否大于設定的閾值來確定系統是否發生孤島狀態；若實際檢測到孤島現象，重新啟動學習算法用來確認閾值的合理性；

其中，電能質量評價以換算后的加權平均值作為評價標準，同時設置約束條件，突變大的量需要再增加不可靠系數值，以最小值作為穩態，優先作為擾動選擇量；

首先，利用采樣電路，采集PCC處的電壓分量U、電流分量I、頻率分量f，利用傅里葉變換分解，求出基波電壓U_n、基波電流I_n，并計算電壓偏差電流偏差諧波含量U_THD,I_THD，頻率偏差提出如下定義：

電壓穩定性評價τ_U＝δU×k₁+U_THD×k₂

電流穩定性評價τ₁＝δI×k₃＋I_THD×k₄

頻率穩定性評價τ_f＝δf×k₅

功率穩定性評價

其中，{k₁，k₂，k₃，k₄，k₅}為評價系數，{k₁，k₂，k₃，k₄，k₅}的符號跟隨乘積項；

評價系數{k₁，k₂，k₃，k₄，k₅}調試及取值確定方法，在調試初期按照如下兩步進行：

第一步，電壓、電流偏差及諧波分量取國標規定電壓、電流、頻率電能質量限制值，作為常量帶入穩定性評價公式，同時令

第二步，令穩定性評價取值相互相等，求取出系數{k₁，k₂，k₃，k₄，k₅}；

最后，計算20個周波穩定性評價τ_U，τ_I，τ_f，τ_s，對每個穩定性評價量求取平均值，選擇最小穩定性評價量作為穩定運行量，該穩定運行量作為主動擾動量進入控制流程；

系統以穩定的電能質量作為擾動量，分別為電壓△u，電流△i，頻率△f，同時該擾動量作為擾動算法選擇依據；

擾動量為電壓時，對應鎖相環控制算法或Sandia電壓偏移檢測法，使電壓的相位產生偏移，從而檢測孤島效應；

擾動量為電流時，對應無功功率擾動算法，通過測量電壓和頻率的變化來檢測孤島效應；

擾動量為頻率時，對應頻率突變算法，頻率按照預先設置的模式振動，通過檢測頻率的變化是否符合預先設置來檢測孤島效應。

2.如權利要求1所述適用于集群分布式光伏系統的孤島檢測方法，其特征是：步驟一中所述干預信號來自于負荷開關或者繼電器的狀態反饋信號。