[發明專利]一種集中式光伏電站孤島運行檢測方法

在審

• 申請號: 201710391641.8
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107221917A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 楊秉義;楊小兵;張立濤;李朝平;馮亞民;董博;白維祖;高建平;秦鳳斌
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團甘肅省電力設計院有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;G01R31/00
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心62100
• 代理人: 馬英

技術領域

本發明屬于集中式大型光伏電站技術領域，具體涉及大型光伏電站孤島運行的檢測方法。（本文所述集中式大型光伏電站指總裝機容量大于20MW）。

背景技術

光伏電站孤島運行是指當光伏電站與電力系統主網斷開后，光伏電站形成一個孤島并能維持功率或電壓輸出運行的一種現象。

國家標準《光伏發電站設計規范》（GB 50797-2012）9.3.4條規定：對于大型光伏電站，公用電網繼電保護裝置必須保障公用電網故障時切除光伏電站，光伏電站可不設置防孤島保護。

國家電網公司標準《光伏電站接入電網技術規定》(Q/GDW617-2011) 8.2.2條規定：對于大型光伏電站，公用電網繼電保護裝置必須保障公用電網故障時切除光伏電站，光伏電站可不設置防孤島保護。

光伏逆變器廠家均承諾逆變器可以有效地防止孤島運行的發生。但是，當光伏電站并聯逆變器支路較多時，其孤島運行情況仍然存在。

目前，光伏電站的孤島防范作用是靠逆變器自身孤島防范功能實現的。逆變器防范功能是通過電力逆變器定時產生干擾信號，觀察電網是否受到影響作為判斷依據。

現階段光伏逆變器孤島保護功能是針對單一逆變器單元設計的，在單一逆變器單元運行情況下具有防范孤島運行作用。

在實際運行中光伏電站與電力系統主網斷開后（圖1中開關K1或K2斷開），光伏電站便進入孤島運行狀態。

孤島運行時逆變器輸出電壓及頻率出現異常，用電設備因電壓、頻率突然升高而造成損毀。（甘肅金昌某光伏電站2014年就因為孤島運行使得所用電壓不穩而將控制室后臺電腦燒毀的實例。其孤島運行電壓波形見圖2，圖3）

現有逆變器自身孤島檢測方法存在局限性，無法檢測出多支路并網逆變器的孤島運行狀態。

當光伏電站和主電網斷開后，單個逆變器的孤島防范功能將無法起到電站的孤島保護作用。

發明內容

本發明提出基于電壓、頻率、過激磁電氣量異常的一種有效檢測方法，在多饋線并網線路斷開情況下發生孤島運行情況均能夠有效檢測出孤島運行并通過邏輯判據跳閘，及時消除孤島現象。

本發明成果實現的技術方案如下：

一種集中式光伏電站孤島運行檢測方法，選取有共性的電壓、頻率、過激磁三個電氣量作為判別異常的一種檢測方法，具體通過以下步驟實現：

步驟1：選定電壓和并網開關位置信號作為輸入量；

步驟2：當并網開關斷開時，計算電壓幅值、頻率、過激磁；

判別公式如下：

（1）；

（2）；

（3）

其中：為電壓有效值，為頻率有效值，為額定電壓，為額定頻率，為電壓整定值，為頻率整定值，為過激磁倍數，為電壓標幺值，為頻率標幺值。

步驟3：判別公式（1）、（2）、（3），其中任何一個判別公式成立，則可判定孤島運行情況發生。

將所述步驟3中判別公式（1）、（2）、（3）擴展至保護跳閘邏輯中，延時0.1s，發出跳閘命令，開關跳閘，孤島運行現象消除。

本發明立足電氣量異常的孤島檢測治理方法，主要有以下優點：

檢測多個電氣量，提高檢測結果的準確性；

判據邏輯計算簡易，易于實現；

在光伏電站孤島運行時快速跳閘，防范孤島運行。

本發明原理簡單，適用范圍較廣。在多饋線并網線路斷開情況下發生孤島運行情況均能夠有效檢測出孤島運行并通過邏輯判據跳閘，及時消除孤島現象。

附圖說明

圖1為集中式大型光伏電站電氣主接線圖；

圖2為光伏電站孤島運行電壓及電流波形圖；

圖3為光伏電站孤島運行電壓波形圖；

圖4為50MW并網光伏發電系統仿真模型主電路圖；

圖5為50MW并網光伏發電系統孤島運行等效電路圖；

圖6為MATLAB仿真光伏電站孤島運行箱變電流波形圖；

圖7為MATLAB仿真光伏電站孤島運行箱變電壓波形圖；

圖8為孤島運行保護邏輯圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作出進一步詳細說明。

光伏電站逆變器支路經箱變升壓至35kV交流電后匯接到35kV母線上，經35kV線路或主變壓器升壓至110kV送入電力系統主網并網。并網線路發生故障，開關K1或K2跳閘，短時間內，各條逆變器支路不能迅速斷開，35kV光伏饋線上的逆變器支路斷續運行并輸出電能，通過35kV母線彼此往返充放電，形成孤島效應。具體并網接線方式見圖1。