[發明專利]一種自適應的孤島檢測方法及其中的容性負載判定方法

有效

• 申請號: 201810444136.X
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN108680822B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 王海祥;陸煜斌;鄭李明
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

一種自適應的孤島檢測方法及其中的容性負載判定方法，步驟1，開始檢測判斷是否為容性負載，若是容性負載則采用主動頻率偏移法進行檢測，若不是容性負載則采用主動電流擾動法進行檢測；若是容性負載則采用主動頻率偏移法進行檢測累計檢測t1，若檢測結果為否重新采用主動頻率偏移法進行檢測，若是則采用主動電流擾動法進行檢測直至檢測出孤島，結束整個流程；若不是容性負載則采用主動電流擾動法進行檢測進行檢測累計檢測t2，若檢測結果為否重新采用主動電流擾動法進行檢測，若是則采用主動頻率偏移法進行檢測直至波形擾動消失，結束整個流程。本發明以主動頻率偏移法和電流擾動法為基礎，將這兩種方法相結合，進行自適應檢測。

技術領域

本發明涉及光伏發電系統孤島檢測領域，特別是涉及一種自適應的孤島檢測方法及其中的容性負載判定方法。

背景技術

隨著光伏發電的發展，人們對于孤島問題越來越重視。孤島現象（Islanding）是指電網斷電時，分布式電源仍向本地負載供電，從而形成一個公共電網系統無法控制的自給供電孤島。孤島現象可能對整個配電網的系統設備及用戶端的設備造成不利的影響，例如：對電力公司輸電線路維修人員的安全危害；電力孤島區域所發生的供電電壓與頻率的不穩定現象；當電力公司供電恢復時所造成的相位不同步問題等等。已有的孤島效應的檢測方法分為很多種，按照檢測位置分可分為兩類，一類是電網端檢測，另一類是逆變端檢測。而逆變端檢測又可以分為兩類，一類是被動式檢測，一類是主動式檢測。

主動式檢測方法的基本原理是周期性的主動給電網一個固定信號，這個信號可以是頻率，可以是幅值等，這就相當于周期性的給電網一個固定的擾動，雖然可能會產生諧波，影響電能質量，但由于電網的鉗制作用，這些影響基本可以忽略不計。當電網出現故障時，電網系統形成孤島效應以后，這些擾動就會迅速疊加，從而使幅值或者頻率超過并網的允許范圍，從而觸發孤島效應的保護，最終保護整個電路系統。這些主動檢測方法主要包括：主動頻率偏移法（AFD）、頻率突變檢測法（FJD）、自動相位偏移法（APS）等。

其中主動頻率偏移法如圖6所示其原理是通過鎖相模塊實時確定Pcc電壓的頻率和相位，作為依據來調整光伏并網系統的給定信號頻率，使逆變器輸出電流的頻率比Pcc電壓頻率略高（略低時原理相同）。若電流半波己完成而電壓未到過零點，則強制給定電流為零，直到電網電壓到達零點，給定電流才開始下一個半波。在電網正常時，Pcc電壓受電網電壓鉗制而保持不變；并網系統失去電網電壓鉗制時，Pcc電壓將由逆變器輸出電流與本地負載特性共同決定，Pcc電壓的頻率受給定電流頻率偏移的影響而逐漸偏離工頻，最終超出設定閾值，系統就可以判定發生了孤島。

主動偏移法每次的偏移量為固定值，當輸出電流過零后將保持時間不變，直至電壓過零開始下半個周期。截斷系數為與電壓半周期的比值,為電壓周期0.02s。忽略輸出電流諧波成分，孤島發生后逆變器第m個周期輸出電流可表示為式（1）：

(1);

主動頻率偏移的優點是只需要對電流波形產生畸變，容易實現，而且盲區比被動檢測小很多，對于純電阻負載，更是能達到沒有盲區的程度。缺點是對于容性負載，其小于零的阻抗角會抵消掉頻率偏移法帶來的相位超前影響，形成盲區。

其中主動電流擾動法如圖7所示其基本原理是周期性的對逆變器的電流幅值進行一個固定值的擾動，在添加干擾信號時，電流的參考信號為正弦信號和干擾信號的差，表示正弦波和干擾信號的差值，如式（2）所示：

(2);

而這電流幅值會對Pcc產生電壓差，然后經過PI和脈沖發生器部分，最后作為調制波給逆變器的控制極，從而使逆變器輸出正弦波。由于在系統正常運行時，系統容量為無限大，這些細微的擾動就可以直接忽略不計，但如果出現了孤島效應以后，Pcc電壓就由電流和負載決定，這時候由于擾動的存在，電壓的幅值就會超過系統規定的值，從而系統就能夠主動判定孤島效應的發生。