[發明專利]一種帶有接地變壓器單相斷電的檢測方法

有效

• 申請號: 201811235346.4
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109100616B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 張玉林;任永保;王光希;李世華;徐錫軍;黃佳佳
• 申請（專利權）人: 上海正泰電源系統有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發明涉及一種帶有接地變壓器單相斷電的檢測方法，由所述接地變壓器組成的發電系統包括所述接地變壓器、MVT、斷電裝置，接地變壓器、并網逆變器和斷電裝置接入MVT的低壓側，MVT的高壓側接斷電裝置后并入電網。本發明解決了傳統防孤島AI算法在含接地變壓器系統的電網單相斷電時并網逆變器無法保護或保護后重復連接問題，完善和豐富了AI算法內容，減小了新能源并網發電運行風險，提高了系統安全運行的可靠性。可在三相并網光伏逆變系統、風力發電并網系統、儲能系統等領域得到廣泛應用。

技術領域

本發明應用于新能源并網發電技術領域，特別針對含接地變壓器GT(GroundingTranformer)，中壓變壓器MVT(Medium Voltage Transformer)和并網逆變器組成的分布式發電系統，通過對電網電壓總諧波THDv(Voltage Total Harmonic Distortion)變化識別電網是否發生單相斷電。

背景技術

三相四線制配電系統廣泛應用于辦公大樓、大型商廈以及現代化工廠，這些建筑中存在大量計算機、辦公自動化設備、變頻空調、大型顯示屏幕、不間斷電源等非線性用電設備。大部分設備工作時都會在電網中產生大量的諧波，從而對電力系統造成污染。調查發現，這些非線性設備存在大量的零序性3次諧波電流。由于其三相電流幅值大小、初始相位均相同，在中性線上產生疊加會產生諸如中性線過載、過熱甚至火災事故，以及產生電磁干擾、影響供電電壓質量、降低功率因數、降低變壓器及電器設備的使用壽命等問題。

接地變壓器可以很好地解決以上零序性3次諧波問題，具有成本低、高可靠性、電路簡單無復雜控制、無容性器件、不會與系統產生諧振等優點。目前，在國外已有廣泛應用，國內也有部分電網公司、供電公司、高校等使用和研究此類產品。但接地變壓器與并網逆變器在一起工作時，當配電網(如Delta–Wye和Wye-Wye型MVT)三相中某一相斷電時，并網逆變器因無別識別斷電會會繼續向電網輸送能量(如圖1所示)，增加電網檢修、設備安裝等相關人員觸電安全事故概率以及影響配電系統上的保護開關動作程序。

如圖1所示的典型的GT,MVT和并網逆變器組成的發電系統包括并網逆變器INVERTER，本地負載Local Load，接地變壓器，中壓變壓器，并網逆變器，斷電裝置KK1、KK2。并網逆變器的工作原理是將太陽能、風能等產生的電轉化成交流電通過接地變壓器、MVT等饋送給交流電網。并網逆變器在正常情況下工作時，KK1和KK2均處于閉合狀態，但并網逆變器在實際并網過程，KK1或者KK2因檢修或故障等原因，可能會斷開，并網逆變器饋入電網的能量會跟本地負載形成不穩定的電壓和頻率，如同一個孤島，因此并網逆變器需要有防孤島AI算法對這種狀況進行識別。如果沒有接地變壓器，傳統AI算法會立即識別出電網存在斷相問題，并網逆變器停止向電網饋電。但是有了接地變壓器后，在單相斷電后，另外正常的兩相電壓會由接地變壓器磁場，在故障相耦合形成一個很強的電壓，因此并網逆變器并網端口的電網電壓頻率、幅值、相位均不發生變化，這樣導致傳統AI算法失靈。而且即便是識別出這種故障能夠及時脫網，但脫網狀態的逆變器偵測到的電網電壓依舊在正常范圍，逆變器會重新反復并網并會向故障電網饋入能量，因而這是不徹底的孤島偵測算法，對電網設備和操作人員會帶來嚴重安全風險。

傳統AI算法主要由以下幾種方法：

第一種方法：被動的檢測公共耦合點的電壓電流等電參量變化，通過檢測電網電壓的過欠壓、過欠頻實現。但是，當負載等效為RLC負載時，發生孤島后，逆變器所采到的電網電壓及頻率由負載決定。電壓和頻率在逆變器輸出有功功率和無功功率完全匹配的情況下，負載的諧振頻率為50Hz。如果不施加擾動，電壓和頻率與電網斷開前后沒有發生變化，這樣將不會觸發過欠壓、過欠頻保護，檢測不出是否形成了孤島。