[發明專利]一種區分孤島現象與網側電壓暫態擾動現象的方法

有效

• 申請號: 202011031682.4
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112290585B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 于淼;趙禹燦;孫銘徽;孫福壽;姜旭;宋曉喆;丁浩;劉家巖;王鼎;葛路明;陳寧;曲立楠
• 申請（專利權）人: 浙江大學;國網吉林省電力有限公司;中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01;G01R31/08;G01R23/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明提出了一種區分孤島現象與網側電壓暫態擾動現象的方法，適用于光伏并網系統故障檢測技術。該方法以不同故障前后諧波電壓的變化特性為主要依據，綜合考慮了主電網背景諧波和頻譜泄漏對諧波檢測的影響。本發明具體給出了諧波電壓閾值的整定公式，可以有效區分孤島現象和電壓暫態擾動現象，不受頻譜泄漏和主電網背景諧波的干擾，具有切實可行性。

技術領域

本發明涉及一種區分孤島現象與網側電壓暫態擾動現象的方法，屬于新能源領域中的故障檢測技術。

背景技術

(1)區分孤島現象與電壓暫態擾動現象的必要性

光伏并網系統在運行故障時會出現電壓跌落現象，造成這種現象的原因有兩種，其一是網側短路器斷開造成系統處于孤島狀態，其二是系統仍然處于并網狀態而網側電壓由于其他原因出現了暫態擾動。根據GB/T 19964－2012、IEEE Std.1547.1－2020等國內外標準(參考文獻[1-9])的規定，當檢測到公共耦合點(point of common coupling，PCC)電壓跌落后，系統需要執行孤島保護和低電壓穿越兩種操作，其中孤島保護要求系統在2s內解列以保證人員設備安全，低電壓穿越則要求系統保持2s不脫網以維持電壓與頻率的穩定。然而，當光伏并網系統處于孤島狀態時，執行低電壓穿越操作不僅會影響孤島檢測效果，而且還會對設備與人員造成傷害；而當網側電壓發生暫態擾動時，執行孤島保護的停機動作會使低電壓穿越失敗(參考文獻[10])。

為了避免這一矛盾，光伏并網系統需要對電壓暫態擾動與孤島狀態進行準確而快速的區分，以實現同時進行低電壓穿越與孤島檢測操作的目的。參考文獻[11]根據故障前后公共耦合點(PCC)阻抗特性的不同來區分孤島現象和電壓暫態擾動現象，但是需要外加1.5次諧波源來測取諧波阻抗，不僅成本高，還會對電能質量產生影響。參考文獻[12]把低電壓持續的時間作為區分孤島現象和電壓暫態擾動的依據，這并不完全符合并網準則的要求。

(2)頻譜泄漏對故障檢測的影響

頻譜泄漏是指信號頻譜中各譜線之間相互影響，使測量結果偏離實際值，同時在譜線兩側其他頻率點上出現一些幅值較小的假譜。簡單來說，造成頻譜泄漏的原因是采樣頻率不是信號頻率的整數倍，造成周期采樣信號的相位在始端和終端不連續(參考文獻[13])。例如，假設網側電壓暫態擾動以后系統頻率由50Hz變為49.5Hz且穩定，此時系統中的100Hz諧波幅值是接近于0的，但事實上，以現有諧波分析技術所得到的諧波譜線中依然會存在100Hz諧波。這是因為“幅值較大的49.5Hz間諧波”的存在干擾了對“幅值為0的50Hz基波”的2次諧波的檢測，造成了頻譜泄漏。

頻譜泄漏在電力檢測中是普遍存在的，國內外學者通過各種技術來抑制頻譜泄漏現象，但目前仍舊無法完全消除。

參考文獻

[1]中國國家標準化委員會.光伏電站接入電力系統技術規定:GB/T 19964－2012[S].北京:中國標準出版社,2012.

[2]IEEE standard for interconnecting distributed resources withelectric power systems:IEEE Std 1547.1－2020[S].2020.

[3]IEEE recommended practice for utility interface of photovoltaic(PV)systems:IEEE Std 929－2000[S].2000.

[4]中國國家標準化委員會.分布式電源并網要求:GB/T 33593-2017[S].北京:中國標準出版社,2017.

[5]中國國家標準化委員會.光伏發電系統接入配電網技術規定:GB/T 29319-2012[S].北京:中國標準出版社,2012.