基于相位突變和主動(dòng)頻率偏移相結(jié)合的孤島檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于大規(guī)模新能源集中并網(wǎng)的防孤島保護(hù)領(lǐng)域的一種基于相位突變和主動(dòng)頻率偏移相結(jié)合的孤島檢測(cè)方法。該方法為：1)檢測(cè)逆變器并網(wǎng)輸出電流與公共耦合點(diǎn)電壓的相位差公共耦合點(diǎn)電壓的頻率f；2)判斷是否大于若大于執(zhí)行5)，否則返回1)；判斷f小于fmin或大于fmax是否成立，若成立執(zhí)行5)，否則執(zhí)行3)；3)每周期用主動(dòng)頻率偏移技術(shù)給逆變器并網(wǎng)輸出電流添加頻率擾動(dòng)，檢測(cè)公共耦合點(diǎn)電壓的頻率f’；4)判斷f’是否大于fmax，如果是，則進(jìn)行5)，否則返回1)；5)采取孤島保護(hù)動(dòng)作。本方法克服了采用單一的被動(dòng)檢測(cè)方法在近乎阻性負(fù)載下失效的問題，不存在檢測(cè)盲區(qū)，有效的檢測(cè)孤島。
【專利說明】基于相位突變和主動(dòng)頻率偏移相結(jié)合的孤島檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于大規(guī)模新能源集中并網(wǎng)的防孤島保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于相位突變和主動(dòng)頻率偏移相結(jié)合的孤島檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]孤島是指電網(wǎng)故障后，分布式發(fā)電系統(tǒng)仍向周圍負(fù)載供電，從而形成一個(gè)無法控制的局域供電網(wǎng)絡(luò)。非計(jì)劃孤島會(huì)給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來一些嚴(yán)重的問題。孤島檢測(cè)的主要作用在于當(dāng)分布式系統(tǒng)與主網(wǎng)脫離時(shí)，及時(shí)斷開分布式電源，防止非計(jì)劃孤島運(yùn)行。目前常用的孤島檢測(cè)方法可分為遠(yuǎn)程法、被動(dòng)檢測(cè)法、主動(dòng)檢測(cè)法三大類。被動(dòng)檢測(cè)法是通過采集本地信號(hào)，在不外加任何擾動(dòng)的情況下進(jìn)行孤島檢測(cè)，其優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，設(shè)備投入少，易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)電網(wǎng)無干擾，對(duì)電能質(zhì)量無影響；在多臺(tái)逆變器下，檢測(cè)效率不會(huì)降低，缺點(diǎn)是檢測(cè)盲區(qū)較大。主動(dòng)檢測(cè)法是通過人為向分布式發(fā)電系統(tǒng)引入微小電壓、電流或頻率擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)判定，優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)分布式電源輸出功率與負(fù)載所需功率匹配時(shí)，主動(dòng)法仍能檢測(cè)出孤島，盲區(qū)較小、靈敏度較高，缺點(diǎn)是如引入分布式發(fā)電系統(tǒng)的擾動(dòng)控制不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致微電網(wǎng)進(jìn)入孤島狀態(tài)后無法穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003]相位突變法是利用逆變電源輸出電流與公共稱合點(diǎn)(Point of CommonCoupling, PCC)電壓間相位差變化來檢測(cè)孤島的發(fā)生。并網(wǎng)狀態(tài)下，由于并網(wǎng)逆變器中存在鎖相環(huán)(Phase-Locked Loop，PLL)，確保系統(tǒng)工作在單位功率因數(shù)模式，并網(wǎng)逆變器的輸出電流始終與電網(wǎng)電壓保持同步。當(dāng)孤島產(chǎn)生時(shí)，PCC點(diǎn)電壓不受電網(wǎng)電壓鉗制作用，由于負(fù)載阻抗角的存在，使得PCC點(diǎn)電壓相位發(fā)生跳變，與電流的相位差轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)載的阻抗角。因此，通過逆變器輸出電流與PCC點(diǎn)電壓的相位差變化即可判定孤島的產(chǎn)生。相位突變檢測(cè)法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，不會(huì)對(duì)逆變器輸出的電能質(zhì)量和系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定產(chǎn)生影響。但當(dāng)負(fù)載阻抗角接近O時(shí)，即負(fù)載近似呈阻性時(shí)，該方法失效，需采用其他孤島檢測(cè)手段進(jìn)行輔助判斷。
[0004]基于逆變器的主動(dòng)頻率偏移法(Active Frequency Drift, AFD)是較為常用的主動(dòng)式孤島檢測(cè)方法。AFD法的基本原理是:以逆變器輸出單位功率因數(shù)為例，不施加主動(dòng)頻率偏移技術(shù)時(shí)，逆變器輸出電流與PCC點(diǎn)電壓同頻同相，由鎖相環(huán)檢測(cè)PCC點(diǎn)電壓的頻率作為輸出電流的頻率，每個(gè)電壓過零點(diǎn)為電流新半波的開始，這樣電流與電壓同頻同相。施加主動(dòng)頻率偏移技術(shù)后，電流半波的初始時(shí)刻不變，但對(duì)電流頻率添加擾動(dòng)，使其比上一周期PCC點(diǎn)電壓的頻率略高(或略低)，若電流半波已完而電壓未到過零點(diǎn)，則強(qiáng)制電流給定為零，直到電壓過零觸發(fā)到來，電流才開始下一個(gè)半波。圖1是Aro法的工作原理圖，圖中實(shí)線代表PCC點(diǎn)電壓，虛線代表經(jīng)AFD法作用后逆變器輸出的電流，定義頻率擾動(dòng)Cf:
【權(quán)利要求】
1.基于相位突變和主動(dòng)頻率偏移相結(jié)合的孤島檢測(cè)方法，其特征是，該孤島檢測(cè)方法的具體步驟為: 步驟一:檢測(cè)逆變器并網(wǎng)輸出電流與公共耦合點(diǎn)電壓的相位差△供，檢測(cè)公共耦合點(diǎn)電壓的頻率f; 步驟二:判斷I△列是否大于相位突變檢測(cè)判據(jù)<?>，如果大于，進(jìn)行步驟五，如果不大于，返回步驟一；判斷f小于公共耦合點(diǎn)電壓的最小頻率fmin或f大于公共耦合點(diǎn)電壓的最大頻率是否成立，如果成立，進(jìn)行步驟五，如果不成立，進(jìn)行步驟三； 步驟三:每周期用主動(dòng)頻率偏移技術(shù)對(duì)逆變器并網(wǎng)輸出電流添加頻率擾動(dòng)Cf，并檢測(cè)此時(shí)的公共耦合點(diǎn)電壓的頻率f’; 步驟四:判斷f’是否大于公共耦合點(diǎn)電壓的最大頻率fmax，如果是，則進(jìn)行步驟五，如果不是，則返回步驟一； 步驟五:采取孤島保護(hù)動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相位突變和主動(dòng)頻率偏移相結(jié)合的孤島檢測(cè)方法，其特征是，所述步驟二中相位突變檢測(cè)判據(jù)P設(shè)定為5。。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相位突變和主動(dòng)頻率偏移相結(jié)合的孤島檢測(cè)方法，其特征是，所述步驟二中公共耦合點(diǎn)電壓的最小頻率fmin設(shè)定為49.5赫茲，公共耦合點(diǎn)電壓的最大頻率fmax設(shè)定為50.5赫茲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相位突變和主動(dòng)頻率偏移相結(jié)合的孤島檢測(cè)方法，其特征是，所述步驟三中頻率擾動(dòng)Cf設(shè)定為0.01。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK103983898SQ201410210162
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】王小立, 丁茂生, 鄭濤, 王燕萍, 袁飛, 王增平 申請(qǐng)人:國網(wǎng)寧夏電力公司, 華北電力大學(xué)