一種孤島檢測方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種孤島檢測方法和裝置，通過同時檢測一個檢測周期內(nèi)采集的逆變器并網(wǎng)點的電壓相位突變情況和電壓頻率突變情況，當(dāng)判斷出電壓相位突變值大于第一閾值且頻率突變值大于第二閾值時，才確定發(fā)生孤島，提高了抗干擾能力，減小了檢測盲區(qū)，從而提高了孤島檢測準(zhǔn)確性。
【專利說明】一種孤島檢測方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種孤島檢測方法 和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為全球增長速度最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。光伏并網(wǎng) 系統(tǒng)通過逆變器直接將直流電變換成交流電送至電網(wǎng)，需要有各種完善的保護措施，在實 際應(yīng)用中，除了通常的電流、電壓和頻率檢測保護外，還需要考慮一種特殊的故障狀態(tài)，即 孤島效應(yīng)。
[0003] 其中，孤島效應(yīng)是指電網(wǎng)由于電氣故障、人為或者自然等原因中斷供電時，光伏并 網(wǎng)系統(tǒng)未能及時檢測出停電狀態(tài)并脫離電網(wǎng)，使該系統(tǒng)和周圍的負載組成一個不受電力公 司掌控的自給供電孤島的情況，具體到目前常用的太陽能并網(wǎng)系統(tǒng)中，若其處于孤島運行 狀態(tài)時會對整個配電系統(tǒng)設(shè)備以及用戶端的設(shè)備造成非常不利的影響，因而，為了保證該 系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器的安全可靠運行，亟需快速且有效檢測出孤島以避免所帶來的危害。
[0004] 為了避免孤島運行狀態(tài)所帶來的危害，現(xiàn)有技術(shù)中常用的孤島檢測方法，是通過 檢測電壓的電氣特性，包括電壓幅值、頻率、相位、諧波畸變率等，來分析并判斷是否發(fā)生孤 島效應(yīng)，但是，這種方法存在較大檢測盲區(qū)，且抗干擾能力差，很容易導(dǎo)致誤動作，影響了孤 島檢測的準(zhǔn)確性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種孤島檢測方法和裝置，解決了現(xiàn)有的孤島檢測方法 存在較大檢測盲區(qū)，且抗干擾能力差，容易導(dǎo)致誤動作，從而影響孤島檢測準(zhǔn)確性的技術(shù)問 題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種孤島檢測方法，所述方法包括：
[0008] 實時采集逆變器并網(wǎng)點的電壓信號和頻率信號；
[0009] 根據(jù)第一預(yù)設(shè)規(guī)則和所述電壓信號，計算出每個采樣周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓相 位突變值；
[0010] 對所述頻率信號進行平滑濾波處理，并計算出每個采樣周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓 頻率突變值；
[0011] 當(dāng)判斷出所述電壓相位突變值大于第一閾值且所述電壓頻率突變值大于第二閾 值時，確定發(fā)生孤島。
[0012] 優(yōu)選的，所述根據(jù)第一預(yù)設(shè)規(guī)則和所述電壓信號，計算出每個采樣周期內(nèi)所述并 網(wǎng)點的電壓相位突變值包括：
[0013] 當(dāng)所述電壓信號為過零點上升沿信號時，獲取標(biāo)準(zhǔn)給定相位角，并根據(jù)所述電壓 信號計算每個采樣周期與所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角同步的反饋相位角；
[0014] 計算所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和所述反饋相位角之差，并根據(jù)所得差值確定每個采樣 周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓相位突變值。
[0015] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所得差值確定每個采樣周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的相位突變值具體包 括：
[0016] 對所得差值進行上下限處理，得到第一相位角；
[0017] 對所述第一相位角進行平均值濾波運算，將運算結(jié)果作為電壓相位突變值。
[0018] 優(yōu)選的，當(dāng)?shù)玫剿龅谝幌辔唤呛螅龇椒ㄟ€包括：對所述第一相位角進行滑動 平均處理；
[0019] 判斷所述滑動平均處理的結(jié)果是否大于第三閾值；
[0020] 如果是，則保持上一采樣周期的角度步長不變，累加計算出當(dāng)前采樣周期的標(biāo)準(zhǔn) 給定相位角；
[0021] 如果否，則更新當(dāng)前采樣周期的角度步長，并依據(jù)所述當(dāng)前采樣周期的角度步長， 累加計算出當(dāng)前采樣周期的標(biāo)準(zhǔn)給定相位角。
[0022] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述電壓信號計算每個采樣周期的與所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角同步 的反饋相位角具體包括：
[0023] 對所述電壓信號進行clarke坐標(biāo)變換，得到所述并網(wǎng)點電壓在兩相靜止坐標(biāo)系 的α軸分量和β軸分量；
[0024] 對所述并網(wǎng)點電壓在兩相靜止坐標(biāo)系的β軸分量和α軸分量之比進行反正切運 算，確定第二相位角；
[0025] 對所述第二相位角進行補償校正，得到與所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角同步的反饋相位 角。
[0026] 優(yōu)選的，所述對所述頻率信號進行平滑濾波處理，并計算出頻率突變值，包括；
[0027] 對采集的與當(dāng)前頻率信號相鄰的第一預(yù)設(shè)數(shù)量的頻率信號進行滑動平均處理，得 到與所述當(dāng)前頻率信號對應(yīng)的滑動平均信號；
[0028] 計算所述當(dāng)前頻率信號和所述滑動平均信號之差，得到每個采樣周期內(nèi)所述并網(wǎng) 點的電壓頻率突變值。
[0029] 優(yōu)選的，所述對計算所得所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和所述反饋相位角的差值進行上下 限處理，得到第一相位角具體包括：
[0030] 判斷所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和所述反饋相位角的差值是否大于第四閾值；
[0031] 如果大于，則將計算出的所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和所述反饋相位角的差值與所述第 四閾值之差作為第一相位角；
[0032] 如果小于，則將計算出的所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和所述反饋相位角的差值與所述第 四閾值之和作為第一相位角。
[0033] 一種孤島檢測裝置，所述裝置包括：
[0034] 采集模塊，用于實時采集逆變器并網(wǎng)點的電壓信號和頻率信號；
[0035] 第一計算模塊，用于根據(jù)第一預(yù)設(shè)規(guī)則和所述電壓信號，計算出每個采樣周期內(nèi) 所述并網(wǎng)點的電壓相位突變值；
[0036] 第二計算模塊，用于對所述頻率信號進行平滑濾波處理，并計算出每個采樣周期 內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓頻率突變值；
[0037] 第一判斷模塊，用于當(dāng)判斷出所述電壓相位突變值大于第一閾值且所述電壓頻率 突變值大于第二閾值時，確定發(fā)生孤島。
[0038] 優(yōu)選的，所述第一計算模塊包括：
[0039] 第三計算模塊，用于當(dāng)所述電壓信號為過零點上升沿信號時，獲取標(biāo)準(zhǔn)給定相位 角，并根據(jù)所述電壓信號計算每個采樣周期與所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角同步的反饋相位角；
[0040] 第四計算模塊，用于計算所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和所述反饋相位角之差，并根據(jù)所 得差值確定每個采樣周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓相位突變值。
[0041] 優(yōu)選的，所述第二計算模塊包括：
[0042] 第一滑動平均處理模塊，用于對采集的與當(dāng)前頻率信號相鄰的第一預(yù)設(shè)數(shù)量的頻 率信號進行滑動平均處理，得到與所述當(dāng)前頻率信號對應(yīng)的滑動平均信號；
[0043] 第五計算模塊，用于計算所述當(dāng)前頻率信號和所述滑動平均信號之差，得到每個 采樣周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓頻率突變值。
[0044] 從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過同時檢測一個檢測周期內(nèi)采集的逆變器 并網(wǎng)點的電壓相位突變情況和電壓頻率突變情況，當(dāng)判斷出電壓相位突變值大于第一閾值 且頻率突變值大于第二閾值時，才確定發(fā)生孤島，提高了抗干擾能力，減小了檢測盲區(qū)，從 而提高了孤島檢測準(zhǔn)確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0046] 圖1為本發(fā)明一種孤島檢測方法的流程圖；
[0047] 圖2為本發(fā)明另一種孤島檢測方法的流程圖；
[0048] 圖3為本發(fā)明又一種孤島檢測方法的流程圖
[0049] 圖4為本發(fā)明一種孤島檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050] 圖5為本發(fā)明另一種孤島檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0051] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0052] 本發(fā)明通過同時檢測一個檢測周期內(nèi)采集的逆變器并網(wǎng)點的電壓相位突變情況 和電壓頻率突變情況，當(dāng)判斷出電壓相位突變值大于第一閾值且頻率突變值大于第二閾值 時，才確定發(fā)生孤島，提高了抗干擾能力，減小了檢測盲區(qū)，從而提高了孤島檢測準(zhǔn)確性。
[0053] 實施例一：
[0054] 如圖1所示，為本發(fā)明一種孤島檢測方法的流程圖，該方法可包括以下步驟：
[0055] 步驟S110 :實時采集逆變器并網(wǎng)點的電壓信號和頻率信號。
[0056] 在實際應(yīng)用中，可利用DSP(Digital Signal Processing,數(shù)字信號處理）對太陽 能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器并網(wǎng)點的三相電壓和頻率進行實時采集。
[0057] 步驟S120 :根據(jù)第一預(yù)設(shè)規(guī)則和所述電壓信號，計算出每個采樣周期內(nèi)所述并網(wǎng) 點的電壓相位突變值。
[0058] 本發(fā)明實施例中，步驟S120具體可以包括：
[0059] 步驟S121 :當(dāng)采集的電壓信號為過零點上升沿信號時，獲取標(biāo)準(zhǔn)給定相位角，并 根據(jù)該電壓信號計算每個采樣周期與所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角同步的反饋相位角。
[0060] 步驟S122 :計算標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和反饋相位角之差，并根據(jù)所得差值確定每個采 樣周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓相位突變值。
[0061] 本發(fā)明實施例中，在得到標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和反饋相位角的差值后，可先對其進行 上下限處理，得到第一相位角后，再對其進行平均值濾波運算，所得結(jié)果即為每個采樣周期 內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓相位突變值。
[0062] 其中，需要說明的是，對于上述電壓相位突變值的計算還可以采用現(xiàn)有的電壓相 位突變檢測方法確定，本發(fā)明對此并不作限定。
[0063] 步驟S130 :對采集的頻率信號進行平滑濾波處理，并計算出每個采樣周期內(nèi)所述 并網(wǎng)點的頻率突變值。
[0064] 步驟S140 :當(dāng)判斷出電壓相位突變值大于第一閾值且電壓頻率突變值大于第二 閾值時，確定發(fā)生孤島。
[0065] 即本實施例中，當(dāng)判斷出僅電壓相位突變值大于第一閾值或電壓頻率突變值大于 第二閾值時，系統(tǒng)不會直接判定發(fā)生孤島，將進入下一檢測周期繼續(xù)檢測，直至電壓相位突 變值大于第一閾值且電壓頻率突變值大于第二閾值時，系統(tǒng)才會確定發(fā)生孤島，并據(jù)此進 行后續(xù)處理。
[0066] 優(yōu)選的，當(dāng)確定發(fā)生孤島時，為了提醒工作人員，此時還可以進行報警，從而停止 向孤立的電網(wǎng)供電，該停機控制過程屬于本領(lǐng)域公知常識，本發(fā)明在此將不再詳述。
[0067] 由上述分析可知，本發(fā)明實施例通過同時檢測一個檢測周期內(nèi)采集的逆變器并網(wǎng) 點的電壓相位突變情況和電壓頻率突變情況，當(dāng)判斷出電壓相位突變值大于第一閾值且頻 率突變值大于第二閾值時，才確定發(fā)生孤島，提高了抗干擾能力，減小了檢測盲區(qū)，從而提 高了孤島檢測準(zhǔn)確性。
[0068] 實施例二：
[0069] 如圖2所示，在上述實施例一的基礎(chǔ)上，對于逆變器并網(wǎng)點的電壓相位角突變情 況的檢測過程可以包括：
[0070] 步驟S201 :當(dāng)采集的電壓信號為過零點上升沿信號時，獲取標(biāo)準(zhǔn)給定相位角。
[0071] 步驟S202 :對采集的電壓信號進行clarke坐標(biāo)變換，得到并網(wǎng)點電壓在兩相靜止 坐標(biāo)系的α軸分量和β軸分量。
[0072] 若將采集的逆變器并網(wǎng)點的三相電壓信號記為Va、Vb、Vc，對其進行clarke坐標(biāo) 變換，即根據(jù)下述公式（1)進行α β轉(zhuǎn)換，得到并網(wǎng)點電壓在兩相靜止坐標(biāo)系的α軸分量 Va和β軸分量Ve。
[0073]

【權(quán)利要求】
1. 一種孤島檢測方法，其特征在于，所述方法包括： 實時采集逆變器并網(wǎng)點的電壓信號和頻率信號； 根據(jù)第一預(yù)設(shè)規(guī)則和所述電壓信號，計算出每個采樣周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓相位突 變值； 對所述頻率信號進行平滑濾波處理，并計算出每個采樣周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓頻率 突變值； 當(dāng)判斷出所述電壓相位突變值大于第一閾值且所述電壓頻率突變值大于第二閾值時， 確定發(fā)生孤島。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)第一預(yù)設(shè)規(guī)則和所述電壓信號， 計算出每個采樣周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓相位突變值包括： 當(dāng)所述電壓信號為過零點上升沿信號時，獲取標(biāo)準(zhǔn)給定相位角，并根據(jù)所述電壓信號 計算每個采樣周期與所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角同步的反饋相位角； 計算所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和所述反饋相位角之差，并根據(jù)所得差值確定每個采樣周期 內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓相位突變值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所得差值確定每個采樣周期內(nèi) 所述并網(wǎng)點的電壓相位突變值具體包括： 對所得差值進行上下限處理，得到第一相位角； 對所述第一相位角進行平均值濾波運算，將運算結(jié)果作為電壓相位突變值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當(dāng)?shù)玫剿龅谝幌辔唤呛?，所述方法還包 括： 對所述第一相位角進行滑動平均處理； 判斷所述滑動平均處理的結(jié)果是否大于第三閾值； 如果是，則保持上一采樣周期的角度步長不變，累加計算出當(dāng)前采樣周期的標(biāo)準(zhǔn)給定 相位角； 如果否，則更新當(dāng)前采樣周期的角度步長，并依據(jù)所述當(dāng)前采樣周期的角度步長，累加 計算出當(dāng)前采樣周期的標(biāo)準(zhǔn)給定相位角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述電壓信號計算每個采樣周 期與所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角同步的反饋相位角具體包括： 對所述電壓信號進行clarke坐標(biāo)變換，得到所述并網(wǎng)點電壓在兩相靜止坐標(biāo)系的α 軸分量和β軸分量； 對所述并網(wǎng)點電壓在兩相靜止坐標(biāo)系的β軸分量和α軸分量之比進行反正切運算， 確定第二相位角； 對所述第二相位角進行補償校正，得到與所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角同步的反饋相位角。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，所述對所述頻率信號進行平滑 濾波處理，并計算出頻率突變值，包括； 對采集的與當(dāng)前頻率信號相鄰的第一預(yù)設(shè)數(shù)量的頻率信號進行滑動平均處理，得到與 所述當(dāng)前頻率信號對應(yīng)的滑動平均信號； 計算所述當(dāng)前頻率信號和所述滑動平均信號之差，得到每個采樣周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的 電壓頻率突變值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項所述的方法，其特征在于，所述對計算所得所述標(biāo)準(zhǔn)給定 相位角和所述反饋相位角的差值進行上下限處理，得到第一相位角具體包括： 判斷所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和所述反饋相位角的差值是否大于第四閾值； 如果大于，則將計算出的所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和所述反饋相位角的差值與所述第四閾 值之差作為第一相位角； 如果小于，則將計算出的所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和所述反饋相位角的差值與所述第四閾 值之和作為第一相位角。
8. -種孤島檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括： 采集模塊，用于實時采集逆變器并網(wǎng)點的電壓信號和頻率信號； 第一計算模塊，用于根據(jù)第一預(yù)設(shè)規(guī)則和所述電壓信號，計算出每個采樣周期內(nèi)所述 并網(wǎng)點的電壓相位突變值； 第二計算模塊，用于對所述頻率信號進行平滑濾波處理，并計算出每個采樣周期內(nèi)所 述并網(wǎng)點的電壓頻率突變值； 第一判斷模塊，用于當(dāng)判斷出所述電壓相位突變值大于第一閾值且所述電壓頻率突變 值大于第二閾值時，確定發(fā)生孤島。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述第一計算模塊包括： 第三計算模塊，用于當(dāng)所述電壓信號為過零點上升沿信號時，獲取標(biāo)準(zhǔn)給定相位角，并 根據(jù)所述電壓信號計算每個采樣周期與所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角同步的反饋相位角； 第四計算模塊，用于計算所述標(biāo)準(zhǔn)給定相位角和所述反饋相位角之差，并根據(jù)所得差 值確定每個采樣周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓相位突變值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述第二計算模塊包括： 第一滑動平均處理模塊，用于對采集的與當(dāng)前頻率信號相鄰的第一預(yù)設(shè)數(shù)量的頻率信 號進行滑動平均處理，得到與所述當(dāng)前頻率信號對應(yīng)的滑動平均信號； 第五計算模塊，用于計算所述當(dāng)前頻率信號和所述滑動平均信號之差，得到每個采樣 周期內(nèi)所述并網(wǎng)點的電壓頻率突變值。
【文檔編號】G01R31/00GK104090195SQ201410374569
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】耿后來, 邢軍, 徐清清, 楊本和, 李浩源, 梅曉東 申請人:陽光電源股份有限公司