基于定阻抗負(fù)荷模擬的防孤島保護(hù)測試電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測試電路，特別是一種基于定阻抗負(fù)荷模擬的防孤島保護(hù)測試電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著分布式光伏電源在配電網(wǎng)的大量接入，發(fā)生非計劃性孤島的可能性也隨之增加。如果發(fā)生非計劃性孤島，分布式光伏電源“倒送電”嚴(yán)重威脅電力運(yùn)維人員的安全。分布式光伏電源采用逆變器接口并網(wǎng)，為了防止在發(fā)生非計劃性孤島，并網(wǎng)光伏逆變器必須配置防孤島保護(hù)功能。目前，普遍采用基于可調(diào)RLC負(fù)載的方案對并網(wǎng)光伏逆變器的防孤島保護(hù)功能進(jìn)行測試驗(yàn)證，存在裝置外形過大、需要大功率風(fēng)扇進(jìn)行散熱、無法實(shí)現(xiàn)回饋節(jié)能、長時間運(yùn)行調(diào)節(jié)精度下降以及難以在分布式光伏發(fā)電接入現(xiàn)場開展并網(wǎng)光伏逆變器的防孤島保護(hù)測試工作等問題。
[0003]采用基于電力電子裝置實(shí)時跟蹤并網(wǎng)光伏逆變器輸出的有功功率，精確模擬RLC定阻抗負(fù)荷的負(fù)荷特性，確保在測試過程中觸發(fā)并網(wǎng)光伏逆變器的防孤島保護(hù)，實(shí)現(xiàn)電能的回饋節(jié)能、無明顯發(fā)熱以及裝置緊湊，具有顯著優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型為了解決采用基于可調(diào)RLC負(fù)載的方案對并網(wǎng)光伏逆變器的防孤島保護(hù)功能進(jìn)行測試驗(yàn)證，存在裝置外形過大、需要大功率風(fēng)扇進(jìn)行散熱、無法實(shí)現(xiàn)回饋節(jié)能、長時間運(yùn)行調(diào)節(jié)精度下降以及難以在分布式光伏發(fā)電接入現(xiàn)場開展并網(wǎng)光伏逆變器的防孤島保護(hù)測試工作的問題，提出一種基于定阻抗負(fù)荷模擬的防孤島保護(hù)測試電路。
[0005]本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):基于定阻抗負(fù)荷模擬的防孤島保護(hù)測試電路，其特征在于:包括定阻抗負(fù)荷模擬單元、監(jiān)控單元及測量單元；所述測量單元的第一輸入端接并網(wǎng)光伏逆變器的輸出；所述測量單元的第二輸入端接所述監(jiān)控單元的第一輸出端；所述測量單元的第一輸出端接所述定阻抗負(fù)荷模擬單元；所述定阻抗負(fù)荷模擬單元的第一輸出接配電網(wǎng)；所述定阻抗負(fù)荷模擬單元的第二輸出接監(jiān)控單元第二輸入端；所述旁路開關(guān)并聯(lián)于定阻抗負(fù)荷模擬單元的輸入端和第一輸出端之間；所述監(jiān)控單元的第二輸出端接所述旁路開關(guān)的一輸入。
[0006]進(jìn)一步的，所述定阻抗負(fù)荷模擬單元為一基于IGBT的三相獨(dú)立全橋式AC-DC-AC換流器，包括全橋式AC-DC整流電路及全橋式DC-AC逆變電路。
[0007]在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，還包括一上位機(jī)接口，所述監(jiān)控單元的第三輸入端與所述上位機(jī)接口連接。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):采用AC-DC和DC-AC兩級變換、三相獨(dú)立、模塊化結(jié)構(gòu)的定阻抗負(fù)荷模擬單元精確模擬用于測試分布式并網(wǎng)光伏逆變器防孤島保護(hù)的并聯(lián)RLC負(fù)荷的負(fù)荷特性，實(shí)現(xiàn)電能回饋，無需大功率風(fēng)扇進(jìn)行散熱，裝置外形緊湊，模塊化結(jié)構(gòu)可快捷拼接，便于在分布式光伏發(fā)電接入現(xiàn)場開展并網(wǎng)光伏逆變器的防孤島保護(hù)測試工作。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為定阻抗負(fù)荷模擬單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3為并聯(lián)RLC負(fù)荷模型。
[0012]圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例的測試流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0014]參見圖1，本實(shí)用新型提供一種基于定阻抗負(fù)荷模擬的防孤島保護(hù)測試電路，該測試電路包括定阻抗負(fù)荷模擬單元、監(jiān)控單元及測量單元；所述測量單元的第一輸入端接并網(wǎng)光伏逆變器的輸出；所述測量單元的第二輸入端接所述監(jiān)控單元的第一輸出端；所述測量單元的第一輸出端接所述定阻抗負(fù)荷模擬單元；所述定阻抗負(fù)荷模擬單元的第一輸出接配電網(wǎng)；所述定阻抗負(fù)荷模擬單元的第二輸出接監(jiān)控單元第二輸入端；所述旁路開關(guān)并聯(lián)于定阻抗負(fù)荷模擬單元的輸入端和第一輸出端之間；所述監(jiān)控單元的第二輸出端接所述旁路開關(guān)的一輸入。
[0015]進(jìn)一步的，所述定阻抗負(fù)荷模擬單元為一基于IGBT的三相獨(dú)立全橋式AC-DC-AC換流器，包括全橋式AC-DC整流電路及全橋式DC-AC逆變電路。定阻抗負(fù)荷模擬單元的結(jié)構(gòu)參見圖2。AC-DC整流電路用于測試并網(wǎng)光伏逆變器防孤島保護(hù)的并聯(lián)RLC負(fù)荷的負(fù)荷特性，并聯(lián)RLC負(fù)荷模型如圖3所示。所述全橋式DC-AC逆變電路將輸入端吸收的有功功率以單位功率因數(shù)饋送至0.4kV配電網(wǎng)。
[0016]較佳的該測試電路還還包括一上位機(jī)接口，所述監(jiān)控單元的第三輸入端與所述上位機(jī)接口連接。
[0017]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實(shí)用新型的理解，以下簡要闡述本實(shí)用新型的使用方法，該方法非本實(shí)用新型要保護(hù)的內(nèi)容:
[0018]該方法包括以下步驟:步驟S1:監(jiān)控單元下發(fā)指令閉合旁路開關(guān)，啟動并網(wǎng)光伏逆變器；步驟S2:待監(jiān)控單元檢測到并網(wǎng)光伏逆變器輸出的有功功率平穩(wěn)后，監(jiān)控單元發(fā)出測試指令；步驟S3:由監(jiān)控單元計算并聯(lián)RLC負(fù)荷的模擬電阻值R、電感值L、電容值C，并使得RLC消耗的無功功率等于并網(wǎng)光伏逆變器輸出的無功功率，RLC消耗的有功功率等于被測光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的有功功率，將RLC諧振電路的品質(zhì)因數(shù)設(shè)為1±0.2 ;步驟S4:將步驟S3計算結(jié)果下發(fā)至定阻抗負(fù)荷模擬單元，當(dāng)并網(wǎng)光伏逆變器輸出的有功功率通過負(fù)荷模擬單元饋送配電網(wǎng)且流過旁路開關(guān)的基波電流小于并網(wǎng)光伏逆變器輸出電流的5%時，監(jiān)控單元發(fā)出指令斷開旁路開關(guān)；步驟S5:在旁路開關(guān)被斷開后，監(jiān)控單元開始記錄測試過程，同時將電氣量信息上發(fā)至測試電路外的一上位機(jī)；步驟S6:監(jiān)控單元預(yù)先設(shè)定一設(shè)定時間，在設(shè)定時間內(nèi)若檢測到并網(wǎng)光伏逆變器輸出的有功功率下降至零，監(jiān)控單元發(fā)出指令封鎖負(fù)荷模擬單元的導(dǎo)流器件，由上位機(jī)保存測試結(jié)果，轉(zhuǎn)至步驟S7 ;，若超過設(shè)定時間且并網(wǎng)光伏逆變器輸出的有功功率還未下降至零，監(jiān)控單元發(fā)出指令終止測試過程，調(diào)節(jié)LC，使得LC消耗的無功功率每次變化±2%，返回步驟S4 ;步驟S7:對測試結(jié)果進(jìn)行分析，判斷并網(wǎng)光伏逆變器的防孤島保護(hù)是否滿足要求。本實(shí)用新型的流程圖參見圖4。
[0019]進(jìn)一步的，步驟S3還包括以下具體步驟:步驟S31:根據(jù)全橋式AC-DC整流電路輸入端的電壓的有效值E和被測試的并網(wǎng)光伏逆變器輸出的有功功率Pp和無功功率P ,，計算模擬電阻值R:R=E2/Pp，如果無功功率P,為正，計算無功電感值IvL q= Ε2/ωΡρ，否則為Lq=0，如果無功功率Pq為負(fù)，計算無功電容值C Pp /ωΕ2，否則為Cq=O ;步驟S32:根據(jù)測試時的電壓頻率ω、品質(zhì)因數(shù)的設(shè)定值Q、模擬電阻值R及無功電感值L,，計算模擬電感值L:L= Lq+R/ ω Q ;步驟S33:根據(jù)全橋式AC-DC整流電路輸入端的電壓的有效值Ε、被測試的并網(wǎng)光伏逆變器輸出的有功功率Ρρ、品質(zhì)因數(shù)的設(shè)定值Q及測試時的電壓頻率ω，如果Pq為正，計算模擬電容值C:C= Q /oR - Pp /ωΕ2+ Cq;步驟S34:根據(jù)計算得到的模擬電阻值R、電感值L、電容值C以及全橋式AC-DC整流電路輸入端的電壓e，建立并聯(lián)RLC電路的等式方程:iK= e2/R，e= LdiL/dt, ic=Cde/dt ;步驟S35:離散化步驟S34中等式方程，得到iK—n+i= en2/R，iLn+1= 2 31 en/N ω L+iL—n，iCn+1= NoC (en- ej / 2 π，式中 N 為全橋式 AC-DC 整流電路輸入端的電壓的每個周波的采樣點(diǎn)數(shù)；步驟S36:選取全橋式AC-DC整流電路輸入端的輸入電流的參考值:iMV—ref= iE_n+1+ iL_n+1+ ic—n+1;步驟S37:全橋式AC-DC整流電路的輸入電流控制環(huán)節(jié)采用比例諧振和電壓反饋補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)對μ的精確跟蹤，精確模擬并聯(lián)RLC定阻抗負(fù)荷的負(fù)荷特性；步驟S38:穩(wěn)定全橋式DC-AC逆變電路直流側(cè)電壓，控制回饋端的輸出電流，將并網(wǎng)光伏逆變器輸出的有功功率以單位功率因數(shù)回饋至配電網(wǎng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過步驟S35、S36看出通過上一采樣點(diǎn)的電流、電壓值以及采樣周期，即可推算出下一時刻的電流參考值。
[0020]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.基于定阻抗負(fù)荷模擬的防孤島保護(hù)測試電路，其特征在于:包括定阻抗負(fù)荷模擬單元、監(jiān)控單元、旁路開關(guān)及測量單元； 所述測量單元的第一輸入端接并網(wǎng)光伏逆變器的輸出；所述測量單元的第二輸入端接所述監(jiān)控單元的第一輸出端；所述測量單元的第一輸出端接所述定阻抗負(fù)荷模擬單元；所述定阻抗負(fù)荷模擬單元的第一輸出接配電網(wǎng)；所述定阻抗負(fù)荷模擬單元的第二輸出接監(jiān)控單元第二輸入端； 所述旁路開關(guān)并聯(lián)于定阻抗負(fù)荷模擬單元的輸入端和第一輸出端之間； 所述監(jiān)控單元的第二輸出端接所述旁路開關(guān)的一輸入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定阻抗負(fù)荷模擬的防孤島保護(hù)測試電路，其特征在于:所述定阻抗負(fù)荷模擬單元為一基于IGBT的三相獨(dú)立全橋式AC-DC-AC換流器，包括全橋式AC-DC整流電路及全橋式DC-AC逆變電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定阻抗負(fù)荷模擬的防孤島保護(hù)測試電路，其特征在于:還包括一上位機(jī)接口，所述監(jiān)控單元的第三輸入端與所述上位機(jī)接口連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的提供一種基于定阻抗負(fù)荷模擬的防孤島保護(hù)測試電路，該電路包括定阻抗負(fù)荷模擬單元、監(jiān)控單元、測量單元；所述測量單元的輸入端接并網(wǎng)光伏逆變器的輸出端；所述測量單元的第一輸出端接0.4kV配電網(wǎng)；旁路開關(guān)并聯(lián)于定阻抗負(fù)荷模擬單元的輸入端和第一輸出端之間；所述監(jiān)控單元的第一輸入端接測量單元的第二輸出；所述監(jiān)控單元的第二輸入端接定阻抗負(fù)荷模擬單元的輸出端；所述監(jiān)控單元的第三輸入端接旁路開關(guān)的第二輸出端。定阻抗負(fù)荷模擬單元精確模擬并聯(lián)RLC負(fù)荷的負(fù)荷特性，將并網(wǎng)光伏逆變器輸出的有功功率以單位功率因數(shù)饋送至配電網(wǎng)，確保在測試過程中觸發(fā)的是并網(wǎng)光伏逆變器的防孤島保護(hù)，無明顯發(fā)熱以及裝置緊湊等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01R31-00
【公開號】CN204613329
【申請?zhí)枴緾N201520308316
【發(fā)明人】范元亮, 陳彬, 鄭高
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月13日