一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法及其裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法及其裝置，該方法包括根據(jù)預(yù)定偏移法處理電流給定的頻率信號(hào)：所述偏移法中的移相角θ與頻率偏差Δf為線性關(guān)系，頻率偏差Δf為公共點(diǎn)頻率f減去電網(wǎng)額定頻率fg的差；確定移相角θ和頻率偏差Δf線性關(guān)系的線性系數(shù)k，并根據(jù)所述系統(tǒng)中的負(fù)載確定負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Qf，所述線性系數(shù)k為：k>2Qf/fg；監(jiān)測(cè)并獲取與處理后的頻率信號(hào)相應(yīng)的公共點(diǎn)頻率f，判斷該頻率是否超過(guò)電網(wǎng)額定頻率fg，如果超過(guò)所述電網(wǎng)額定頻率，則確定為孤島效應(yīng)并做相應(yīng)處理，該算法判斷簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度快，是一種高效檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
—種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法及其裝置
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及孤島效應(yīng)的檢測(cè)方法以及用于該孤島效應(yīng)置，具體涉及一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法及其裝置。

【背景技術(shù)】
[0003]所謂孤島效應(yīng)，是指當(dāng)電力公司因故障或停電維修而停止供電斷網(wǎng)時(shí)，用戶(hù)端的并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)仍處于工作狀態(tài)，使得并網(wǎng)逆變器和周?chē)呢?fù)載形成了電力公司無(wú)法控制的自供電網(wǎng)絡(luò)。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，例如，電網(wǎng)無(wú)法控制孤島中的電壓和頻率，若電壓和頻率超出允許的范圍，可能對(duì)用戶(hù)的設(shè)備造成的損壞；或者對(duì)孤島進(jìn)行重合閘操作時(shí)會(huì)導(dǎo)致該線路再次跳閘，還有可能損壞光伏發(fā)電系統(tǒng)和其他設(shè)備等。
[0004]因此，光伏并網(wǎng)逆變器具有需要具有檢測(cè)孤島效應(yīng)的功能。
[0005]目前在多種檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法中，基于相位移動(dòng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法是一種高效的主動(dòng)孤島效應(yīng)檢測(cè)方法，其機(jī)理是通過(guò)相位擾動(dòng)使電壓頻率發(fā)生偏移從而判別孤島。該類(lèi)方法與移頻法一樣有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、無(wú)需額外硬件、孤島識(shí)別率高等優(yōu)點(diǎn)，也有類(lèi)似的弱點(diǎn)，即隨著負(fù)載品質(zhì)因數(shù)增加，孤島檢測(cè)的能力降低。
[0006]但是，經(jīng)應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)該方法存在如下缺陷:在電壓過(guò)零時(shí)刻的提前或推后受電流移相算法和負(fù)載相位角這兩個(gè)因素的影響，如果兩者大小相等、方向相反，頻率保持不變達(dá)到失壓后的穩(wěn)定狀態(tài)。如果到達(dá)穩(wěn)態(tài)前頻率一直都在正常范圍內(nèi)，則孤島效應(yīng)無(wú)法順利檢出。
[0007]進(jìn)一步用圖1所示的逆變器電流控制等效模型進(jìn)行說(shuō)明:預(yù)定偏移法以SMS(slip-mode frequency shift,滑動(dòng)頻率偏移法)算法為例，并網(wǎng)逆變器的輸出電流給定i _是逐周波給出并調(diào)整的:由鎖相環(huán)(PLL)檢測(cè)公共點(diǎn)電壓r pcc的過(guò)零上升沿間隔時(shí)間，將它用作下一周期i _的頻率，電流周期的起始時(shí)刻為公共點(diǎn)電壓的過(guò)零上升沿。不加SMS算法時(shí)，逆變器輸出電流與公共點(diǎn)電壓同頻同相，加入SMS孤島檢測(cè)算法后，逆變器輸出電流的頻率不變，但相位發(fā)生偏移，偏移大小由SMS移相算法決定，移相角通常取
Jl J — f
其中，見(jiàn)為滑動(dòng)頻率偏移算法期望的最大偏移，J力產(chǎn)生最大相移時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率，Λ為電網(wǎng)頻率，/為公共點(diǎn)頻率。這樣，電網(wǎng)失壓后公共點(diǎn)電壓將受電流移相的影響，其過(guò)零時(shí)刻將提前(或推后)到來(lái)，影響到下個(gè)周期的電流給定頻率，并將頻率推離正常范圍而判斷出孤島。
[0008]光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中基于相位移動(dòng)的檢測(cè)方法與以上SMS等移頻法類(lèi)似，電流與電壓Vpcc的相位差受SMS移相算法和RLC負(fù)載相位角Z j-ω)的影響，當(dāng)Θ ■+ Z 0
> O時(shí)，PLL檢測(cè)到的電壓周期將變短，使下一周期電流給定頻率增大；當(dāng)θ.+ ZG( j?)< O時(shí)，PLL檢測(cè)到的電壓周期將變長(zhǎng)，使下一周期給定電流的頻率降低；如果ZG( j-ω) = O，即移相算法的擾動(dòng)正好與負(fù)載相位角的作用相抵，則頻率將不發(fā)生變化，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，則如果到達(dá)穩(wěn)態(tài)前頻率一直都在正常范圍內(nèi)，則孤島效應(yīng)無(wú)法順利檢出。
[0009]另具體以APS (Automatic Phase Shift，自動(dòng)移相法)算法為例，移相角具體表達(dá)式為x360。+^^], a SOHz
算法中的附加小量爲(wèi)計(jì)算較復(fù)雜，= 50[1-l] + A5xsgii(4/J, Kfss是兩個(gè)相鄰穩(wěn)態(tài)頻率之差，AS起到打破平衡態(tài)，減小孤島檢測(cè)盲區(qū)的作用。該方法在實(shí)現(xiàn)中需確定“孤島穩(wěn)態(tài)”的判定閾值并對(duì)Δ5進(jìn)行整定，設(shè)置不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)工作時(shí)移相過(guò)大而影響輸出電流的品質(zhì)，或移相過(guò)小而使孤島檢測(cè)能力不足。另外，對(duì)“穩(wěn)態(tài)”的判斷影響了擇[幻的快速修正，進(jìn)而影響孤島檢測(cè)的快速性。而“自適應(yīng)邏輯移相算法(ALPS)”，通過(guò)前N個(gè)周期的頻率變化趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)來(lái)判別附加小量u辦I引入與否。該方法實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易，但判斷邏輯難適用于所有容性負(fù)載，容性負(fù)載下，該判斷邏輯可能在各[幻=O時(shí)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)而產(chǎn)生類(lèi)似上述移頻法的穩(wěn)態(tài)問(wèn)題而起不到增強(qiáng)擾動(dòng)、減小盲區(qū)的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法及其裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)判斷復(fù)雜，檢測(cè)速度慢等問(wèn)題。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法，包括以下步驟:
根據(jù)預(yù)定偏移法處理電流給定的頻率信號(hào):所述偏移法中的移相角Θ與頻率偏差A(yù)f為線性關(guān)系，頻率偏差A(yù)f為公共點(diǎn)頻率f減去電網(wǎng)額定頻率fg的差；確定移相角Θ和頻率偏差線性關(guān)系的線性系數(shù)k，并根據(jù)所述系統(tǒng)中的負(fù)載確定負(fù)載品質(zhì)因數(shù)％，所述線性系數(shù)k為:k>2Qf/fg ；
監(jiān)測(cè)并獲取與處理后的頻率信號(hào)相應(yīng)的公共點(diǎn)頻率f，判斷該頻率是否超過(guò)電網(wǎng)額定頻率fg，如果超過(guò)所述電網(wǎng)額定頻率，則確定為孤島效應(yīng)并做相應(yīng)處理。
[0012]進(jìn)一步的，所述方法還包括分析盲區(qū)分布:分析電流移相角對(duì)公共點(diǎn)電壓通過(guò)零時(shí)刻的電網(wǎng)參數(shù)的偏移并判斷本地負(fù)載的類(lèi)型；如果所述負(fù)載的類(lèi)型為容性且頻率偏差Λ f大于0.5Hz時(shí)，確定成功檢測(cè)盲區(qū)的上下限范圍。
[0013]進(jìn)一步的，對(duì)IEEE標(biāo)準(zhǔn)所要求的特定負(fù)載群，所述范圍可以根據(jù)所述線性系數(shù)k進(jìn)行調(diào)整。
[0014]進(jìn)一步的，當(dāng)負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Qf等于2時(shí)，所述線性系數(shù)k大于0.08;當(dāng)負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Qf等于2.5時(shí)，所述線性系數(shù)k大于0.1。
[0015]進(jìn)一步的，所述預(yù)定偏移法為自動(dòng)移相算法或自適應(yīng)邏輯移相算法。
[0016]一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的裝置，包括信號(hào)處理裝置和監(jiān)測(cè)裝置，所述信號(hào)處理裝置和所述監(jiān)測(cè)裝置連接，
所述信號(hào)處理裝置:用于根據(jù)預(yù)定偏移法處理電流給定的頻率信號(hào)，其中所述偏移法中的移相角Θ與頻率偏差A(yù)f為線性關(guān)系，頻率偏差A(yù)f為公共點(diǎn)頻率f減去電網(wǎng)額定頻率fg的差；并且移相角Θ和頻率偏差Λ f線性關(guān)系的線性系數(shù)k為:k>2Qf/fg，其中，Qf為負(fù)載品質(zhì)因數(shù)；
所述監(jiān)測(cè)裝置:用于監(jiān)測(cè)并獲取與處理后的頻率信號(hào)相應(yīng)的公共點(diǎn)頻率f，判斷該頻率是否超過(guò)電網(wǎng)額定頻率fg，如果超過(guò)所述電網(wǎng)額定頻率，則確定為孤島效應(yīng)并做相應(yīng)處理。
[0017]進(jìn)一步的，還包括分析盲區(qū)分布裝置:用于分析電流移相角對(duì)公共點(diǎn)電壓通過(guò)零時(shí)刻的偏移并判斷本地負(fù)載的類(lèi)型，并在所述負(fù)載呈容性且頻率偏差A(yù)f大于0.5Hz時(shí)，確定成功檢測(cè)盲區(qū)的上下限范圍。
[0018]進(jìn)一步的，對(duì)IEEE標(biāo)準(zhǔn)所要求的特定負(fù)載群，所述信號(hào)處理置還用于通過(guò)線性系數(shù)k對(duì)所述范圍進(jìn)行調(diào)整。
[0019]進(jìn)一步的，當(dāng)負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Qf等于2時(shí)，所述線性系數(shù)k大于0.08;當(dāng)負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Qf等于2.5時(shí)，所述線性系數(shù)k大于0.1。
[0020]進(jìn)一步的，所述預(yù)定偏移法為自動(dòng)移相算法或自適應(yīng)邏輯移相算法。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
通過(guò)在現(xiàn)有的主動(dòng)式孤島效應(yīng)的檢測(cè)方法中，移相角采用新的線性算法來(lái)獲得，并且規(guī)定了線性系數(shù)k的取值范圍，來(lái)約束在孤島效應(yīng)檢測(cè)時(shí)，減小了因穩(wěn)態(tài)或類(lèi)似穩(wěn)態(tài)情況下進(jìn)入盲區(qū)而無(wú)法成功檢測(cè)的概率，起到了有效增強(qiáng)擾動(dòng)，減小盲區(qū)的作用。。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電流控制等效模型示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)方法流程圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的裝置；
圖4為斷網(wǎng)后簡(jiǎn)化算法式二 7!+++++"將頻率成功推離正常范圍的示意圖；



Lfif,
圖5 Ca)為米用孤島檢測(cè)算法Θ = 0.1 Af時(shí)電網(wǎng)失壓后頻率偏移情況；
圖5 (b)為米用孤島檢測(cè)算法Θ = 0.11 Af時(shí)電網(wǎng)失壓后頻率偏移情況；
圖6 (a)為錄下的孤島檢測(cè)實(shí)驗(yàn)波形，采用Θ= 0.07時(shí)斷網(wǎng)前后公共點(diǎn)的電壓和頻率波形；
圖6 (b)為錄下的孤島檢測(cè)實(shí)驗(yàn)波形，算法采用Θ= 0.09時(shí)斷網(wǎng)前后公共點(diǎn)的電壓和頻率波形。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)在現(xiàn)有的主動(dòng)式孤島效應(yīng)的檢測(cè)方法中，移相角采用新的線性算法來(lái)獲得，并且規(guī)定了線性系數(shù)k的取值范圍，來(lái)約束在孤島效應(yīng)檢測(cè)時(shí)，防止因進(jìn)入穩(wěn)態(tài)或類(lèi)似穩(wěn)態(tài)的盲區(qū)而無(wú)法成功檢測(cè)。
[0025]下面附圖通過(guò)具體是實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，為了方便說(shuō)明，附圖只示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。
[0026]如圖2所示實(shí)施例給出一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法流程圖，包括根據(jù)預(yù)定偏移法處理電流給定的頻率信號(hào):所述偏移法中的移相角Θ與頻率偏差A(yù)f為線性關(guān)系，頻率偏差A(yù)f為公共點(diǎn)頻率f減去電網(wǎng)額定頻率fg的差；確定移相角Θ和頻率偏差Λ f線性關(guān)系的線性系數(shù)k，并根據(jù)系統(tǒng)中的負(fù)載確定負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Qf，所述線性系數(shù)k為:k>2Qf/fg ；
監(jiān)測(cè)并獲取與處理后的頻率信號(hào)相應(yīng)的公共點(diǎn)頻率f，判斷該頻率是否超過(guò)電網(wǎng)額定頻率fg，如果超過(guò)所述電網(wǎng)額定頻率，則確定為孤島效應(yīng)并做相應(yīng)處理。
[0027]為了得出成功檢測(cè)孤島效應(yīng)的約束條件，進(jìn)一步還包括分析盲區(qū)分布步驟:分析電流移相角對(duì)公共點(diǎn)電壓通過(guò)零時(shí)刻的電網(wǎng)參數(shù)的偏移并判斷本地負(fù)載的類(lèi)型。如果負(fù)載的類(lèi)型為容性且頻率偏差A(yù)f大于0.5Hz時(shí)，確定成功檢測(cè)盲區(qū)的上下限范圍。
[0028]以下對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案的原理及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證做詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]為更好地討論孤島檢測(cè)與負(fù)載特性間的關(guān)系，對(duì)負(fù)載品質(zhì)因數(shù)重新定義如下，為反映品質(zhì)因數(shù)與孤島檢測(cè)成敗的關(guān)系，采用QmXCnmi坐標(biāo)平面對(duì)盲區(qū)進(jìn)行描述，參數(shù)定義如下:

【權(quán)利要求】
1.一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 根據(jù)預(yù)定偏移法處理電流給定的頻率信號(hào):所述偏移法中的移相角Θ與頻率偏差A(yù)f為線性關(guān)系，頻率偏差A(yù)f為公共點(diǎn)頻率f減去電網(wǎng)額定頻率fg的差；確定移相角Θ和頻率偏差線性關(guān)系的線性系數(shù)k，并根據(jù)所述系統(tǒng)中的負(fù)載確定負(fù)載品質(zhì)因數(shù)％，所述線性系數(shù)k為:k>2Qf/fg ； 監(jiān)測(cè)并獲取與處理后的頻率信號(hào)相應(yīng)的公共點(diǎn)頻率f，判斷該頻率是否超過(guò)電網(wǎng)額定頻率fg，如果超過(guò)所述電網(wǎng)額定頻率，則確定為孤島效應(yīng)并做相應(yīng)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法，其特征在于，所述方法還包括分析盲區(qū)分布:分析電流移相角對(duì)公共點(diǎn)電壓通過(guò)零時(shí)刻的電網(wǎng)參數(shù)的偏移并判斷本地負(fù)載的類(lèi)型；如果所述負(fù)載的類(lèi)型為容性且頻率偏差大于0.5Hz時(shí)，確定成功檢測(cè)盲區(qū)的上下限范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法，其特征在于，對(duì)IEEE標(biāo)準(zhǔn)所要求的特定負(fù)載群，所述范圍可以根據(jù)所述線性系數(shù)k進(jìn)行調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法，其特征在于，當(dāng)負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Qf等于2時(shí)，所述線性系數(shù)k大于0.08 ;當(dāng)負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Qf等于2.5時(shí)，所述線性系數(shù)k大于0.1。
5.如權(quán)利要求1或2所述的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的方法，其特征在于，所述預(yù)定偏移法為自動(dòng)移相算法或自適應(yīng)邏輯移相算法。
6.一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的裝置，其特征在于，包括信號(hào)處理裝置和監(jiān)測(cè)裝置，所述信號(hào)處理裝置和所述監(jiān)測(cè)裝置連接， 所述信號(hào)處理裝置:用于根據(jù)預(yù)定偏移法處理電流給定的頻率信號(hào)，其中所述偏移法中的移相角Θ與頻率偏差A(yù)f為線性關(guān)系，頻率偏差A(yù)f為公共點(diǎn)頻率f減去電網(wǎng)額定頻率fg的差；并且移相角Θ和頻率偏差Λ f線性關(guān)系的線性系數(shù)k為:k>2Qf/fg，其中，Qf為負(fù)載品質(zhì)因數(shù)； 所述監(jiān)測(cè)裝置:用于監(jiān)測(cè)并獲取與處理后的頻率信號(hào)相應(yīng)的公共點(diǎn)頻率f，判斷該頻率是否超過(guò)電網(wǎng)額定頻率fg，如果超過(guò)所述電網(wǎng)額定頻率，則確定為孤島效應(yīng)并做相應(yīng)處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的裝置，其特征在于，還包括分析盲區(qū)分布裝置:用于分析電流移相角對(duì)公共點(diǎn)電壓通過(guò)零時(shí)刻的偏移并判斷本地負(fù)載的類(lèi)型，并在所述負(fù)載呈容性且頻率偏差大于0.5Hz時(shí)，確定成功檢測(cè)盲區(qū)的上下限范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的裝置，其特征在于，對(duì)IEEE標(biāo)準(zhǔn)所要求的特定負(fù)載群，所述信號(hào)處理置還用于通過(guò)線性系數(shù)k對(duì)所述范圍進(jìn)行調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的裝置，其特征在于，當(dāng)負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Qf等于2時(shí)，所述線性系數(shù)k大于0.08 ;當(dāng)負(fù)載品質(zhì)因數(shù)Qf等于2.5時(shí)，所述線性系數(shù)k大于0.1。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)孤島效應(yīng)的裝置，其特征在于，所述預(yù)定偏移法為自動(dòng)移相算法或自適應(yīng)邏輯移相算法。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104198886SQ201410402363
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】蔡振中, 周連軍 申請(qǐng)人:薩瑞新能源技術(shù)（蘇州）有限公司