本發(fā)明涉及新能源光伏電站系統(tǒng)控制保護(hù)，具體為一種基于特征峭度分析的主動(dòng)型光伏系統(tǒng)孤島檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，新能源發(fā)電尤其是光伏發(fā)電得到快速發(fā)展，光伏電站的規(guī)模及裝機(jī)容量越來(lái)越大。但隨著光伏并網(wǎng)比例逐年增高，光伏電站孤島運(yùn)行時(shí)將對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生危害，容易造成電網(wǎng)的功率、電壓與頻率產(chǎn)生異常，還將對(duì)電氣設(shè)備造成損害、嚴(yán)重危害檢修人員的生命安全。因此，在現(xiàn)行光伏系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)范中都要求光伏電站具備防孤島保護(hù)，一旦逆變器檢測(cè)到系統(tǒng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)，需立即切斷與電網(wǎng)的連接。而孤島檢測(cè)作為光伏并網(wǎng)保障安全穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)必備能力，在光伏電源接入配電網(wǎng)滲透率越來(lái)越高的大環(huán)境下，對(duì)其也提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)，因此研究開(kāi)發(fā)高精度、高可靠性的孤島檢測(cè)方法變得尤為重要。目前，國(guó)內(nèi)外將孤島檢測(cè)分為遠(yuǎn)程檢測(cè)法與本地檢測(cè)法。遠(yuǎn)程檢測(cè)法依賴(lài)于電力公司和dg(distributed?generation,dg)單位之間的通信檢測(cè)方案。但遠(yuǎn)程方法需要通信鏈路，但目前部署的光伏發(fā)電區(qū)域并沒(méi)有現(xiàn)成的電力通信裝置，因此成本較高，導(dǎo)致遠(yuǎn)程檢測(cè)方法并沒(méi)有廣泛應(yīng)用。本地檢測(cè)法主要是利用dg并網(wǎng)側(cè)的逆變控制系統(tǒng)對(duì)pcc(point?ofcommon?coupling，pcc)電壓和頻率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)脫離主網(wǎng)時(shí)，pcc電壓、頻率和相位等電氣參數(shù)的變化量或變化率將超出一定的閾值范圍，即判定孤島發(fā)生。

2、目前，光伏孤島的本地檢測(cè)技術(shù)中研究和使用較多的主要分為包含過(guò)/欠電壓、過(guò)/欠頻率、諧波變化率以及電壓相位突變的被動(dòng)檢測(cè)法以及包含頻率擾動(dòng)、電壓擾動(dòng)、功率擾動(dòng)以及阻抗測(cè)量的主動(dòng)檢測(cè)方法。其中，被動(dòng)檢測(cè)法，它具備原理簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易的優(yōu)點(diǎn)，但是存在檢測(cè)閾值設(shè)定困難以及檢測(cè)盲區(qū)大等缺點(diǎn)。而主動(dòng)檢測(cè)方法則具備檢測(cè)盲區(qū)小、檢測(cè)速度快以及成本低的優(yōu)點(diǎn)，但也存在諧波引入、參數(shù)設(shè)置復(fù)雜等缺點(diǎn)。主動(dòng)式孤島檢測(cè)方法通過(guò)向系統(tǒng)或逆變器側(cè)的某一個(gè)輸出電氣量注入擾動(dòng)量，來(lái)加快孤島發(fā)生后相關(guān)特征量的變化或偏移情況，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)快速、無(wú)盲區(qū)的孤島檢測(cè)。向系統(tǒng)注入的擾動(dòng)量越大，檢測(cè)速度雖然會(huì)加快，但對(duì)電能質(zhì)量的影響也會(huì)加大，因此如何在加快孤島檢測(cè)速度與降低對(duì)電能質(zhì)量的影響兩方面之間進(jìn)行平衡，是主動(dòng)檢測(cè)法要考慮的重要問(wèn)題之一。另一方面，如何減小諧波引入以及避免與系統(tǒng)高阻短路接地故障發(fā)生誤判是主動(dòng)檢測(cè)法需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：本發(fā)明是解決當(dāng)前主動(dòng)式孤島檢測(cè)方法無(wú)法平衡孤島檢測(cè)速度與降低對(duì)電能質(zhì)量的影響，以及在系統(tǒng)高阻接地故障下容易存在誤判的問(wèn)題。

3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于特征峭度分析的主動(dòng)型光伏系統(tǒng)孤島檢測(cè)方法，包括：

5、獲取三相電壓幅值，計(jì)算所述三相電壓幅值與三相電壓額定值的電壓偏移率，將所述電壓偏移率與第一閾值進(jìn)行判斷，若電壓偏移率大于第一閾值，則注入無(wú)功功率擾動(dòng)量，啟動(dòng)孤島檢測(cè)；

6、獲取視在功率波形，利用變分模態(tài)分解算法對(duì)所述視在功率波形進(jìn)行分解，得到特征檢測(cè)分量，根據(jù)所述特征檢測(cè)分量計(jì)算特征峭度值，通過(guò)特征峭度值判斷是否進(jìn)入孤島運(yùn)行狀態(tài)。

7、作為本發(fā)明所述的基于特征峭度分析的主動(dòng)型光伏系統(tǒng)孤島檢測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：計(jì)算所述三相電壓幅值與三相電壓額定值的電壓偏移率包括：

8、并網(wǎng)點(diǎn)pcc處的三相電壓幅值與三相電壓額定值的電壓偏移率，表示為：

9、

10、其中，ut(t)為pcc處三相電壓幅值，ud為電壓偏移率，ura為三相電壓額定值。

11、作為本發(fā)明所述的基于特征峭度分析的主動(dòng)型光伏系統(tǒng)孤島檢測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：將所述電壓偏移率與第一閾值進(jìn)行判斷包括：

12、若電壓偏移率大于第一閾值，則注入無(wú)功功率擾動(dòng)量，啟動(dòng)孤島檢測(cè)；

13、若電壓偏移率小于等于第一閾值，則不注入無(wú)功功率擾動(dòng)量，重新計(jì)算和比較電壓偏移率。

14、作為本發(fā)明所述的基于特征峭度分析的主動(dòng)型光伏系統(tǒng)孤島檢測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：第一閾值包括：

15、根據(jù)光伏系統(tǒng)功率由0增加至額定功率時(shí)，得到光伏系統(tǒng)功率變化曲線(xiàn)和pcc處三相電壓幅值以及頻率變化曲線(xiàn)；

16、對(duì)每個(gè)采樣的時(shí)間點(diǎn)，計(jì)算三相電壓的平均值，得到基準(zhǔn)值；計(jì)算每個(gè)相位電壓與基準(zhǔn)值之間的差值，得到三相電壓幅值偏差即電壓偏移率；從采用時(shí)間點(diǎn)的三相電壓幅值偏差中得到最大值，即為pcc三相電壓幅值偏差的最大值；

17、pcc三相電壓幅值偏差的最大值的2倍為第一閾值。

18、作為本發(fā)明所述的基于特征峭度分析的主動(dòng)型光伏系統(tǒng)孤島檢測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：利用變分模態(tài)分解算法對(duì)所述視在功率波形進(jìn)行分解，得到特征檢測(cè)分量包括：

19、設(shè)定變分模態(tài)分解的參數(shù)包括調(diào)節(jié)分解層數(shù)的參數(shù)k和正則化參數(shù)alpha；

20、通過(guò)迭代優(yōu)化的方式，利用變分模態(tài)分解算法對(duì)視在功率波形進(jìn)行分解，分解操作包括，將視在功率波形作為初始信號(hào)輸入變分模態(tài)分解算法，計(jì)算視在功率波形的信號(hào)的希爾伯特譜和信號(hào)輔助函數(shù)；

21、基于正則化約束和信號(hào)輔助函數(shù)，計(jì)算當(dāng)前的模態(tài)函數(shù)；從初始信號(hào)中減去當(dāng)前的模態(tài)函數(shù)，得到新的信號(hào)；重復(fù)分解操作，直到達(dá)到調(diào)節(jié)分解層數(shù)的參數(shù)k，得到k個(gè)時(shí)頻分量。

22、作為本發(fā)明所述的基于特征峭度分析的主動(dòng)型光伏系統(tǒng)孤島檢測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：選取時(shí)頻分量作為特征檢測(cè)分量包括：

23、將視在功率波形作為初始信號(hào)進(jìn)行離散化為離散時(shí)間序列，當(dāng)相鄰的離散化的信號(hào)不同時(shí)，則信號(hào)通過(guò)零值，得到信號(hào)通過(guò)零值的次數(shù)；

24、將信號(hào)通過(guò)零值的次數(shù)除以信號(hào)的總數(shù)，得到零交叉率，零交叉率的2倍則為信號(hào)通過(guò)零值的頻率；

25、判斷信號(hào)通過(guò)零值的頻率是否位于暫態(tài)功率波形的故障特征頻率范圍內(nèi)，若偽于故障特征頻率范圍，則選取該層的時(shí)頻分量作為特征檢測(cè)分量。

26、作為本發(fā)明所述的基于特征峭度分析的主動(dòng)型光伏系統(tǒng)孤島檢測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：根據(jù)所述特征檢測(cè)分量計(jì)算特征峭度值，通過(guò)特征峭度值判斷是否進(jìn)入孤島運(yùn)行狀態(tài)包括：

27、將選取的時(shí)頻分量的能量作為特征檢測(cè)分量進(jìn)行峭度計(jì)算，表示為：

28、

29、其中，fsz(t)為特征檢測(cè)分量，μ為特征檢測(cè)分量的均值，t為特征檢測(cè)分量的最大采樣點(diǎn)編號(hào)；

30、若st大于第二閾值，則進(jìn)入非孤島狀態(tài)；若st小于等于第二閾值，則進(jìn)入孤島狀態(tài)。

31、第二方面，本發(fā)明提供了一種基于特征峭度分析的主動(dòng)型光伏系統(tǒng)孤島檢測(cè)的系統(tǒng)，包括：

32、判斷模塊，用于獲取三相電壓幅值，計(jì)算所述三相電壓幅值與三相電壓額定值的電壓偏移率，將所述電壓偏移率與第一閾值進(jìn)行判斷，若電壓偏移率大于第一閾值，則注入無(wú)功功率擾動(dòng)量，啟動(dòng)孤島檢測(cè)；

33、分解模塊，用于獲取視在功率波形，利用變分模態(tài)分解算法對(duì)所述視在功率波形進(jìn)行分解，得到特征檢測(cè)分量，根據(jù)所述特征檢測(cè)分量計(jì)算特征峭度值，通過(guò)特征峭度值判斷是否進(jìn)入孤島運(yùn)行狀態(tài)。

34、第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算設(shè)備，包括：

35、存儲(chǔ)器和處理器；

36、所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述處理器用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述基于特征峭度分析的主動(dòng)型光伏系統(tǒng)孤島檢測(cè)方法的步驟。

37、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述基于特征峭度分析的主動(dòng)型光伏系統(tǒng)孤島檢測(cè)方法的步驟。

38、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所提出的基于特征峭度分析的主動(dòng)型光伏系統(tǒng)孤島檢測(cè)方法通過(guò)無(wú)功功率的主動(dòng)注入，可以在不影響系統(tǒng)電能質(zhì)量的前提下，顯著增強(qiáng)孤島運(yùn)行狀態(tài)的擾動(dòng)特征，通過(guò)信號(hào)提取分析方法可以有效提取各運(yùn)行狀態(tài)下的擾動(dòng)特征，能夠有效實(shí)現(xiàn)孤島狀態(tài)的準(zhǔn)確判別，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。