基于相位突變和主動頻率偏移相結合的孤島檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于大規(guī)模新能源集中并網的防孤島保護領域的一種基于相位突變和主動頻率偏移相結合的孤島檢測方法。該方法為：1)檢測逆變器并網輸出電流與公共耦合點電壓的相位差公共耦合點電壓的頻率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)每周期用主動頻率偏移技術給逆變器并網輸出電流添加頻率擾動，檢測公共耦合點電壓的頻率f’；4)判斷f’是否大于fmax，如果是，則進行5)，否則返回1)；5)采取孤島保護動作。本方法克服了采用單一的被動檢測方法在近乎阻性負載下失效的問題，不存在檢測盲區(qū)，有效的檢測孤島。
【專利說明】基于相位突變和主動頻率偏移相結合的孤島檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于大規(guī)模新能源集中并網的防孤島保護領域，特別涉及一種基于相位突變和主動頻率偏移相結合的孤島檢測方法。
【背景技術】
[0002]孤島是指電網故障后，分布式發(fā)電系統(tǒng)仍向周圍負載供電，從而形成一個無法控制的局域供電網絡。非計劃孤島會給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來一些嚴重的問題。孤島檢測的主要作用在于當分布式系統(tǒng)與主網脫離時，及時斷開分布式電源，防止非計劃孤島運行。目前常用的孤島檢測方法可分為遠程法、被動檢測法、主動檢測法三大類。被動檢測法是通過采集本地信號，在不外加任何擾動的情況下進行孤島檢測，其優(yōu)點是原理簡單，設備投入少，易于實現，對電網無干擾，對電能質量無影響；在多臺逆變器下，檢測效率不會降低，缺點是檢測盲區(qū)較大。主動檢測法是通過人為向分布式發(fā)電系統(tǒng)引入微小電壓、電流或頻率擾動信號進行檢測判定，優(yōu)點是當分布式電源輸出功率與負載所需功率匹配時，主動法仍能檢測出孤島，盲區(qū)較小、靈敏度較高，缺點是如引入分布式發(fā)電系統(tǒng)的擾動控制不當，會導致微電網進入孤島狀態(tài)后無法穩(wěn)定運行。
[0003]相位突變法是利用逆變電源輸出電流與公共稱合點(Point of CommonCoupling, PCC)電壓間相位差變化來檢測孤島的發(fā)生。并網狀態(tài)下，由于并網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模式，并網逆變器的輸出電流始終與電網電壓保持同步。當孤島產生時，PCC點電壓不受電網電壓鉗制作用，由于負載阻抗角的存在，使得PCC點電壓相位發(fā)生跳變，與電流的相位差轉變?yōu)樨撦d的阻抗角。因此，通過逆變器輸出電流與PCC點電壓的相位差變化即可判定孤島的產生。相位突變檢測法簡單、易于實現，不會對逆變器輸出的電能質量和系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定產生影響。但當負載阻抗角接近O時，即負載近似呈阻性時，該方法失效，需采用其他孤島檢測手段進行輔助判斷。
[0004]基于逆變器的主動頻率偏移法(Active Frequency Drift, AFD)是較為常用的主動式孤島檢測方法。AFD法的基本原理是:以逆變器輸出單位功率因數為例，不施加主動頻率偏移技術時，逆變器輸出電流與PCC點電壓同頻同相，由鎖相環(huán)檢測PCC點電壓的頻率作為輸出電流的頻率，每個電壓過零點為電流新半波的開始，這樣電流與電壓同頻同相。施加主動頻率偏移技術后，電流半波的初始時刻不變，但對電流頻率添加擾動，使其比上一周期PCC點電壓的頻率略高(或略低)，若電流半波已完而電壓未到過零點，則強制電流給定為零，直到電壓過零觸發(fā)到來，電流才開始下一個半波。圖1是Aro法的工作原理圖，圖中實線代表PCC點電壓，虛線代表經AFD法作用后逆變器輸出的電流，定義頻率擾動Cf:
【權利要求】
1.基于相位突變和主動頻率偏移相結合的孤島檢測方法，其特征是，該孤島檢測方法的具體步驟為: 步驟一:檢測逆變器并網輸出電流與公共耦合點電壓的相位差△供，檢測公共耦合點電壓的頻率f; 步驟二:判斷I△列是否大于相位突變檢測判據<?>，如果大于，進行步驟五，如果不大于，返回步驟一；判斷f小于公共耦合點電壓的最小頻率fmin或f大于公共耦合點電壓的最大頻率是否成立，如果成立，進行步驟五，如果不成立，進行步驟三； 步驟三:每周期用主動頻率偏移技術對逆變器并網輸出電流添加頻率擾動Cf，并檢測此時的公共耦合點電壓的頻率f’; 步驟四:判斷f’是否大于公共耦合點電壓的最大頻率fmax，如果是，則進行步驟五，如果不是，則返回步驟一； 步驟五:采取孤島保護動作。
2.根據權利要求1所述的基于相位突變和主動頻率偏移相結合的孤島檢測方法，其特征是，所述步驟二中相位突變檢測判據P設定為5。。
3.根據權利要求1所述的基于相位突變和主動頻率偏移相結合的孤島檢測方法，其特征是，所述步驟二中公共耦合點電壓的最小頻率fmin設定為49.5赫茲，公共耦合點電壓的最大頻率fmax設定為50.5赫茲。
4.根據權利要求1所述的基于相位突變和主動頻率偏移相結合的孤島檢測方法，其特征是，所述步驟三中頻率擾動Cf設定為0.01。
【文檔編號】G01R31/08GK103983898SQ201410210162
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權日: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 申請人:國網寧夏電力公司, 華北電力大學