專利名稱：一種基于輸出電流頻率擾動(dòng)的抗孤島效應(yīng)保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中逆變器的控制方法，尤其涉及一種基于輸 出電流頻率擾動(dòng)的抗孤島效應(yīng)保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
分布式并網(wǎng)發(fā)電是將太陽能、風(fēng)能等新能源的能量轉(zhuǎn)化為電力，并通過并 網(wǎng)逆變器將電力送入常規(guī)電網(wǎng)的新能源利用模式。并網(wǎng)逆變器是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 中技術(shù)含量較高的關(guān)鍵部件，其作用是將直流電能轉(zhuǎn)化與電網(wǎng)頻率和相位同步 的正弦電流，成為可輸入電網(wǎng)的高品質(zhì)交流電能。從安全角度考慮，并網(wǎng)逆變 器必須具備抗孤島運(yùn)行保護(hù)的功能。(注在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下， 電網(wǎng)斷電后如果逆變器檢測不到電網(wǎng)的斷電狀態(tài)，仍向本地負(fù)載提供電流，這 種運(yùn)行狀態(tài)就稱為孤島運(yùn)行)。
由于在孤島運(yùn)行模式下，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)向已與電力公司的配電網(wǎng)斷開 的電力線供電，這不但會(huì)影響電能質(zhì)量，進(jìn)而導(dǎo)致用電設(shè)備損害，嚴(yán)重時(shí)還會(huì) 危及維護(hù)檢修人員的生命安全。因此，研究孤島檢測方法及保護(hù)措施，將孤島 產(chǎn)生的危害降至最低具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
現(xiàn)有的抗孤島保護(hù)方法主要有被動(dòng)檢測法和主動(dòng)檢測法。
一般情況下，本地負(fù)載與并網(wǎng)逆變器的輸出功率是不匹配的，市電掉電時(shí)， 逆變器輸出電壓的幅度和頻率或者電壓電流的諧波都會(huì)有突然變化，被動(dòng)檢測 法通過監(jiān)測這些電量的突變來檢測孤島效應(yīng)。在負(fù)載容量與逆變器輸出功率相 當(dāng)情況下，電網(wǎng)斷電前后逆變器輸出端的電壓和頻率可能都不會(huì)有較大變化， 處于正常工作范圍之內(nèi)，被動(dòng)方法就會(huì)失效。所以，為確保系統(tǒng)的安全性，一 般采用主動(dòng)施加擾動(dòng)的方法結(jié)合被動(dòng)檢測方法實(shí)現(xiàn)孤島效應(yīng)的檢測與保護(hù)。
并網(wǎng)逆變器采用電流控制模式，輸出電流跟蹤電網(wǎng)電壓的頻率和相位，可 認(rèn)為是受控交流電流源，它有三個(gè)要素可以被控制，即其峰值、頻率和相位。主動(dòng)擾動(dòng)的方法一般是基于這三個(gè)要素施加擾動(dòng)的，分別對(duì)應(yīng)于有功、頻率和 無功擾動(dòng)三種主動(dòng)擾動(dòng)方法。其中，頻率擾動(dòng)是較為常用的一種孤島檢測方法， 它通過對(duì)輸出電流的頻率施加擾動(dòng)來進(jìn)行孤島效應(yīng)檢測逆變器檢測電網(wǎng)電壓 的頻率，稍微放大或縮小后作為輸出電流頻率的給定信號(hào)，從而使輸出電流頻 率偏移電網(wǎng)電壓頻率，造成輸出電壓、電流存在相位偏移，孤島情況下，該相 位偏移會(huì)被系統(tǒng)內(nèi)部的鎖相電路檢測到，從而影響頻率檢測值，在此基礎(chǔ)上施 加新的頻率擾動(dòng)，便可使系統(tǒng)工作頻率逐步偏移，直至超出頻率工作范圍，最 終觸發(fā)頻率保護(hù)動(dòng)作，由此實(shí)現(xiàn)孤島效應(yīng)檢測。
頻率擾動(dòng)方法在特定的負(fù)載條件下可能失去擾動(dòng)效果，其檢測失敗的原因 是孤島運(yùn)行情況下，逆變器的交流輸出端的電壓由逆變器輸出電流和負(fù)載阻 抗特性共同決定，電壓與電流之間的相位差取決于負(fù)載阻抗角，特定負(fù)載和頻 率擾動(dòng)策略下，負(fù)載阻抗角造成的相位差抵消了頻率擾動(dòng)相位偏移作用，系統(tǒng) 頻率無法持續(xù)偏移，逆變器與負(fù)載就形成了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)。
對(duì)于特定的頻率擾動(dòng)策略，如果某個(gè)特定的負(fù)載使孤島檢測失敗，檢測盲 區(qū)的大小是由頻率擾動(dòng)幅度的大小和擾動(dòng)施加的策略決定的。對(duì)于常規(guī)的頻率 偏移檢測方法，在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，由于頻率擾動(dòng)的施加，電流頻率與電 網(wǎng)電壓頻率存在一定偏差，系統(tǒng)輸出電流波形為過零點(diǎn)存在畸變的正弦波形， 頻率擾動(dòng)幅度愈大，電流波形受到的影響愈大，輸出電能質(zhì)量越差。并網(wǎng)發(fā)電 系統(tǒng)對(duì)電流波形質(zhì)量的要求決定了頻率擾動(dòng)幅度不能取的太大，而要獲得更小 的檢測盲區(qū)，又需要適當(dāng)大的頻率擾動(dòng)幅度，這是一對(duì)矛盾。要獲得更好的檢 測效果和相對(duì)較高的電流波形質(zhì)量，需要從新的角度來改進(jìn)頻率擾動(dòng)的策略。 本發(fā)明的研究表明，對(duì)于特定的頻率擾動(dòng)幅度，檢測盲區(qū)的大小是由頻率擾動(dòng) 的方向、頻率保護(hù)上限和下限等因素共同決定的，系統(tǒng)要根據(jù)負(fù)載的特性來確 定頻率擾動(dòng)的方向，這樣才能獲得最小的檢測盲區(qū)。常規(guī)頻率擾動(dòng)方法的工作 模式是根據(jù)頻率檢測結(jié)果來確定擾動(dòng)的方向，頻率擾動(dòng)的初始方向一般由電網(wǎng) 斷電前的系統(tǒng)工作頻率決定，這無法確保正確的擾動(dòng)方向，也就無法獲得特定 頻率擾動(dòng)幅度下的最佳檢測效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)頻率擾動(dòng)法孤島效應(yīng)檢測方法存在的缺陷，提供一種 基于輸出電流頻率擾動(dòng)的抗孤島效應(yīng)保護(hù)方法。該方法通過兩種途徑來減小檢 測盲區(qū) 一是加大頻率擾動(dòng)的周期，二是根據(jù)負(fù)載的諧振頻率確定頻率擾動(dòng)的 方向。
方法一
由于傳統(tǒng)頻率擾動(dòng)方法的頻率檢測和擾動(dòng)周期為半個(gè)工頻周期，本方案把 頻率擾動(dòng)周期由常規(guī)的半個(gè)工頻周期加大到一個(gè)或多個(gè)工頻周期，從而通過增 大頻率擾動(dòng)周期，可以以相對(duì)較小的頻率擾動(dòng)幅度，在保證波形質(zhì)量的基礎(chǔ)上 大大減小檢測盲區(qū)。此外，同傳統(tǒng)頻率擾動(dòng)方法相比，在檢測效果相當(dāng)?shù)幕A(chǔ) 上，提高了輸出電流的波形質(zhì)量。
需要注意的是，這里通過加大頻率擾動(dòng)的周期來增加擾動(dòng)，而不是單純的 增大擾動(dòng)幅度，從而既減小了檢測盲區(qū)又確保了波形質(zhì)量。
方法二
本方案首先要明確頻率保護(hù)限、擾動(dòng)方向與檢測盲區(qū)的關(guān)系
由于特定頻率擾動(dòng)幅度下，檢測盲區(qū)的大小是由頻率擾動(dòng)的策略決定的， 根據(jù)頻率保護(hù)上限和下限，確定頻率范圍的中心頻率。由此根據(jù)檢測頻率偏移 中心頻率的方向，確定頻率的擾動(dòng)方向，便可以獲得最小的檢測盲區(qū)。
實(shí)施時(shí)在連續(xù)的頻率擾動(dòng)之間插入一個(gè)不施加擾動(dòng)的時(shí)段，孤島情況下， 此段時(shí)間內(nèi)的系統(tǒng)工作頻率為負(fù)載的諧振頻率，據(jù)此確定頻率擾動(dòng)的方向，可 以減小孤島效應(yīng)的檢測盲區(qū)。
然后，進(jìn)行負(fù)載諧振頻率的檢測系統(tǒng)要根據(jù)負(fù)載的諧振頻率偏移中心頻 率的方向來確定頻率擾動(dòng)的方向。
由于傳統(tǒng)頻率擾動(dòng)方法擾動(dòng)是連續(xù)施加的，系統(tǒng)的工作頻率在擾動(dòng)下偏移 負(fù)載諧振頻率，無法獲得準(zhǔn)確的頻率信息。所以采用間歇性頻率擾動(dòng)的方法， 在不施加頻率擾動(dòng)的時(shí)段內(nèi)檢測系統(tǒng)工作頻率，可以獲得準(zhǔn)確的負(fù)載諧振頻 率。
上述方案中選擇(fmin+fmax)/2作為頻率比較的基準(zhǔn)，由于各國電網(wǎng)的客觀差別，頻率保護(hù)上下限常常不同，如澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)AS4777要求fmin=45HZ, fmax=55HZ, IEEE1547禾B UL1741要求fmin=59.3HZ, fmax=60.5HZ，德標(biāo) VDE0126要求fmin-47.5HZ, finax-50.2HZ，這使得傳統(tǒng)選擇基準(zhǔn)的方法變得不 適用，因此本發(fā)明選擇(fmin+fmax)/2作為比較的基準(zhǔn)，而不是以系統(tǒng)的額定頻 率作為施加方向判斷的基準(zhǔn)，更為科學(xué)。
另外，在兩次擾動(dòng)期間插入不施加擾動(dòng)的時(shí)段，檢測該時(shí)段內(nèi)頻率的平均 值，獲得負(fù)載的諧振頻率，與(fmin+fmax)/2作比較，以確定下一次擾動(dòng)的方向。
當(dāng)電網(wǎng)斷開時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)工作在負(fù)載的諧振頻率上，此時(shí)測量到的系統(tǒng)工 作頻率，若小于fmin或大于finax，則無需再施加擾動(dòng)，系統(tǒng)自可檢測出孤島； 若負(fù)載的諧振頻率在區(qū)間[finin，(fmin+finax)/2]上，則對(duì)系統(tǒng)施加令頻率繼續(xù)減 小的擾動(dòng)，直至系統(tǒng)工作頻率低于finin，被檢測到孤島；若負(fù)載的諧振頻率在 區(qū)間[(fmin+fmax)/2,fmax]上，則對(duì)系統(tǒng)施加令頻率繼續(xù)增大的擾動(dòng)，直至系統(tǒng) 工作頻率高于fmax，被檢測出孤島，從而有效減小了傳統(tǒng)頻率擾動(dòng)方法的檢 測盲區(qū)。
本發(fā)明方法的有益效果如下；
與傳統(tǒng)頻率擾動(dòng)方法相比，本發(fā)明一方面提高了孤島檢測的效果，另一方 面降低了注入電網(wǎng)的諧波，提高了并網(wǎng)電流的波形質(zhì)量；該方法簡單可行，只 需對(duì)控制程序加以修改，而不需要增加額外的檢測或控制環(huán)節(jié)，在諧振負(fù)載的 嚴(yán)峻情況下也能確保檢測出孤島的概率大大提高，在同樣的孤島檢測效果情況 下，可減小電流諧波，有效的提高輸出電流的波形質(zhì)量。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
圖1為本發(fā)明中實(shí)驗(yàn)用逆變器樣機(jī)的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為RLC并聯(lián)諧振負(fù)載Gz(s)的頻率特性曲線；
圖3為頻率擾動(dòng)周期為半個(gè)工頻周期下孤島模式下電壓、電流波形示意圖4是孤島檢測盲區(qū)示意圖5為頻率擾動(dòng)周期為3個(gè)工頻周期下孤島模式下電壓、電流波形示意圖； 圖6是半個(gè)工頻周期施加一次擾動(dòng)的電流波形及其付利葉分析示意6圖7是3個(gè)工頻周期施加一次擾動(dòng)的電流波形及其付利葉分析示意圖8是電網(wǎng)存在條件下并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)波形示意圖9是電網(wǎng)斷電后孤島檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果波形示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解， 下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
本發(fā)明方法主要從頻率擾動(dòng)幅度、周期對(duì)并網(wǎng)電流波形質(zhì)量的影響、檢測 盲區(qū)的大小與擾動(dòng)策略的關(guān)系以及如何根據(jù)負(fù)載的特性來確定頻率擾動(dòng)方向 三個(gè)角度來說明本發(fā)明的特點(diǎn)與檢測效果。
以下為根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的具體實(shí)現(xiàn)原理和過程
(-)孤島模式下RLC并聯(lián)諧振負(fù)載對(duì)輸出電流的響應(yīng)；
并網(wǎng)逆變器的抗孤島效應(yīng)保護(hù)功能一般采用與逆變器輸出功率相當(dāng)，諧振 頻率等于系統(tǒng)額定頻率的RLC并聯(lián)平衡負(fù)載來考核，負(fù)載的品質(zhì)因數(shù)
gri (c/zo1/2，諧振頻率/尸1/(27K丄c)"2)，系統(tǒng)工作頻率為/H寸負(fù)載阻抗角w。^可表 示為
外 。,加-'必(/;//-//力)) (1)
圖l所示為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的電路結(jié)構(gòu)圖。^為逆變器并網(wǎng)開關(guān)，」&為電網(wǎng)
供電開關(guān)，本地負(fù)載為i IC并聯(lián)諧振負(fù)載。^為直流母線電壓，v。為逆變器輸出 電壓，e。為逆變器交流輸出端電壓。逆變器采用電流控制模式，對(duì)電感電流^閉 環(huán)控制，使其跟蹤給定電流信號(hào)/,。 ^為電流反饋系數(shù)。^C/2為輸出濾波網(wǎng)絡(luò)，
Z'2為并網(wǎng)電流。在頻率擾動(dòng)情況下，輸出電流Z'2為過零點(diǎn)存在畸變的正弦波形，
它主要包含基波成分和低頻諧波成分。
孤島運(yùn)行情況下，輸出端電壓e。由逆變器輸出電流Z'2和負(fù)載阻抗特性決定。
對(duì)于虹c負(fù)載，逆變器輸出電流到輸出電壓的傳遞函數(shù)為-G^)的頻率特性曲線，兩種情況下負(fù)載品質(zhì)因數(shù)分別為1和2.5，負(fù)載諧振頻率為 50Hz，在230V/50Hz電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，負(fù)載有功功率為2kW。由&("的頻率特性曲線 可知，諧振頻率點(diǎn)叫處，傳遞函數(shù)(72(力的幅頻響應(yīng)具有最大值，也就是說，負(fù) 載對(duì)基波電流有較大的放大作用，放大作用隨電流諧波次數(shù)的增加而減??；由 相位響應(yīng)曲線可知，在叫處相差為零，偏離叫越遠(yuǎn)，則相位差越大。由G"力的頻
率特性曲線可知G)系統(tǒng)工作頻率稍稍偏移諧振頻率點(diǎn)，不會(huì)引起電壓明顯的 變化；(2)工作頻率偏移諧振頻率，會(huì)造成電壓和電流間出現(xiàn)相位差；(3)負(fù)載品 質(zhì)因數(shù)越大，對(duì)諧波電流的放大作用越小，頻率偏移諧振頻率造成的相位差越 大。
(二)檢測盲區(qū)分析和擾動(dòng)方法改進(jìn)；
/ LC負(fù)載對(duì)諧波電流的放大作用較弱，可以以負(fù)載對(duì)逆變器輸出電流基波分 量的響應(yīng)來判斷頻率擾動(dòng)方法的孤島檢測效果。傳統(tǒng)頻率擾動(dòng)方法每工頻周期 施加兩次擾動(dòng)，圖3所示為施加正向頻率擾動(dòng)孤島情況下負(fù)載電壓、電流(標(biāo)么 值，以電壓電流的有效值為基值)之間的相位關(guān)系。系統(tǒng)工作頻率A為輸出電流 的基波z;/的頻率，負(fù)載阻抗角決定了基波電流和負(fù)載電壓間的相位差，孤島形成
的原因是負(fù)載阻抗角抵消了頻率擾動(dòng)造成的相位擾動(dòng)。有A-i/r，電流給定信號(hào)
的頻率乂-l/7;，頻率擾動(dòng)量A戶(1/7H/7)， ^為電流相對(duì)于電壓的相位角。由電壓、 電流相位關(guān)系可得，
^丄V (3)
相位角^由負(fù)載阻抗角伊;。。d決定，有
P = -- tan—1必(左-匈)+ = 0 ( 4 )
對(duì)于特定的負(fù)載和頻率擾動(dòng)幅度，由(4)式可得系統(tǒng)的孤島頻率/^。系統(tǒng)
頻率工作范圍為[/^,/ ^]，則對(duì)于特定的諧振負(fù)載(力,Qr)和頻率擾動(dòng)量A/，若 /*</L</Wox，則可判定該諧振負(fù)載位于檢測盲區(qū)內(nèi)，否則位于可檢測區(qū)內(nèi)。以50Hz 的系統(tǒng)為例，取頻率下限/曲為49.5Hz，上限/,為50.5Hz。如圖4所示，取A/為lHz，
8并令力等于50.5Hz ，可得曲線l,其左上側(cè)區(qū)域?yàn)椴豢蓹z測區(qū)，若取A/為-lHz， 并令/;,等于49.5Hz ，可得曲線2，其右上側(cè)區(qū)域?yàn)椴豢蓹z測區(qū)。
由(4)式可知，頻率擾動(dòng)幅度、擾動(dòng)策略和頻率保護(hù)限決定了檢測盲區(qū)的 大小。對(duì)于諧振頻率點(diǎn)位于頻率工作范圍中心點(diǎn)((/^+/,》/2)右側(cè)的諧振負(fù)載， 應(yīng)施加正向的頻率擾動(dòng)，而對(duì)左側(cè)的諧振負(fù)載，應(yīng)施加負(fù)向的頻率擾動(dòng)，這樣 才能獲得特定頻率擾動(dòng)幅度下最小的孤島效應(yīng)檢測盲區(qū)。
要獲得最小的檢測盲區(qū)，需要檢測負(fù)載的諧振頻率。傳統(tǒng)頻率擾動(dòng)方法的 擾動(dòng)是連續(xù)施加的，無法得到準(zhǔn)確的負(fù)載頻率，為克服該缺點(diǎn)，獲得最佳的檢 測效果，即得到最小的檢測盲區(qū)，本發(fā)明采用間歇性頻率擾動(dòng)策略，在頻率擾 動(dòng)操作過程中插入不施加頻率擾動(dòng)的時(shí)段，在此時(shí)段內(nèi)，孤島運(yùn)行情況下的工 作頻率就是負(fù)載的諧振頻率，根據(jù)此時(shí)段的頻率檢測結(jié)果，確定下一步頻率擾 動(dòng)的方向。采用此方法，負(fù)載的諧振頻率決定了頻率擾動(dòng)的方向，由此可以得 到最小的檢測盲區(qū)，理想情況下，頻率擾動(dòng)方法的最小不可檢測區(qū)為曲線l的左 上側(cè)和曲線2的右上側(cè)區(qū)域的重疊部分，如圖4中陰影部分所示。
由圖4可知，對(duì)于諧振頻率為50Hz的負(fù)載，其品質(zhì)因數(shù)超過1.7左右就進(jìn)入檢 測盲區(qū)。要進(jìn)一步減小孤島檢測的盲區(qū)， 一種選擇是加大頻率擾動(dòng)的幅度，但 這是以犧牲電流波形質(zhì)量為代價(jià)的。本發(fā)明采用另一種方法，通過加大頻率擾 動(dòng)的周期，即把頻率擾動(dòng)周期由常規(guī)的半個(gè)工頻周期加大到一個(gè)或多個(gè)工頻周 期。圖5所示為頻率擾動(dòng)的周期為3個(gè)工頻周期情況下的波形示意圖。由圖4所示 的相位關(guān)系可得，
與(3)式相對(duì)比，若擾動(dòng)周期為3個(gè)工頻周期，采用l/6的頻率擾動(dòng)幅度， 就可以達(dá)到傳統(tǒng)頻率擾動(dòng)方法同樣的檢測效果。下述表l所示為不同擾動(dòng)幅度 下兩種方法仿真所得輸出電流的THD，在檢測效果等效的基礎(chǔ)上，可以得到更 好的電流波形質(zhì)量。頻率擾動(dòng)周期頻率擾動(dòng)周期0.5個(gè)工頻周期3個(gè)工頻周期△/THDTHD
0.6Hz1.20.1 Hz0.37
1.5Hz3.00.25Hz0.92
2.58Hz5.70.43Hz1.55
表l頻率擾動(dòng)幅度與并網(wǎng)電流THD
以頻率擾動(dòng)周期為半個(gè)工頻周期、Af二1.5Hz和頻率擾動(dòng)周期為3個(gè)工頻周 期、Af二0.25Hz為例，對(duì)輸出波形做傅立葉分析，分析結(jié)果見圖6和圖7。
(三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
以一臺(tái)3kW (230V,50Hz)并網(wǎng)逆變器樣機(jī)進(jìn)行孤島效應(yīng)檢測實(shí)驗(yàn)。逆變器 開關(guān)頻率為18kHz，頻率檢測與鎖相控制采用DSP捕捉端口，電網(wǎng)電壓通過零點(diǎn) 檢測電路獲得方波信號(hào)，捕獲端口捕獲方波信號(hào)的上升沿，兩次上升沿之間所 計(jì)時(shí)間為一個(gè)工頻周期。頻率檢測及擾動(dòng)由一個(gè)計(jì)數(shù)器控制，捕獲端口每進(jìn)入 一次中斷，計(jì)數(shù)器便加l，計(jì)數(shù)器等于l時(shí)計(jì)算電壓周期并送入寄存器，當(dāng)計(jì)數(shù) 器等于3時(shí)復(fù)位為零，同時(shí)從寄存器讀取電網(wǎng)周期并計(jì)算頻率，根據(jù)擾動(dòng)方向適 當(dāng)增大或減小后作為電流的給定頻率。
圖8為電網(wǎng)存在條件下并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)波形，模擬電網(wǎng)由20kW調(diào)頻調(diào)壓交流電源 和5kW阻性負(fù)載組成。頻率擾動(dòng)幅度為0.27Hz。由于每三個(gè)工頻周期施加一次頻 率擾動(dòng)，電流波形相應(yīng)出現(xiàn)一次畸變。圖9為孤島效應(yīng)檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果。電網(wǎng)電壓 為230V，頻率為50Hz，逆變器恒電流輸出，輸出功率2.3kW，功率因數(shù)為0.996。 i^C并聯(lián)負(fù)載中電阻為23Q，電容為318pF，電感為31.8mH，負(fù)載諧振頻率為 50Hz,品質(zhì)因數(shù)g/為2.3。電感和電容的無功功率為5.3kVA，負(fù)載吸收的有功功 率為2,3kW，孤島保護(hù)時(shí)間約為120ms。
10間歇性頻率擾動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一般要求孤島檢測時(shí)間為2S，這里
取單次擾動(dòng)的大周期為ls，其中的300ms時(shí)段內(nèi)頻率不施加擾動(dòng)，該時(shí)段內(nèi) 頻率檢測的(約15個(gè)工頻周期)平均值作為擾動(dòng)方向判斷的基準(zhǔn)，剩余的700ms 內(nèi)對(duì)頻率施加擾動(dòng)。孤島運(yùn)行情況下，在不施加頻率擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)的工作頻率等 于負(fù)載的諧振頻率，也就是說諧振頻率位于頻率工作范圍之外的諧振負(fù)載在不 施加頻率擾動(dòng)時(shí)段內(nèi)會(huì)被頻率保護(hù)(過頻/欠頻)檢測出來，而諧振頻率位于 頻率工作范圍之內(nèi)的負(fù)載需要施加頻率擾動(dòng)來檢測。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè) 的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中 描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明 還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本 發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1、一種基于輸出電流頻率擾動(dòng)的抗孤島效應(yīng)保護(hù)方法，其特征在于，在傳統(tǒng)頻率擾動(dòng)方法基礎(chǔ)上把頻率擾動(dòng)周期由常規(guī)的半個(gè)工頻周期加大到一個(gè)或多個(gè)工頻周期，利用增大頻率擾動(dòng)周期，以相對(duì)較小的頻率擾動(dòng)幅度，在保證波形質(zhì)量的基礎(chǔ)上大大減小檢測盲區(qū)，并提高輸出電流的波形質(zhì)量。
2、 一種基于輸出電流頻率擾動(dòng)的抗孤島效應(yīng)保護(hù)方法，其特征在于，在連 續(xù)的頻率擾動(dòng)之間插入一個(gè)不施加擾動(dòng)的時(shí)段，孤島情況下，此段時(shí)間內(nèi)的系 統(tǒng)工作頻率為負(fù)載的諧振頻率，據(jù)此確定頻率擾動(dòng)的方向，可以減小孤島效應(yīng) 的檢測盲區(qū)。同時(shí)采用間歇性頻率擾動(dòng)的方法，在不施加頻率擾動(dòng)的時(shí)段內(nèi)檢 測系統(tǒng)工作頻率，可以獲得準(zhǔn)確的負(fù)載諧振頻率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的抗孤島效應(yīng)保護(hù)方法，其特征在于，所述方案中選擇 (fmin+fmax)/2作為頻率比較的基準(zhǔn)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2的抗孤島效應(yīng)保護(hù)方法，其特征在于，所述方案中在兩 次擾動(dòng)期間插入不施加擾動(dòng)的時(shí)段，檢測該時(shí)段內(nèi)頻率的平均值，獲得負(fù)載的 諧振頻率，與(fmin+fmax)/2作比較，以確定下一次擾動(dòng)的方向。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2的抗孤島效應(yīng)保護(hù)方法，其特征在于，所述方案中當(dāng)電 網(wǎng)斷開時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)工作在負(fù)載的諧振頻率上，此時(shí)測量到的系統(tǒng)工作頻率， 若小于fhiin或大于finax，則無需再施加擾動(dòng)，系統(tǒng)自可檢測出孤島；若負(fù)載 的諧振頻率在區(qū)間[finin，(fmin+finax)/2]上，則對(duì)系統(tǒng)施加令頻率繼續(xù)減小的擾 動(dòng)，直至系統(tǒng)工作頻率低于fmin，被檢測到孤島；若負(fù)載的諧振頻率在區(qū)間 [(fmin+fmax)/2,finax]上，則對(duì)系統(tǒng)施加令頻率繼續(xù)增大的擾動(dòng)，直至系統(tǒng)工作 頻率高于finax，被檢測出孤島，從而有效減小了傳統(tǒng)頻率擾動(dòng)方法的檢測盲 區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于輸出電流頻率擾動(dòng)的抗孤島效應(yīng)保護(hù)方法，包括兩種減小傳統(tǒng)頻率擾動(dòng)方法的檢測盲區(qū)的方法，一是加大頻率擾動(dòng)的周期，采用此方法可以用相對(duì)較小的頻率擾動(dòng)幅度，在保證電流波形質(zhì)量基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高孤島檢測的性能。另一個(gè)方法采用間歇性頻率擾動(dòng)的方法，插入不施加擾動(dòng)的時(shí)段，此時(shí)段內(nèi)系統(tǒng)工作頻率為負(fù)載的諧振頻率，系統(tǒng)根據(jù)諧振頻率與特定的頻率基值比較的結(jié)果來確定擾動(dòng)的方向。是本發(fā)明可以有效的提高孤島檢測的可靠性，減少進(jìn)入電網(wǎng)的電流諧波含量，進(jìn)而提高了并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的安全性能并改善了并網(wǎng)電流的質(zhì)量。
文檔編號(hào)H02H7/00GK101488664SQ20091004677
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者相海濤, 蔣海江 申請(qǐng)人:上海航銳電源科技有限公司