[发明专利]一种计及电能质量约束的光伏并网发电系统孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏并网发电技术领域，尤其涉及一种计及电能质量约束的光伏并网发电系统孤岛检测方法。

背景技术

在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天，太阳能利用成为世界各国争相发展的热点，光伏并网发电作为太阳能利用的主要发展趋势，已得到迅猛发展。

光伏并网发电系统并网运行时除了应具有基本的保护功能以外，还应该具有预防孤岛效应的特殊功能。所谓孤岛效应是指：当电网因故障或停电维修等原因而跳闸停止供电时，安装于用户端的分布式并网发电系统(如光伏发电、风力发电、燃料电池、微型燃汽轮机等)未能及时检测出停电状态而将自身切离电网，最终形成由分布式并网发电系统及其所连接本地负载组成的一个自给供电的孤岛发电系统。近年来，随着分布式电源并网发电的广泛应用，发生孤岛效应的概率越来越高，因此，研究孤岛检测方法及保护措施来避免孤岛效应产生的危害，具有重要的理论价值和应用价值。

孤岛效应的检测方法一般分为两类，即被动式检测法和主动式检测法。所谓被动式检测法就是通过测量分布式电源并网逆变器的输出参量(如电压、频率、相角等)的异常来判断系统是否发生孤岛。通常情况下当电网断电时，光伏并网发电系统的输出功率和负载功率之间的差异会引起系统的电压和频率的较大变化，通过对系统电压和频率的检测，可以很容易地检测出孤岛效应。但是如果光伏并网逆变器提供的功率与负载需求的功率相匹配，那么当线路维修或故障导致电网供电中断时，并网点电压和频率的变化很小甚至不发生变化，很难通过对系统电压和频率的检测来判断孤岛是否发生，即被动式检测法存在相对较大的不可检测区(NDZ，Non-Detection Zone)，此时需要采用主动式检测法来避免这种检测盲区。主动式检测法的原理是通过向电网注入扰动，并利用扰动引起的系统电压、频率、阻抗等的相应变化来判断孤岛是否发生。已有的主动式检测法虽然可有效地减少不可检测区，但可能对电网产生电能质量影响。一旦电网电压、频率等电能质量指标超出规定的变化范围，将可能造成用电设备损坏、负载烧毁等诸多问题，因此采取计及电能质量约束的主动式孤岛检测法具有重要的技术创新意义和广泛的应用价值。

需要指出的是，孤岛检测时间是孤岛保护的一项重要技术指标，必须在规定时间内检测到孤岛效应。根据IEEE Std.929-2000对孤岛问题提出的标准要求，分布式并网发电系统应避免孤岛的出现，并且检测时间不得超过2秒。GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》对防孤岛效应问题也做出了相应规定，当电网失压时，防孤岛效应保护应在2秒内动作，将光伏并网发电系统与电网断开。

发明内容

针对上述背景技术中提到现有孤岛检测方法没有考虑对电网产生电能质量影响的不足，本发明提出了一种计及电能质量约束的光伏并网发电系统孤岛检测方法。

本发明的技术方案是，一种计及电能质量约束的光伏并网发电系统孤岛检测方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：当光伏电源的输出功率与本地负载匹配时，启动本孤岛检测单元；

步骤2：孤岛检测单元测得光伏并网逆变器输出电压和光伏并网发电系统并网点电压；

步骤2.1：当光伏并网发电系统并网点电压大于等于并网点额定电压时，减小Boost电路的触发脉冲占空比，使得Boost电路输出电压发生相应改变，进而改变光伏并网逆变器输出电压下调指定比例；

若测得此时的光伏并网发电系统并网点电压和未改变Boost电路占空比时孤岛检测单元测得的光伏并网发电系统并网点电压之间的变化量小于指定阈值时，则说明光伏并网发电系统并网点电压受到大电网的钳制作用，孤岛未发生；

若测得此时的光伏并网发电系统并网点电压和未改变Boost电路占空比时孤岛检测单元测得的光伏并网发电系统并网点电压之间的变化量超出指定阈值时，且其变化特征与光伏并网逆变器输出电压的变化特征相同，则说明光伏并网发电系统并网点电压不受大电网的钳制作用，孤岛发生，发出报警信号；

步骤2.2：当光伏并网发电系统并网点电压小于并网点额定电压时，增大Boost电路的触发脉冲占空比，使得Boost电路输出电压发生相应改变，进而改变光伏并网逆变器输出电压上调指定比例；

若测得此时的光伏并网发电系统并网点电压和未改变Boost电路占空比时孤岛检测单元测得的光伏并网发电系统并网点电压之间的变化量小于指定阈值时，则说明光伏并网发电系统并网点电压受到大电网的钳制作用，孤岛未发生；