[发明专利]用于动态电压恢复器的电网电压跌落检测算法

说明书

【技术领域】

本发明涉及动态电压恢复器研究领域，特别涉及动态电压恢复器的电网电压跌落检测算法。

【背景技术】

动态电压恢复器（DVR）可以有效保护敏感负载不受电网电压跌落的影响，广泛应用于工业现场电网故障保护。离线式DVR仅在电网电压跌落发生时投入运行，电网正常时处于旁路状态，以减小系统的损耗。DVR的投入和切出由电压跌落检测算法控制。因此，电压跌落检测算法是DVR控制系统中的重要组成部分之一，它直接决定着DVR的动态响应性能。

近年来，有学者提出利用动态电压恢复器实现双馈风力发电系统的低电压穿越，以满足电网并网标准所提出的要求。通常风力发电系统所处地域较为偏僻，多接入弱电网，因此风电场端口电压正常情况下波动幅度较大，且可能存在较大电压谐波。在采用DVR实现风力发电系统低电压穿越的应用中，电网电压幅度的波动以及电压谐波对DVR控制系统尤其是电网电压跌落检测部分提出了较高的要求，快速准确检测跌落的发生，且尽量避免DVR的误投入。通过检索文献发现，现有文献中多关注于DVR的控制和补偿方法，以实现风力发电系统的低电压穿越，而对这种应用场合下的电网电压跌落检测算法研究较少。

现有的电网电压跌落检测算法主要应用于保护敏感负载的应用场合。根据DVR控制性能要求，电压跌落检测算法应满足快速性，抗扰性，准确性和完备性四个方面的要求。不少学者对电压跌落的检测进行了研究，提出了相应的检测算法。按照相数，可以将现有检测方法分为基于单相的检测算法和基于三相的检测算法。基于单相的检测算法，通过检测单相电压的幅值（或者有效值、峰值）是否低于90%额定值来判断电压是否跌落。不同的单相检测算法在单相电压幅值的计算方法上不同，比如有效值法，DFT分析，两点或多点法，以及构造虚拟电压法，其中以构造虚拟电压法响应快速性及抗扰性最好，但在电压谐波含量较大的情况下，快速性和抗扰性之间存在较大矛盾。基于三相的检测算法，不同方法判断电压跌落的检测判据存在差异。基于正序分量幅度的检测方法仅检测三相电压正序分量幅度是否低于90%额定值，该方法通过低通和陷波滤波器计算正序分量，响应速度有限但其抗扰性较好。对于不对称电压跌落，该方法存在检测盲区的问题。另外一种方法为电网电压相位跟踪法，其检测判据为实际电压DQ分量偏离其参考值的程度。该方法通过判断瞬时偏离量的有效值是否大于预先设定的阀值以检测电压跌落。该检测判据综合考虑了三相电压正序和负序分量的影响，但它与正序和负序分量的关系是非线性的。

以下给出检索的相关文献：

[1]Chris Fitzer,Mike Barnes,and Peter Green,Voltage sag detection technique for a dynamic voltage restorer,IEEE Trans on Industry Applicat,vol.40,no.1,pp.203-212,Jan/Feb2004.

[2]Huang Xinming.＂Load voltage regulation by series and unified power quality controller＂,Ph.D.Dissertation,Xi’an Jiaotong University,2009.

[3]A.Teke K.Bayindir M.Tümay.Sag/swell detection method for fuzzy logic controlled dynamic voltage restorer.IET Gener.Transm.Distrib.,vol.4,iss.1,pp.1–12,2010.

[4]Po-Tai Cheng,Chian-Chung Huang,Chun-Chiang Pan et.alDesign and Implementation of a Series Voltage Sag Compensator Under Practical Utility Conditions,IEEE Trans.Ind.Applicat.,vol.39,pp.844–853,May/June.2003.

【发明内容】

针对上述现有方法中存在的不足之处，本发明的目的在于提出一种适用于动态电压恢复器的电网电压跌落检测算法。该检测算法能够快速准确地检测电网电压跌落，且对电网电压谐波在不影响检测响应性能的基础上具有很好的抵抗能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：