[发明专利]一种随机序列相关的光伏孤岛状态的检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及新能源控制技术领域，特别是涉及一种随机序列相关的光伏孤岛状态的检测方法及装置。

背景技术

近来科学家面临如何获得清洁，高效，环保的能源这样一大挑战，光伏电池作为新兴的绿色能源收到越来越多人的关注，因此对光伏发电装置的研究有重要的意义。光伏逆变器控制方法中有效检测孤岛状态具有重大意义。

并网逆变器的孤岛现象是指电网因故中断供电时逆变器仍向电网传输电能，和本地负载形成一个公共电网系统无法控制的自给供电孤岛。该现象的发生会威胁到电网维修人员的安全，影响配电系统的保护开关动作程序，在重合闸时可能对用电设备造成损坏等。在孤岛检测中，仅依靠被动式检测方法容易漏检，通常采用被动与主动相结合的方法以减小检测盲区。然而主动检测法需对逆变器的输出施加扰动，再检测公共点的电压、频率、阻抗等的变化来判断电网存在的情况。这种方法会对电网产生较大谐波。

目前，光伏孤岛状态检测方法主要分为被动式检测法和主动式检测法。被动式检测法主要包括过/欠电压、高/低频率检测法，电压谐波检测法，电压相位突变法。过/欠电压、高/低频率检测法是指通过检测公共耦合点的电压、频率来实现孤岛状态检测，该方法比较简单，成本低，但是检测盲区较大；电压谐波检测法通过监测逆变器端输出电压的总谐波畸变量来实现孤岛状态检测，检测出孤岛，但是由于电网运行较为复杂，并且含有很多非线性器件，使得谐波的变化比较复杂，因而很难确定一个合适的总谐波畸变量检测阈值；电压相位突变法是通过逆变器输出的电流与电压之间的相位差来实现孤岛状态检测，此方法较为简单，既不影响电能质量也不影响系统的暂态响应，但选择合适的相位阈值是一个难点。主动式检测法主要包括有源频率偏移法、有功功率扰动法、无功功率补偿法。有源频率偏移法是通过改变逆变输出电流的频率来检测孤岛状态，但是然存在着检测盲区；有功功率扰动法是通过对逆变器的输出功率进行周期性的扰动，从而破坏原有的平衡，检测出孤岛状态；缺点是对有多个逆变器的并网系统，由于所有的逆变器的扰动并不一定同步，则有可能失效；无功功率补偿法应用无功功率补偿技术检测孤岛状态，但是当补偿的功率与负载需求一致，就会存在检测盲区。因此现有的检测方法主要缺点是存在检测盲区，增加输出电流的总谐波率。

总体而言，上述的一些研究对光伏孤岛状态的检测具有重要的借鉴意义。然而，对于这些光伏孤岛状态的检测方面存在明显的不足，还需要结合相关研究进行拓展。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种随机序列相关的光伏孤岛状态的检测方法及装置，该方法综合考虑了有效减下光伏孤岛检测盲区，减小对电网的谐波注入。通过引入随机序列对光伏逆变器的电流进行周期性匹配扰动。首先通过检测光伏逆变器输出电流和负载电压变化得到相关性系数，把相关性系数与阀值比较得到相关性系数的逻辑值，再通过随机序列相邻码元差的绝对值和对应时刻上述逻辑值进行同或运算。

本发明所采用的技术方案是：一种随机序列相关的光伏孤岛状态的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选取合适长度的自相关性强的随机序列；

步骤2：根据所述的随机序列码元的分布对光伏逆变器的输出电流幅度进行周期性匹配扰动；

步骤3：根据相关性特性计算所述的光伏逆变器在每个周期内的输出电流的变化和负载电压的变化的相关性系数及所述的相关性系数的逻辑值，将所述的每个相关性系数的逻辑值与对应相邻码元差的绝对值进行同或运算；

步骤4：根据所述的同或运算的结果统计1所占的比率，判断所述的光伏逆变器是否处于孤岛状态。

作为优选，所述的随机序列的周期T=L*△T；其中T是随机序列检测光伏孤岛状态的总周期，L是随机序列的长度，△T是与电流匹配的扰动周期。

作为优选，所述的步骤2的具体实现包括以下子步骤：

步骤2.1：确定光伏逆变器输出控制电流的脉冲信号；当码元为1且相应的扰动系数为a时，则对应光伏逆变器输出控制电流的脉冲信号为a*sin(2πft)；当码元为0且相应的扰动系数为b时，则对应光伏逆变器输出控制电流的脉冲信号为b*sin(2πft)；其中f为电流信号的频率，t为电流信号当前的时刻；

步骤2.2：所述的扰动系数与所述的光伏逆变器输出控制电流的脉冲信号相乘，与电流周期匹配对电流幅度进行周期性扰动。

作为优选，所述的步骤3的具体实现包括以下子步骤：