[发明专利]基于有功电流-电压不平衡度正反馈的孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏并网发电技术领域，具体涉及一种光伏并网逆变器的孤岛检测方法。

背景技术

太阳能由于其可再生性、清洁型以及取之不尽、用之不竭等特点，正在发展成为世界能源组成中的重要部分。

然而随着光伏发电由独立发电模式逐渐转变为并网发电模式，孤岛问题也日愈突显。所谓的孤岛效应是指当出现事故、故障或是维修停电等其他原因而造成供电系统不能进行工作时，光伏并网发电系统由于不能有效及时的检测出供电系统的停电状态而不能及时地与电网切断从而造成逆变器给周围的用电设备不断地持续供电的电气现象。孤岛效应不仅会对整套配电系统以及用户端的设备造成很大的危害同时也会对人自身造成伤害，主要有以下几点：对配电系统上的保护系统造成严重危害；孤岛区域所发生的供电电压与频率的不稳定性会对用电设备带来危害；电力维修人员的人生安全会受到危害；孤岛效应会使三相供电变为单相供电，会产生三相负载缺相供电的现象；当供电系统恢复正常后，由于电压相位的不同，不仅会引发再次跳闸而且还会对光伏并网发电的设备和负载造成严重危害。由此可见，孤岛效应对于并网发电系统具有十分严重的危害性。因此，在控制系统的保护系统中必须加入孤岛效应的检测以防止其发生。

传统的孤岛效应检测技术根据检测方式的不同可以被划分为两大类：被动式和主动式。被动式检测技术通过监测公共耦合点PCC点处的电压、相位、频率和谐波的变化来判断孤岛效应的发生，虽然被动式方法易于实现，但这种方法存在较大的检测盲区。主动式检测技术是指在系统中主动地加上一定的扰动信号，如有功/无功电流、相位、频率或是有功/无功功率等。当孤岛发生时，这些扰动将会使PCC点处的电压幅值、频率或是谐波发生变化，直至超出正常范围，从而检测出孤岛。虽然主动式检测法的检测盲区很小，但是这些扰动信号会对系统正常运行时的电能质量造成影响。同时在实际当中，电网也会出现短时的电压暂态现象，如电网电压幅值、频率或者相位发生变化，在这种伪孤岛的情况下，传统的孤岛检测方法有可能会出现误操作。

发明内容

发明目的：为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种有效、快速、易于实现的孤岛检测方法，该方法不存在检测盲区，并且对电能质量无影响，同时能够有效地防止伪孤岛情况下的误操作。

技术方案：实现本发明的技术方案是基于有功电流-电压不平衡度正反馈的孤岛检测方法，包括以下步骤：

基于有功电流-电压不平衡度正反馈的孤岛检测方法，包括以下步骤：

步骤1.确定孤岛检测中电压不平衡度的预设阀值ε^*，2%≤ε^*＜4%

步骤2.确定孤岛检测中伪孤岛的判定时长t，10ms≤t≤30ms；

步骤3.计算公共耦合点PCC点处的负序电压幅值及正序电压幅值计算电压不平衡度ε；

步骤4.引入正反馈系数K，将电压不平衡度放大后与有功电流参考值进行叠加，从而确定并网电流d轴的参考分量形成有功电流-电压不平衡度正反馈,K取值15-60；

步骤5.判定PCC点处的电压不平衡度超过预设阀值ε*的时间是否超过判定时长t来判断孤岛是否发生，若在t时间内没有超过，则判定为伪孤岛，反之则判定孤岛发生。

所述ε^*为3%。

所述t为20ms。

步骤3中所述的负序电压及正序电压幅值的计算方法是基于解耦的正负序分离方法。

步骤3中所述的电压不平衡度

有益效果：本发明相比于现有技术，主要具备以下优点：

1、当孤岛发生后，由于拓扑结构和负载发生变化，公共耦合点PCC点的电压将会产生不平衡，再加上正反馈回路的作用，电压不平衡度将会进一步扩大，因此本方法不存在检测盲区。

2、正常工作情况下，电压不平衡度的值极小，因此对电能质量不会造成影响。

3、本方法是通过计算PCC点处的电压不平衡度来判断孤岛的发生，与传统的检测方法相比，不需要系统进入故障运行区域，在系统允许的正常工作范围之内就能检测出孤岛的发生，能够有效地保护系统设备与本地负载。

4、本方法加入了伪孤岛判定条件，能够有效地避免在伪孤岛情况下的误操作。

附图说明

图1是标准孤岛检测系统主电路拓扑结构。

图2是基于有功电流-电压不平衡度正反馈检测方法的逆变器并网控制框图。

图3是基于解耦的正负序分离方法的控制框图。