專利名稱：一種改進(jìn)的間歇性無功功率擾動(dòng)孤島檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到分布式發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)逆變器應(yīng)用領(lǐng)域中的孤島檢測技術(shù)，尤其是一種無改進(jìn)的間歇性無功功率擾動(dòng)孤島檢測方法。
背景技術(shù)：
由于化石能源等不可再生能源的快速消耗以及環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，新能源分布式發(fā)電逐漸受到了廣泛的關(guān)注。在新能源分布式發(fā)電中，風(fēng)能、光伏，燃料電池等產(chǎn)生的電能，經(jīng)過功率變換器變換成合格的電能并入電網(wǎng)。并網(wǎng)逆變器作為新能源和電網(wǎng)之間的接口，可以對電能進(jìn)行變換并進(jìn)行電能質(zhì)量控制。通常分布式發(fā)電系統(tǒng)包括單相或三相并網(wǎng)逆變器，斷路器，本地負(fù)載及公共電網(wǎng)。并網(wǎng)逆變器與本地負(fù)載經(jīng)過斷路器與公共電網(wǎng)連接，連接點(diǎn)為公共耦合點(diǎn)(PCC)。當(dāng)外電網(wǎng)發(fā)生故障而斷開時(shí)，并網(wǎng)逆變器和本地負(fù)載脫離電網(wǎng)形成局部帶有發(fā)電裝置的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，稱之為孤島。孤島產(chǎn)生的原因很多，主要包括電網(wǎng)故障、斷路器損壞及自然災(zāi)害等導(dǎo)致的線路破壞。孤島的發(fā)生一般是不可預(yù)知的，可能會帶來分布式發(fā)電裝置和本地負(fù)載因電壓或頻率失控造成的損壞，甚至對人身安全構(gòu)成一定的威脅。所以，分布式發(fā)電系統(tǒng)必須采用一種有效的孤島檢測方法來檢測孤島的發(fā)生。孤島檢測方法通常被分為三類⑴無源孤島檢測方法；⑵有源孤島檢測方法;外部通信孤島檢測方法。通常用非檢測區(qū)(NDZ)來衡量孤島檢測方法的有效性，非檢測區(qū)表示的是特定的孤島檢測方法在給定本地負(fù)載特性條件下不能檢測出孤島狀態(tài)的區(qū)域。無源孤島檢測方法通過檢測公共耦合點(diǎn)的電壓幅值、頻率、相位和諧波等系統(tǒng)電量參數(shù)來判斷孤島的發(fā)生。過/欠電壓法(0VP/UVP)，超/欠頻率法(0FP/UFP)是最常用的無源孤島檢測方法。過/欠電壓法通過檢測公共耦合點(diǎn)電壓幅值是否超出電網(wǎng)電壓允許范圍來判定孤島的發(fā)生，而超/欠頻率法通過檢測公共耦合點(diǎn)電壓頻率是否超出電網(wǎng)頻率允許范圍來判定孤島的發(fā)生。GB/T 19939-2005(光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求)規(guī)定電網(wǎng)頻率不能超出49. 5Hz到50. 5Hz的范圍。無源孤島檢測方法實(shí)現(xiàn)簡單，不影響并網(wǎng)電能質(zhì)量，但是當(dāng)逆變器輸出有功和無功功率與負(fù)載消耗的有功和無功接近的時(shí)候，無源孤島檢測方法可能失效，落入非檢測區(qū)。有源孤島檢測方法是通過并網(wǎng)逆變器對公共耦合點(diǎn)引入擾動(dòng)，促使孤島發(fā)生后系統(tǒng)的電量參數(shù)(包括電壓幅值、頻率等)超出允許范圍，從而判定孤島的發(fā)生。有源孤島檢測方法包括頻率偏離法(AFD)，滑模頻率偏移法(SMS)，Sandia頻率偏移法，無功功率擾動(dòng)法(RPV)等。有源孤島檢測方法減小甚至消除非檢測區(qū)，同時(shí)會對并網(wǎng)電能質(zhì)量有一定的影響。傳統(tǒng)的間歇性無功功率擾動(dòng)方法是在一個(gè)擾動(dòng)周期內(nèi)引入恒定量的正無功擾動(dòng)和負(fù)無功擾動(dòng)，可以消除非檢測區(qū)。但是傳統(tǒng)的無功功率擾動(dòng)方法會對并網(wǎng)逆變器輸出的無功功率弓I入較大的擾動(dòng)量，降低逆變器輸出功率因數(shù)，存在著比較大的缺陷。外部通信檢測方法通過在電網(wǎng)和分布式發(fā)電裝置之間建立通訊聯(lián)系來檢測孤島的發(fā)生，但是過高的成本限制了外部通信檢測方法的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種的主要目的在于提出一種改進(jìn)的間歇性無功功率擾動(dòng)孤島檢測方法。該方法通過在無功擾動(dòng)周期的初始時(shí)刻檢測公共耦合點(diǎn)電壓頻率，計(jì)算出本周期所需引入的最小無功擾動(dòng)量，從而成功檢測孤島的發(fā)生。一種改進(jìn)的間歇性無功功率擾動(dòng)孤島檢測系統(tǒng)包括孤島測試主電路、頻率檢測模塊、無功功率擾動(dòng)控制環(huán)路、逆變器控制器、以及頻率判定模塊；孤島測試主電路包括基于 PWM調(diào)制的單相/三相并網(wǎng)逆變器、RLC負(fù)載、用于連接電網(wǎng)的斷路器以及電網(wǎng)；頻率檢測模塊用于每采樣周期檢測公共耦合點(diǎn)電壓頻率；逆變器控制器用于控制逆變器輸出指定的無功功率量；頻率判定模塊用于判定孤島是否發(fā)生；間歇性無功功率擾動(dòng)控制環(huán)路包括無功功率擾動(dòng)量計(jì)算模塊和間歇性無功功率擾動(dòng)信號模塊。該方法具體檢測步驟包括
步驟一，在每一個(gè)采樣周期內(nèi)，頻率檢測模塊檢測出公共耦合點(diǎn)的電壓頻率；
步驟二，在每個(gè)無功擾動(dòng)周期T的初始時(shí)刻，無功功率擾動(dòng)量計(jì)算模塊根據(jù)此時(shí)頻率檢測模塊所提供的頻率值/，計(jì)算出本周期無功擾動(dòng)時(shí)間內(nèi)逆變器應(yīng)該輸出的無功擾動(dòng)量 Q，當(dāng)50Hz時(shí)，本周期輸出無功擾動(dòng)量為
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的間歇性無功功率擾動(dòng)孤島檢測方法，系統(tǒng)包括孤島測試主電路、頻率檢測模塊、無功功率擾動(dòng)控制環(huán)路、逆變器控制器以及頻率判定模塊；孤島測試主電路包括基于PWM調(diào)制的單相或三相并網(wǎng)逆變器、RLC負(fù)載、用于連接電網(wǎng)的斷路器、以及公共電網(wǎng)；頻率檢測模塊用于每采樣周期檢測公共耦合點(diǎn)電壓頻率；逆變器控制器用于控制逆變器輸出指定的無功功率量；頻率判定模塊用于判定孤島是否發(fā)生；間歇性無功功率擾動(dòng)控制環(huán)路包括無功功率擾動(dòng)量計(jì)算模塊和間歇性無功功率擾動(dòng)信號模塊，其特征在于該方法具體檢測步驟包括步驟一，在每一個(gè)采樣周期內(nèi)，頻率檢測模塊檢測出公共耦合點(diǎn)的電壓頻率；步驟二，在每個(gè)無功擾動(dòng)周期T的初始時(shí)刻，無功功率擾動(dòng)量計(jì)算模塊根據(jù)此時(shí)頻率檢測模塊所提供的頻率值八計(jì)算出本周期無功擾動(dòng)時(shí)間內(nèi)逆變器應(yīng)該輸出的無功擾動(dòng)量認(rèn)當(dāng)/ < 50Hz時(shí)，本周期輸出無功擾動(dòng)量為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的間歇性無功功率擾動(dòng)孤島檢測方法，該方法對逆變器控制器施加周期性的無功功率擾動(dòng)，每個(gè)無功功率擾動(dòng)周期分為無功擾動(dòng)時(shí)間和非無功擾動(dòng)時(shí)間。在每個(gè)無功擾動(dòng)周期的起始時(shí)刻，把頻率檢測模塊所檢測出電壓頻率賦給無功擾動(dòng)量計(jì)算模塊，再通過無功擾動(dòng)量計(jì)算模塊計(jì)算出本周期所需的最小無功功率擾動(dòng)量，該無功擾動(dòng)量能在孤島發(fā)生時(shí)確保公共耦合點(diǎn)頻率偏移出允許范圍之外，間歇性無功功率擾動(dòng)信號模塊根據(jù)算得無功擾動(dòng)量生成本周期的間歇性無功擾動(dòng)信號，對逆變控制器施加周期性的間歇無功擾動(dòng)，達(dá)到檢測孤島的目的。本發(fā)明能及時(shí)有效的檢測出孤島現(xiàn)象，并能減小檢測孤島所需要的無功功率擾動(dòng)量，對并網(wǎng)功率因數(shù)的影響較小。
文檔編號G01R31/02GK102590663SQ20121002355
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月2日
發(fā)明者何寧, 徐德鴻, 朱曄, 沈國橋, 胡長生, 馬杰 申請人:浙江大學(xué)