基于主動頻率偏移和電壓幅值變化的復(fù)合型孤島檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于主動頻率偏移和電壓幅值變化的復(fù)合型孤島檢測方法，分為主導(dǎo)檢測和輔助檢測。主導(dǎo)檢測是基于主動頻率偏移(AFD)，在保證低諧波注入的前提下維持原有高檢測效率；輔助檢測是在傳統(tǒng)AFD法原理基礎(chǔ)上通過加入控制脈沖來控制PCC點(diǎn)電壓幅值的減小，當(dāng)達(dá)到到過/欠壓(OUF)檢測設(shè)定的閾值時即可檢測出孤島的發(fā)生。輔助檢測主要為消除主導(dǎo)檢測存在的檢測盲區(qū)，尤其是最難檢測的孤島情況。在保證高檢測效率的前提下，通過降低頻率檢測閾值，縮小了傳統(tǒng)主動頻率偏移法存在的檢測盲區(qū)，同時明顯地降低了注入電流波形的諧波含量。
【專利說明】基于主動頻率偏移和電壓幅值變化的復(fù)合型孤島檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及分布式發(fā)電系統(tǒng)檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的基 于主動頻率偏移和電壓幅值變化的復(fù)合型孤島檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 光伏發(fā)電已成為當(dāng)前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，由于其具有無污染、穩(wěn)定性好、安裝方便 等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛重視。分布式光伏接入電網(wǎng)成為光伏發(fā)電主要的利用形式，而孤島檢測 是光伏并網(wǎng)的核心環(huán)節(jié)。對于不同應(yīng)用場合，孤島檢測方法也不同，其中主動頻率偏移法 (AFD)因其操作簡單、檢測效率高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。
[0003] 孤島現(xiàn)象的檢測方法根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)，可以分為三大類：被動檢測方法、主動檢測方 法和開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測方法。主動頻率偏移法是目前一種常見的主動擾動檢測方法。采用主動 式頻移方案使其并網(wǎng)逆變器輸出頻率略微失真的電流，以形成一個連續(xù)改變頻率的趨勢， 最終導(dǎo)致輸出電壓和電流超過頻率保護(hù)的界限值，從而達(dá)到反孤島效應(yīng)的目的。主動頻率 偏移（AFD)法的依據(jù)是孤島發(fā)生瞬間逆變器輸出功率與負(fù)載功率之間的不平衡時，會引起 逆變器輸出電流頻率發(fā)生變化。
[0004] 根據(jù)IEEE Std 929-2000可知，電壓頻率在±0. 5Hz范圍之內(nèi)變化時，屬于正常的 頻率波動，但此時頻率出現(xiàn)的波動說明很可能已經(jīng)出現(xiàn)孤島效應(yīng)。而在某些特殊孤島情況 下，如逆變器輸出功率與負(fù)載功率很接近時（可認(rèn)為功率匹配），頻率波動會很小，幾乎不 會超出主動頻率偏移（AFD)法設(shè)定的檢測閾值| Λ f」，從而AFD法失效。而且電流頻率偏 移量越大，斬波率cf越大，檢測效率會越高，但同時逆變器輸出電流波形的諧波畸變也會 越大，從而對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響也越大。但如果減小頻率偏移量，就會加大檢測盲區(qū)，使 得孤島檢測可靠性降低，即傳統(tǒng)AFD法無法兼顧高檢測效率和高可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于主動頻率偏移和電壓幅值變 化的復(fù)合型孤島檢測方法，將電壓幅值變化引入孤島檢測，與主動頻率偏移相結(jié)合組成復(fù) 合判據(jù)，在保證較高檢測效率和較小檢測盲區(qū)的前提下，有效地降低逆變器輸出電流的諧 波畸變率。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種基于主動頻率偏移和電壓幅值變化的復(fù)合型孤島檢測方法，它通過檢測光伏 逆變器輸出電流的頻率偏移量I Af|和公用連接點(diǎn)處的電壓幅值變化值Λ U來判斷光伏發(fā) 電系統(tǒng)是否處于孤島運(yùn)行狀態(tài)，具體步驟如下：
[0008] (1)獲得光伏逆變器輸出電流的頻率偏移量| Af|和公用連接點(diǎn)處的電壓幅值變 化量Λ U，設(shè)定電壓幅值檢測閾值為Λ Un ;
[0009] (2)設(shè)置頻率偏移檢測閾值I Λ I和I Λ f21，且滿足I Λ I > I Λ f21 ;
[0010] (3)判斷是否發(fā)生孤島，根據(jù)光伏發(fā)電逆變器輸出電流頻率偏移量I Af|和公共 連接點(diǎn)處電壓的幅值變化AU的大小判定是否發(fā)生孤島，判據(jù)如下：
[0011] a、當(dāng)| Af| > | Af」時，采用主導(dǎo)檢測，根據(jù)主動頻率偏移方法判定光伏發(fā)電系 統(tǒng)為孤島運(yùn)行，其中主動頻率偏移法中斬波率cf采用如下賦值方式：
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于主動頻率偏移和電壓幅值變化的復(fù)合型孤島檢測方法，其特征在于，具體 步驟如下： (1)獲得光伏逆變器輸出電流的頻率偏移量IAfl和公用連接點(diǎn)處的電壓幅值變化量 AU，設(shè)定電壓幅值檢測閾值為AUn ; (2)設(shè)置頻率偏移檢測閾值I Af1I和I Af2|，且滿足I Af1I>I Af2I ; (3)判斷是否發(fā)生孤島，根據(jù)光伏發(fā)電逆變器輸出電流頻率偏移量IAf|和公共連接 點(diǎn)處電壓的幅值變化AU的大小判定是否發(fā)生孤島，判據(jù)如下： a、 當(dāng)IAf|>IAf1I時，采用主導(dǎo)檢測，根據(jù)主動頻率偏移方法判定光伏發(fā)電系統(tǒng)為 孤島運(yùn)行； b、 當(dāng)IAf1I>IAf| >IAf2I時，采用輔助檢測，如果AU>AUn，則判定光伏發(fā)電系 統(tǒng)為孤島運(yùn)行。
2. 如權(quán)利要求1所述一種基于主動頻率偏移和電壓幅值變化的復(fù)合型孤島檢測方法， 其特征在于，所述步驟（3)中利用a判據(jù)時，其中主動頻率偏移法中斬波率Cf的采用如下 賦值方式：
cfQ的選取取決于輸出電流總諧波畸變率THD，必須保證THD<5%，使得頻率變化Af|<IAf2I時不向電網(wǎng)注入諧波。
3. 如權(quán)利要求1所述一種基于主動頻率偏移和電壓幅值變化的復(fù)合型孤島檢測方法， 其特征在于，所述電壓幅值變化檢測閾值A(chǔ)Un的選取應(yīng)小于孤島瞬間功率不匹配程度較小 時產(chǎn)生的電壓幅值變化最小值；頻率偏移檢測閾值I Af1I的選取應(yīng)大于孤島瞬間功率不匹 配程度較小時引起的頻率偏移最大值；I Af2I的選取與靈敏度要求有關(guān)，選取的值越小靈 敏度越高，即孤島檢測盲區(qū)越小。
【文檔編號】G01R31/08GK104267315SQ201410550313
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】侯梅毅, 李瑩, 朱國防, 馮晗, 劉世嶺, 王浩之 申請人:山東大學(xué)