CN101944723A - 一种光伏并网发电系统的孤岛运行检测方法 - Google Patents

一种光伏并网发电系统的孤岛运行检测方法 Download PDF

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程鹏
周维来
张德海
裴景斌
张哲�
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Abstract

本发明公开了一种光伏并网发电系统的孤岛运行检测方法，包括被动检测和主动检测两部分，其中被动检测是实时检测并网点的电压值和电压的频率值，判断并网点电压值和其频率值是否达到保护的阈值，若其中有一个值或两个值都达到其保护阀值，则输出防孤岛保护信号；否则进行主动检测，通过对并网点处电压频率的采集，并对逆变器输出电流频率加以偏移，造成负载端电压频率的扰动，如果电网电压已经消失，那么并网点点电压频率会受电流频率的影响而偏离原值，当超出正常值时发出已经检测到孤岛并发出断网动作信号。本发明能高效率的检测出孤岛现象，并具有使用更广、效率更高、可靠性更强的特点。

Description

一种光伏并网发电系统的孤岛运行检测方法
技术领域
本发明涉及在光伏发电系统中，具体涉及一种光伏并网发电系统的孤岛运行检测方法。
背景技术
光伏并网发电系统是将光伏电池阵列发出的直流电转化为同电网电压同频、同相的交流电，从而既向负载供电、又向电网发电的一个系统。随着并网光伏系统和其他小型新能源发电并网的增多，分布式发电系统将逐渐普及，而分布式发电作为一种新的供电模式，将会带来一系列新的课题，其中“孤岛”检测就是一典型课题。“孤岛”是指电网突然停止供电后，由于分布式发电装置，如光伏发电装置的存在(与电网相连并输送电能)，使电网停电区的部分线路仍维持带电状态，而该地区没有与电网断开形成孤岛。这种孤岛会带来一系列的安全问题，因此需要及时判别并将分布式发电装置与电网断开。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对孤岛现象发生的检测方法。孤岛效应对相关设备和检修人员的安全存在重大隐患，其主要体现为：一方面，当检修人员停止电网的供电并对电力线路和设备进行检修时，如果并网太阳能发电系统仍继续供电，可造成人员伤亡事故；另一方面，当因电网故障造成停电时，若并网逆变器仍工作，一旦电网回复供电后，电网电压与并网逆变器的输出电压在相位上可能有较大差异，这个过程中没有锁相步骤，从而会在瞬间产生很大的冲击电流，从而损坏相关设备。
本发明的目的是这样实现的：一种光伏并网发电系统的孤岛运行检测方法，包括被动检测和主动检测两部分，其中被动检测是实时检测并网点的电压值和电压的频率值，判断并网点电压值和其频率值是否达到保护的阈值，若其中有一个值或两个值都达到其保护阀值，则输出防孤岛保护信号；否则进行主动检测，通过对并网点处电压频率的采集，并对逆变器输出电流频率加以偏移，造成负载端电压频率的扰动，如果电网电压已经消失，那么并网点点电压频率会受电流频率的影响而偏离原值，当超出正常值时发出已经检测到孤岛并发出断网动作信号。
本发明还具有如下特征：
1、对逆变器输出电流的频率加扰动量，并且这个扰动量是以正反馈的形式加入的。
2、在主动检测中，使用带正反馈的主动移频孤岛检测法，同时对偏执引入双极性。
本检测方法可以高效率的检测出孤岛现象，能够使断网动作时间达到要求，并具有使用广、效率高、可靠性强的特点。
附图说明
图1是本发明主动偏移发的电流波形图。
图2是本发明主动移频式孤岛检测断网后等效框图。
图3为本发明检测方法简图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
一种光伏并网发电系统的孤岛运行检测方法，包括被动检测和主动检测两部分，其中被动检测是实时检测并网点的电压值和电压的频率值，判断并网点电压值和其频率值是否达到保护的阈值，若其中有一个值或两个值都达到其保护阀值，则输出防孤岛保护信号；否则进行主动检测，通过对并网点处电压频率的采集，并对逆变器输出电流频率加以偏移，造成负载端电压频率的扰动，如果电网电压已经消失，那么并网点点电压频率会受电流频率的影响而偏离原值，当超出正常值时发出已经检测到孤岛并发出断网动作信号。其中，对逆变器输出电流的频率加扰动量，并且这个扰动量是以正反馈的形式加入的。在主动检测中，使用带正反馈的主动移频孤岛检测法，同时对偏执引入双极性。
图1是本发明主动偏移发的电流波形图，VPCC为公共点电压，并网运行时即为电网电压，Tv是是对应的周期，i为逆变器输出电流，tz为电流截断时间，i1为i的基波分量。定义cf＝2tz/Tv为截断系数，通过傅立叶分析可得i1超前i的相位为ωtz/2(弧度)并网逆变器一般控制为单位功率因数。当电网正常时，公共点电压频率受电网电压钳制。当电网失压后，有等效模型如图2所示，从中可以看到频率(或相位)信号经历了PLL和AFD算法两部分。系统通过锁相环令输出电流跟踪公共点电压相位，使得在电网没有掉电时，变流器所输出的电压与电网电压同位、同相和同频。在电网掉电后，在锁相环中所检测到的VPCC其实就是变流器输出电流流过负载后的负载电压，为了脱网时能快速检测出孤岛，在变流器输出电流频率的扰动量处加入正反馈量，并通过正反馈系数来调节检测的敏感度，这样大大的提高了检测的效率，并且可以实现检测盲区小或在特定负载下无盲区的要求。即使在最恶略的情况下，电网断电后，系统电压的频率也等于电网电压的频率，该检测方法也能有效，所以该方法有很好的稳定性。

Claims (3)

1.一种光伏并网发电系统的孤岛运行检测方法，其特征在于：包括被动检测和主动检测两部分，其中被动检测是实时检测并网点的电压值和电压的频率值，判断并网点电压值和其频率值是否达到保护的阈值，若其中有一个值或两个值都达到其保护阀值，则输出防孤岛保护信号；否则进行主动检测，通过对并网点处电压频率的采集，并对逆变器输出电流频率加以偏移，造成负载端电压频率的扰动，如果电网电压已经消失，那么并网点点电压频率会受电流频率的影响而偏离原值，当超出正常值时发出已经检测到孤岛并发出断网动作信号。
2.如权利1所述的一种光伏并网发电系统的孤岛运行检测方法，其特征在于：对逆变器输出电流的频率加扰动量，并且这个扰动量是以正反馈的形式加入的。
3.如权利1所述的一种光伏并网发电系统的孤岛运行检测方法，其特征在于：在主动检测中，使用带正反馈的主动移频孤岛检测法，同时对偏执引入双极性。
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