CN109742792B - 微网多重孤岛检测的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种微网多重孤岛检测的控制方法及系统涉及微电网运行控制技术领域。其控制方法包括以下步骤：在微网系统中，每路储能PCS和光伏逆变器均配置有主动孤岛检测模块，一台PCS或者光伏逆变器仅会配置一种检测方式；储能PCS以及光伏逆变器通过快速通讯，将自身使用的主动孤岛检测方式以及标记信号上传到微网控制器；微网控制器汇总接收到的所有主动孤岛检测信号结合对微网系统的采样信号，进行实时的孤岛检测；微网控制器的检测结果与储能PCS、光伏逆变器的检测结果分别传送给智能并网柜；智能并网柜只需接收三者的并离网分合信号进行相应操作。本发明能够有效利用微网控制器汇总的信息，实现快速、准确的孤岛检测；智能并网柜的控制功能得以简化。

Description

微网多重孤岛检测的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及微电网运行控制技术领域。

背景技术

微电网能够实现对分布式发电的有效管理，充分挖掘分布式发电为电网和用户带来的价值和效益。微电网一项关键的技术是微电网的运行控制，即能协调微电网的发电和负荷，自主选择运行点，能稳定在并网和孤岛两种模式下运行，并在两种模式间平滑切换。因而快速可靠的孤岛检测，对于微电网的正常运行至关重要。

当孤岛发生时，如不能及时检测出孤岛效应，会对设备和人员的安全存在重大隐患，体现在以下两方面：一方面是当检修人员停止电网的供电，并对电力线路和电力设备进行检修时，若并网太阳能电站（或者微电网）的逆变器仍继续供电，会造成检修人员伤亡事故；另一方面，当因电网故障造成停电时，若并网逆变器仍继续供电，一旦电网恢复供电，电网电压和并网逆变器的输出电压在相位上可能存在较大差异，会在这一瞬间产生很大的冲击电流，从而损坏设备。

孤岛检测可分为被动孤岛检测和主动孤岛检测两种，被动孤岛检测利用电网断电时逆变器输出端电压、频率、相位或谐波的变化进行孤岛效应检测，不需要增加硬件电路，也不需要单独的保护继电器，但存在较大的非检测区域。主动式孤岛检测方法是指通过控制逆变器，使其输出功率、频率或相位存在一定的扰动。电网正常工作时，由于电网的平衡作用，检测不到这些扰动。一旦电网出现故障，逆变器输出的扰动将快速累积并超出允许范围，从而触发孤岛效应检测电路。该方法检测精度高，非检测区小，但是控制较复杂，且降低了逆变器输出电能的质量。目前并网逆变器的反孤岛策略多采用被动式检测方案加上一种主动式检测方案相结合。从两个角度来说明当前孤岛检测的缺点，一是当前微电网的孤岛检测主要通过储能PCS（储能变流器）或者光伏并网逆变器完成，受限于PCS和光伏逆变器，一般每台光伏逆变器或者PCS，只会选择一种主动的孤岛检测方式，并和被动孤岛检测相配合使用。二是，虽然当前国内外学者提出了很多种主动孤岛检测方法，但每种孤岛检测方法均有其缺点。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种为保证微网系统能够平滑切换，同时考虑检测精度和灵敏度，提出一种被动和多重主动相结合的微网的多重孤岛检测控制方法

本发明的另一目的在于提供一种保证微网系统能够平滑切换，同时考虑检测精度和灵敏度，提出一种被动和多重主动相结合的微网的多重孤岛检测控制系统。

本发明的目的可以这样实现，设计一种微网多重孤岛检测的控制方法，包括以下步骤：

S1、在微网系统中，除了被动孤岛检测方式外，每路储能PCS和光伏逆变器均配置有用于系统发生孤岛时能够快速检测的主动孤岛检测模块，一台储能PCS或者光伏逆变器一般仅会配置一种主动孤岛检测方式；主动孤岛检测方式包括主动谐波注入检测法和频率突变检测法，被动孤岛检测方式包括电压相位突变检测法；当多台变换器运行情况下，频率偏移方向不一致，频率突变检测法的效率和有效性减弱，主动谐波注入检测法同时结合电压相位突变检测法，可通过检测谐波型号和电压相位突变来实现快速的主动孤岛检测；

S2、不同功率设备可选择不同的主动孤岛检测方法；微网系统中的储能PCS以及光伏逆变器向网侧主动注入检测信号；

S3、微网系统中的储能PCS以及光伏逆变器通过快速通讯，将自身使用的主动孤岛检测方式以及标记信号上传到微网控制器；微网系统中的储能PCS以及光伏逆变器将注入的检测信号上传微网控制器；

S4、微网控制器汇总接收到的主动孤岛检测方式，按照一定的权重综合后，结合对微网系统的采样信号，进行实时的孤岛检测；微网控制器结合储能PCS以及光伏逆变器上传的主动孤岛检测信号信息、使用的被动孤岛检测方法以及系统电压电流的采样信号复合判断是否发生孤岛效应，若是则进行下一步骤，若否则返回S2；储能PCS以及光伏逆变器判断是否发生孤岛效应，若是则进行下一步骤，若否则返回S2；

S5、微网控制器的主动孤岛检测结果与储能PCS、光伏逆变器的主动孤岛检测结果分别传送给智能并网柜；

S6、智能并网柜只需接收微网控制器以及储能PCS、光伏逆变器的并离网分合信号并进行相应操作。

本发明的另一目的可以这样实现，设计一种微网多重孤岛检测的控制系统，包括微网控制器、储能PCS、光伏逆变器、智能并网柜，微网控制器、储能PCS、光伏逆变器、智能并网柜之间通过快速通讯传送数据；

微网控制器，接收储能PCS、光伏逆变器上传的主动孤岛检测方式和主动注入信号信息，复合判断孤岛状态向智能并网柜发送分合控制信号；当检测到孤岛发生时，可通过通讯接口将操作指令发送给智能并网柜执行，或者通过节点信号的形式发送给智能并网柜；

储能PCS，设有孤岛检测模块，向微网控制器传送自身的主动孤岛检测方式和主动注入信号信息，自行进行主动孤岛检测并根据结果向智能并网柜发送分闸操作指令；针对主动孤岛检测，储能PCS控制器将计算的主动孤岛检测信号叠加到储能PCS的控制指令中，使储能PCS实际输出中包含主动孤岛检测信号；

光伏逆变器，设有孤岛检测模块，向微网控制器传送自身的主动孤岛检测方式和主动注入信号信息，自行进行主动孤岛检测并根据结果向智能并网柜发送分闸操作指令；针对主动孤岛检测，光伏逆变器控制器将计算的主动孤岛检测信号叠加到光伏逆变器的控制指令中，使光伏逆变器的实际输出中包含主动孤岛检测信号；

智能并网柜，不设孤岛检测模块，仅接收微网控制器、储能PCS、光伏逆变器发来的分闸操作指令。

本发明有以下优点：在微网控制器中增加孤岛检测的判定，能够有效利用微网控制器汇总的信息，实现快速、准确的孤岛检测；智能并网柜的控制功能得以简化，不再需要进行孤岛检测，只负责并离网的切换功能，能够简化智能并网柜的功能。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的检测系统框图；

图2是本发明较佳实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述。

一种微网多重孤岛检测的控制方法，包括以下步骤：

S1、在微网系统中，每路储能PCS和光伏逆变器均配置有用于系统发生孤岛时能够快速检测的主动孤岛检测模块，一台储能PCS或者光伏逆变器仅会配置一种主动孤岛检测方式；

S2、不同功率设备分别配置一种的主动孤岛检测的方式，不同功率设备可选择不同的主动孤岛检测方法，微网控制器根据使用的主动孤岛检测方式配置不同的权重；充分利用微网系统中具备多组储能PCS、多路光伏逆变器的特性，根据微网控制器的权重，不同功率设备配置几种不同的主动孤岛检测的方式，可采用的主动孤岛检测方式包括主动谐波注入法、频率偏移检测、频率突变检测等。

S3、微网系统中的储能PCS以及光伏逆变器通过快速通讯，将自身使用的主动孤岛检测方式以及标记信号上传到微网控制器；

S4、微网控制器汇总接收到的主动孤岛检测方式，结合对微网系统的采样信号，进行实时的孤岛检测；考虑到储能PCS或者光伏逆变器使用不同的主动孤岛检测方式时，微网控制器可选择不同的复合判定方式，本处以比较直观的线性叠加判定作说明，主动孤岛检测方式以主动谐波注入和频率突变检测法，被动孤岛检测选择电压相位突变检测。当多台变换器运行情况下，频率偏移方向不一致，频率突变检测法的效率和有效性将大大减弱，但因为有主动谐波注入检测的存在，同时结合电压相位的突变，可通过检测谐波型号和电压相位突变来实现快速的主动孤岛检测；

S5、微网控制器的主动孤岛检测结果与储能PCS、光伏逆变器的主动孤岛检测结果分别传送给智能并网柜；

S6、智能并网柜只需接收微网控制器以及储能PCS、光伏逆变器的并离网分合信号并进行相应操作。

在微网系统中，每路储能PCS和光伏逆变器均配置有主动孤岛检测功能，用于系统发生孤岛时能够快速检测。考虑到主动孤岛检测需要向网侧注入标记信号，因而一台储能PCS或者光伏逆变器仅会配置一种主动孤岛检测方式，因而存在一定的检测盲区。

如图2所示，主动孤岛检测操作包括：

S101、微网系统中的储能PCS以及光伏逆变器向网侧主动注入检测信号；

S102、微网系统中的储能PCS以及光伏逆变器将注入的检测信号上传微网控制器；

S103、微网控制器结合储能PCS以及光伏逆变器上传的主动孤岛检测信号信息、使用的被动孤岛检测方法以及系统电压电流的采样信号复合判断是否发生孤岛效应，若是则进行下一步骤S104，若否则返回S101；储能PCS以及光伏逆变器判断是否发生孤岛效应，若是则进行下一步骤S104，若否则返回S101；

S104、智能并网柜接收指令进行分闸操作。

如图1所示，一种微网多重孤岛检测的控制系统，包括微网控制器、储能PCS、光伏逆变器、智能并网柜，微网控制器、储能PCS、光伏逆变器、智能并网柜之间通过快速通讯传送数据；

微网控制器，接收储能PCS、光伏逆变器上传的主动孤岛检测方式和主动注入信号信息，复合判断孤岛状态向智能并网柜发送分合控制信号；微网控制器汇总接收到的主动孤岛检测方式，结合对微网系统的采样信号，进行实时的孤岛检测。当检测到孤岛发生时，可通过通讯接口将操作指令发送给智能并网柜执行，或者通过节点信号的形式发送给智能并网柜。

储能PCS、光伏逆变器，各自的控制器中分别设有孤岛检测模块，通过通讯向微网控制器传送自身的主动孤岛检测方式和主动注入信号信息，同时自行进行主动孤岛检测并根据结果向智能并网柜发送分闸操作指令；微网系统中的PCS以及光伏逆变器通过快速通讯，将自身使用的主动孤岛检测方式，以及诸如系统的标记信号上传到微网控制器。针对主动孤岛检测，储能PCS控制器将计算的主动孤岛检测信号叠加到储能PCS的控制指令中，使储能PCS实际输出中包含主动孤岛检测信号。针对主动孤岛检测，光伏逆变器控制器将计算的主动孤岛检测信号叠加到光伏逆变器的控制指令中，使光伏逆变器的实际输出中包含主动孤岛检测信号。

智能并网柜，其核心作用为实现微网系统的快速并离网切换，本方案中，智能并网柜不设孤岛检测模块，仅接收微网控制器、储能PCS、光伏逆变器发来的分闸操作指令，并通过自身的操作机构，实现并离网的快速切换。简化智能并网柜的功能，其只需接收微网控制器，以及储能PCS、光伏逆变器的并离网分合信号即可。

本发明充分利用微网控制器在微网系统中的数据交互中心、控制中心的地位，将由PCS和光伏逆变器负责的主动孤岛检测功能扩展到微网控制器中，微网控制器可结合系统采样信号，结合多种主动孤岛检测方法，有效避免各个孤岛检测方案的缺点，从而实现快速准确的孤岛检测。

微网控制器加入的主动孤岛检测不会影响原储能PCS、光伏逆变器的的主动孤岛检测判据，从而形成多重的孤岛检测机制。

本发明除了储能PCS、光伏逆变器中的主动孤岛检测外，增加了微网控制器的孤岛检测功能，并通过不同的主动孤岛检测方案的配合，有效的缩小检测盲区，快速、准确地实现孤岛的检测。

Claims (2)

1.一种微网多重孤岛检测的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在微网系统中，除被动孤岛检测方式外，每路储能PCS和光伏逆变器均配置有用于系统发生孤岛时能够快速检测的主动孤岛检测模块，一台储能PCS或者光伏逆变器一般仅会配置一种主动孤岛检测方式；主动孤岛检测方式包括主动谐波注入检测法和频率突变检测法，被动孤岛检测方式包括电压相位突变检测法；当多台变换器运行情况下，频率偏移方向不一致，频率突变检测法的效率和有效性减弱，主动谐波注入检测法结合电压相位突变检测法，通过检测谐波型号和电压相位突变来实现快速的主动孤岛检测；

S2、不同功率设备的主动孤岛检测可选择不同的主动孤岛检测方法；微网系统中的储能PCS以及光伏逆变器向网侧主动注入检测信号；

S3、微网系统中的储能PCS以及光伏逆变器通过快速通讯，将自身使用的主动孤岛检测方式以及标记信号上传到微网控制器；微网系统中的储能PCS以及光伏逆变器将注入的检测信号上传微网控制器；

S4、微网控制器汇总接收到的所有主动孤岛检测信号，结合对微网系统的采样信号，进行实时的孤岛检测；微网控制器结合储能PCS以及光伏逆变器上传的主动孤岛检测信号信息、使用的被动孤岛检测方法以及系统电压电流的采样信号复合判断是否发生孤岛效应，若是则进行下一步骤，若否则返回S2；储能PCS以及光伏逆变器判断是否发生孤岛效应，若是则进行下一步骤，若否则返回S2；采样信号包括电压、电流信号；

S5、微网控制器的主动孤岛检测结果与储能PCS、光伏逆变器的主动孤岛检测结果分别传送给智能并网柜；

S6、智能并网柜只需接收微网控制器以及储能PCS、光伏逆变器的并离网分合信号并进行相应操作。

2.一种微网多重孤岛检测的控制系统，其特征在于：包括微网控制器、储能PCS、光伏逆变器、智能并网柜，微网控制器、储能PCS、光伏逆变器、智能并网柜之间通过快速通讯传送数据；

微网控制器，支持多种通讯接口和通讯规约，通过通讯接口接收储能PCS、光伏逆变器上传的主动孤岛检测方式和主动注入信号信息，复合判断孤岛状态向智能并网柜发送分合控制信号；当检测到孤岛发生时，可通过通讯接口将操作指令发送给智能并网柜执行，或者通过节点信号的形式发送给智能并网柜；

储能PCS，储能PCS控制器中设有孤岛检测模块，通过通讯向微网控制器传送自身的主动孤岛检测方式和主动注入信号信息，同时自行进行主动孤岛检测并根据结果向智能并网柜发送分闸操作指令；针对主动孤岛检测，储能PCS控制器将计算的主动孤岛检测信号叠加到储能PCS的控制指令中，使储能PCS实际输出中包含主动孤岛检测信号；

光伏逆变器，光伏逆变器控制器设有孤岛检测模块，通过通讯向微网控制器传送自身的主动孤岛检测方式和主动注入信号信息，自行进行主动孤岛检测并根据结果向智能并网柜发送分闸操作指令；针对主动孤岛检测，光伏逆变器控制器将计算的主动孤岛检测信号叠加到光伏逆变器的控制指令中，使光伏逆变器的实际输出中包含主动孤岛检测信号；

智能并网柜，其核心作用为实现微网系统的快速并离网切换，智能并网柜不设孤岛检测模块，仅接收微网控制器、储能PCS、光伏逆变器发来的分闸操作指令，并通过自身的操作机构，实现并离网的快速切换。

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