CN114578181A - 一种孤岛检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种孤岛检测方法及装置,涉及电路技术领域,可以应用于包括多个分布式供电单元的直流分布式电力系统,多个分布式供电单元均接入直流母线;每个分布式供电单元包括用于连接电源设备的变换器,变换器的输入端连接电源设备,变换器的输出端接入直流母线,方法包括:确定目标端口处的电流分量小于或等于第一阈值;其中,目标端口为变换器接入直流母线的端口;向目标端口注入目标频率的扰动电流,根据扰动电流进行孤岛检测。这样,在向电源设备注入目标频率的电流扰动时,该电源设备接入母线的目标端口处的电流分量小于或等于第一阈值,可以避免电流分量对注入的扰动的抵消,从而提高孤岛检测结果的准确率。
Description
技术领域
本申请涉及电路技术领域,尤其涉及一种孤岛检测方法及装置。
背景技术
在直流分布式电力系统中,各电源设备通过独立输配线路连接,向直流母线和周围的负载供电。但在实际运行过程中,由于其他原因,导致电源设备断开与直流母线的连接,与周围的负载组成一个孤岛。孤岛的发生可能会使提供给负载的电能质量不稳定,导致用电设备损坏等问题,还可能导致电网维护人员在认为已断电时接触孤岛供电线路而发生触电事故,因此需要对孤岛进行检测,提升安全性。
目前,常用的孤岛检测方法为输出电流扰动法,例如,控制电源设备在输出电流中叠加扰动,检测到电压波动增加后增加电流扰动分量,在电压移出正常范围时,判断出现孤岛。
然而在上述孤岛检测方法中,孤岛检测结果不准确,经常出现孤岛误判。
发明内容
本申请实施例提供一种孤岛检测方法及装置,在向一个电源设备注入目标频率的电流扰动时,该电源设备接入母线的目标端口处的电流分量小于或等于第一阈值,可以避免电流分量对注入的扰动的抵消,从而提高孤岛检测结果的准确率。第一方面,本申请实施例提供一种孤岛检测方法,应用于直流分布式电力系统,直流分布式电力系统包括多个分布式供电单元,多个分布式供电单元均接入直流母线;其中,每个分布式供电单元包括用于连接电源设备的变换器,变换器的输入端连接电源设备,变换器的输出端接入直流母线,方法包括:确定目标端口处的电流分量小于或等于第一阈值;其中,目标端口为任一个变换器接入直流母线的端口第一阈值;向目标端口注入目标频率的扰动电流,目标频率为电流分量的预设频率;根据扰动电流进行孤岛检测。这样,在向一个电源设备注入目标频率的电流扰动时,该电源设备接入母线的目标端口处的电流分量小于或等于第一阈值,可以避免电流分量对注入的扰动的抵消,从而提高孤岛检测结果的准确率。
在一种可能的实现方式中,确定目标端口中电流分量小于或等于第一阈值,包括:采样目标端口的电压;判断电压中是否存在目标频率的波动;在电压中存在目标频率的波动的情况下,控制目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值。这样,本申请实施例在目标端口电压中存在目标频率的波动的情况下,控制目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值,可以防止该电流分量对注入的扰动产生抵消。
在一种可能的实现方式中,判断电压中是否存在目标频率的波动,包括:确定电压中对应于目标频率的电压分量的幅值;在幅值大于第二阈值的情况下,判断电压中存在目标频率的波动;在幅值小于或等于第二阈值的情况下,判断电压中不存在目标频率的波动。
在一种可能的实现方式中,控制目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值,包括:采样目标端口的电流;根据电流、电流参考值和阻抗电流参考值生成控制信号;利用控制信号控制目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值。这样,本申请实施例通过控制目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值,可以在一个电源设备注入目标频率的电流扰动时,该电源设备的目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值,可以避免电流分量与注入的扰动相互抵消。
在一种可能的实现方式中,根据电流、电流参考值和阻抗电流参考值生成控制信号,包括:对电流参考值与电流的差进行电流调节,得到直流控制信号;对电流与阻抗电流参考值的差进行阻抗调节,得到目标频率的阻抗控制信号;叠加直流控制信号和阻抗控制信号,得到控制信号。
在一种可能的实现方式中,根据扰动电流进行孤岛检测,包括:计算目标频率对应的等效阻抗;在等效阻抗大于第三阈值的情况下,确定电源设备发生孤岛现象。
在一种可能的实现方式中,在等效阻抗大于第三阈值的情况下,确定电源设备发生孤岛现象,包括:在等效阻抗大于第三阈值的情况持续超过时间阈值下,确定电源设备发生孤岛现象。
在一种可能的实现方式中,方法还包括:上报孤岛告警,和/或,控制电源设备停机。
在一种可能的实现方式中,扰动电流包括正弦电流信号或方波电流信号。
第二方面,本申请实施例提供一种直流分布式电力系统,包括多个分布式供电单元以及孤岛检测装置,多个分布式供电单元均接入直流母线;其中,每个分布式供电单元包括用于连接电源设备的变换器,变换器的输入端连接电源设备,变换器的输出端接入直流母线。
孤岛检测装置用于,确定目标端口处的电流分量小于或等第一阈值;其中,目标端口为任一个变换器接入直流母线的端口,并向目标端口注入目标频率的扰动电流,目标频率为电流分量的预设频率,以根据扰动电流进行孤岛检测。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,采样目标端口的电压,以判断电压中是否存在目标频率的波动,在电压中存在目标频率的波动的情况下,控制目标端口中电流分量小于或等于第一阈值。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,确定电压中对应于目标频率的电压分量的幅值;在幅值大于第二阈值的情况下,判断电压中存在目标频率的波动;在幅值小于或等于第二阈值的情况下,判断电压中不存在目标频率的波动。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,采样目标端口的电流,并根据电流、电流参考值和阻抗电流参考值生成控制信号,以利用控制信号控制目标端口中电流分量小于或等于第一阈值。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,采样目标端口的电流,并根据电流、电流参考值和阻抗电流参考值生成控制信号,利用控制信号控制目标端口中电流分量小于或等于第一阈值。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,对电流参考值与电流的差进行电流调节,得到直流控制信号,并对电流与阻抗电流参考值的差进行阻抗调节,得到目标频率的阻抗控制信号,叠加直流控制信号和阻抗控制信号,得到控制信号。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,计算目标频率对应的等效阻抗;在等效阻抗大于第三阈值的情况下,确定电源设备发生孤岛现象。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,在等效阻抗大于第三阈值的情况持续超过时间阈值下,确定电源设备发生孤岛现象。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,上报孤岛告警,和/或,控制电源设备停机。
在一种可能的实现方式中,扰动电流包括正弦电流信号或方波电流信号。
第三方面,本申请实施例提供一种孤岛检测装置。该孤岛检测装置可以是终端设备,也可以是终端设备内的芯片或者芯片系统。该孤岛检测装置可以包括处理单元。当该孤岛检测装置是终端设备时,该处理单元可以是处理器。该孤岛检测装置还可以包括存储单元,该存储单元可以是存储器。该存储单元用于存储指令,该处理单元执行该存储单元所存储的指令,以使该终端设备实现第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式中描述的一种孤岛检测方法。当该孤岛检测装置是终端设备内的芯片或者芯片系统时,该处理单元可以是处理器。该处理单元执行存储单元所存储的指令,以使该终端设备实现第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式中描述的一种孤岛检测方法。该存储单元可以是该芯片内的存储单元(例如,寄存器、缓存等),也可以是该终端设备内的位于该芯片外部的存储单元(例如,只读存储器、随机存取存储器等)。
示例性的,处理单元,用于确定目标端口处的电流分量小于或等于第一阈值;其中,目标端口为任一个变换器接入直流母线的端口;处理单元,用于向目标端口注入目标频率的扰动电流;处理单元,用于根据扰动电流进行孤岛检测。
在一种可能的实现方式中,处理单元,具体用于采样目标端口的电压;处理单元,具体用于判断电压中是否存在目标频率的波动;在电压中存在目标频率的波动的情况下,处理单元,具体还用于控制目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值。
在一种可能的实现方式中,处理单元,具体用于确定电压中对应于目标频率的电压分量的幅值;在幅值大于第二阈值的情况下,处理单元,具体还用于判断电压中存在目标频率的波动;在幅值小于或等于第二阈值的情况下,处理单元,具体还用于判断电压中不存在目标频率的波动。
在一种可能的实现方式中,处理单元,具体用于采样目标端口的电流;处理单元,具体还用于根据电流、电流参考值和阻抗电流参考值生成控制信号;处理单元,具体还用于利用控制信号控制目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值。
在一种可能的实现方式中,处理单元,具体用于对电流参考值与电流的差进行电流调节,得到直流控制信号;处理单元,具体还用于对电流与阻抗电流参考值的差进行阻抗调节,得到目标频率的阻抗控制信号;处理单元,具体还用于叠加直流控制信号和阻抗控制信号,得到控制信号。
在一种可能的实现方式中,处理单元,具体用于计算目标频率对应的等效阻抗;处理单元,具体还用于在等效阻抗大于第三阈值的情况下,确定电源设备发生孤岛现象。
在一种可能的实现方式中,处理单元,具体用于在等效阻抗大于第三阈值的情况持续超过时间阈值下,确定电源设备发生孤岛现象。
在一种可能的实现方式中,还包括通信单元,用于上报孤岛告警,和/或,控制电源设备停机。
在一种可能的实现方式中,扰动电流包括正弦电流信号或方波电流信号。
第四方面,本申请实施例提供一种孤岛检测装置,包括:处理器,用于调用存储器中的程序,以实现第一方面或第一方面任意可能的实现方式中的任一孤岛检测方法。
第五方面,本申请提供一种芯片或者芯片系统,该芯片或者芯片系统包括至少一个处理器和通信接口,通信接口和至少一个处理器通过线路互联,至少一个处理器用于运行计算机程序或指令,以进行第一方面任意的实现方式中任一项所描述的孤岛检测方法。
其中,芯片中的通信接口可以为输入/输出接口、管脚或电路等。
在一种可能的实现中,本申请中上述描述的芯片或者芯片系统还包括至少一个存储器,该至少一个存储器中存储有指令。该存储器可以为芯片内部的存储单元,例如,寄存器、缓存等,也可以是该芯片的存储单元(例如,只读存储器、随机存取存储器等)。
第六方面,本申请实施例提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令,当计算机程序或指令在计算机上运行时,使得计算机执行如第一方面的任意一种实现方式中描述的孤岛检测方法。
应当理解的是,本申请实施例的第二方面至第六方面与本申请实施例的第一方面的技术方案相对应,各方面及对应的可行实施方式所取得的有益效果相似,不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种直流分布式电力系统的架构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种孤岛系统的架构示意图;
图3为现有的一种孤岛检测方法的示意图;
图4为现有的一种孤岛检测方法的示意图;
图5为现有的一种孤岛检测方法的示意图;
图6为现有孤岛检测方法存在的问题的示意图;
图7为本申请实施例提供的一种分布式电力系统的架构示意图;
图8为本申请实施例提供的另一种直流分布式电力系统的示意图;
图9为本申请实施例提供的一种孤岛检测单元的示意图;
图10为本申请实施例提供的一种孤岛检测方法的流程示意图;
图11为本申请实施例提供的一种孤岛检测方法的流程示意图;
图12为本申请实施例提供的一种孤岛检测方法的流程示意图;
图13为本申请实施例提供的一种控制信号的示意图;
图14为本申请实施例提供的一种孤岛检测方法的流程示意图;
图15为本申请实施例提供的另一种控制信号的示意图;
图16为本申请实施例提供的一种直流分布式电力系统的示意图;
图17为本申请实施例提供的一种时序图;
图18为本申请实施例提供的一种孤岛系统的示意图;
图19为本申请实施例提供的一种孤岛系统对应目标频率的系统等效示意图;
图20为本申请实施例提供的一种孤岛检测装置的结构示意图;
图21为本申请实施例提供的一种芯片的结构示意图。
具体实施方式
为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案,在本申请的实施例中,采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如,第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分孤岛检测时用到的不同的阈值,并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量进行限定,并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
需要说明的是,本申请中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本申请中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况,其中A,B可以是单数或者复数。
图1为直流分布式电力系统的架构示意图,如图1所示,直流分布式电力系统包括多个分布式供电单元(例如分布式供电单元101至分布式供电单元10N等,N为自然数)通过输配线路(例如输配线路1011至输配线路101N等,N为自然数)连接,共同向直流母线100和本地负载110供电。其中,每个分布式供电单元包括用于连接电源设备的变换器,变换器的输入端连接电源设备,变换器的输出端接入直流母线,电源设备可以包括:光伏发电设备、电力储能设备、燃料电池设备和/或微型热电联产设备等。其中,直流母线具有较强的电压支撑能力,直流母线也可以称为大电网。
由于光伏、蓄电池等电源设备的输出电流具有直流电力特征,因此直流分布式电力系统中采用直流架构,相比常见的交流分布式电力系统具有减少系统损耗和降低系统成本等优点。
但是在实际运行过程中,由于种种原因,直流分布式电力系统会发生故障。如图2所示,分布式供电单元10N中的变换器从A点断开与直流母线端口的连接,分布式供电单元10N和本地负载104构成了一个孤岛系统。其中,当直流分布式电力系统没有发生孤岛现象时,可以理解为处于并网模式,当直流分布式电力系统发生孤岛现象时,可以理解为处于孤岛模式。
由于产生原因不同,孤岛系统可分为计划性孤岛和非计划性孤岛,其中计划性孤岛是由计划调度和运行产生的孤岛,属于正常运行的范围。而非计划性孤岛是由于意外状况而产生的,当直流分布式电力系统处于非计划性孤岛运行状态时会产生严重的后果,例如:
1)导致孤岛区域的电能质量不稳定。
2)影响配电系统的保护开关动作程序。
可能的理解方式中,若家里的电能都来自于直流母线,当出现电器损坏时,将电闸关掉就可以实现断电。但是若家里的电能来自于小型光伏发电设备,当电器损坏时,将电闸关掉只是中断与外部电网的连接,家里还有其他的光伏发电设备或者储能设备仍处于带电状态,在这种情况下,需要重新设计保护开关动作程序。
3)电网恢复供电时可能导致出现冲击电流。
4)可能导致电网维护人员在认为已断电时接触孤岛供电线路,引起触电危险。
因此,为了保障直流分布式电力系统的正常工作和人员的安全,需要对非计划性孤岛(下述简称孤岛)进行检测。
针对上述的孤岛系统,可能的孤岛检测方法包括:输出电压检测法、输出电流扰动法、母线电压正反馈法以及阻抗检测法。
示例性的,利用输出电压检测法来进行孤岛检测的一种可能实现为:通过检测电源设备输出端口的电压偏差值来判断直流分布式电力系统是否出现孤岛现象。其中,若没有发生孤岛现象,则分布式供电单元中的变换器还与直流母线连接,由于直流母线具有很强的电压支撑能力,因此电源设备的端口电压会维持在系统额定工作电压附近较小的范围内。若发生孤岛现象,则变换器断开与直流母线的连接,失去大电网的电压支撑能力。在这种情况下,当电源设备发出的电量大于本地负载消耗的电量时,则系统电压会逐步增大,当分布式发电单元发出的电量小于本地负载消耗的电量时,则系统电压会逐步减小。因此,当系统电压超出预设的上限值或下限值时,则可以判断系统已失去大电网的支撑作用,系统工作在孤岛状态。
然而,当使用输出电压检测法来进行孤岛检测时,孤岛系统内的发电量和本地负载消耗的电量必须存在较大不匹配,才能够在较短时间内造成系统电压的大幅偏差,从而检测出发生孤岛现象。若孤岛系统内发电量和本地负载消耗的电量匹配较好,例如,电压偏移量很小的情况下,不能达到预设的上限值或下限值,从而无法检测出孤岛,因此该方法存在较大的检测盲区。
示例性的,利用输出电流扰动法进行孤岛检测的一种可能实现为:控制在电源设备输出电流中叠加周期性方波扰动量,当没有发生孤岛现象时,变换器还与直流母线连接,由于直流母线具有很强的电压支撑能力,注入的扰动所产生的系统电压波动较小。但在发生孤岛现象后,由于失去了直流母线的电压支撑,导致注入的扰动所产生的系统电压波动较大。如图3所示,在时刻t1之前,可以观察到电流扰动分量与电压波动形成正反馈,例如,系统电压随着电流扰动分量的减小而减小。在时刻t2不断减少电流扰动分量的扰动系数K,直至将系统电压移出正常范围,因此可以判断发生了孤岛现象。
然而,利用输出电流扰动法进行孤岛检测虽一定程度上弥补了输出电压检测法的局限性,但在输出电流中加入一定的扰动量会对输出电流产生影响,从而影响电源设备的发电效率。同时,扰动量的取值十分困难,当扰动量取值较大时,影响系统的供电质量,当扰动量的取值较小时,对直流母线的电压扰动小,容易造成检测失败。
示例性的,利用母线电压正反馈法进行孤岛检测的一种可能实现为:如图4所示,在控制环路中引入电压正反馈环节,通过合理的反馈参数设计,使得没有发生孤岛现象时直流母线电压保持稳定,发生孤岛现象时直流母线电压发生振荡,若将母线电压移除正常范围,则可以判断发生了孤岛现象。
然而,利用母线电压正反馈法进行孤岛检测时,和上述输出电流扰动法存在相同的缺点,会降低系统正常运行的稳定性,同时可能危害直流母线电压的安全运行。
示例性的,利用阻抗检测法来进行孤岛检测的一种可能实现为:通过电源设备在输出电流中注入微小的正弦电流扰动,根据直流母线电压的波动和扰动电流计算出系统等效阻抗,通过并网模式和孤岛模式系统等效阻抗的差异实现孤岛现象的检测。如图5所示,当系统处于并网模式时,变换器与直流母线保持连接,电源设备端口对应的系统等效阻抗为其中,系统阻抗包括直流母线侧阻抗Z2,由于Z2和本地负载阻抗RL并联且Z2的幅值非常小,因此总等效阻抗较小。当系统处于孤岛模式时,电源设备断开与直流母线的连接,电源设备对应的系统等效阻抗为其中,处于孤岛模式时,由于没有了直流母线侧阻抗Z2的并联效果,等效阻抗较大。
然而,利用阻抗检测法进行孤岛检测时,虽一定程度上弥补了上述三个孤岛检测方法的局限性,对电源设备的发电效率以及系统的供电质量产生较小的影响,但对于包括若干电源设备的直流分布式电力系统,对不同电源设备注入的电流扰动量会因不同步而互相抵消,导致孤岛检测结果不准确。
示例性的,若直流分布式电力系统中有两台电源设备,其中,两台电源设备对应的输出电流分别为i1和i2。如图6所示,在两台电源设备中注入同频率但相位相差半个周期的正弦电流扰动,则在两台电源设备中注入的电流扰动因不同步而互相抵消,从而无法检测到对直流母线电压产生的扰动,导致孤岛检测结果不准确。
基于上述四种孤岛检测方法存在的问题,本申请实施例提供一种孤岛检测方法,在向待检测的电源设备接入直流母线的目标端口处注入扰动电流前,确定目标端口处的电流分量小于或等于第一阈值。这样,在向电源设备注入目标频率的电流扰动时,该电源设备接入母线的目标端口处的电流分量小于或等于第一阈值,可以避免电流分量对注入的扰动的抵消,从而提高孤岛检测结果的准确率。
本申请实施例提供的孤岛检测方法可以应用于如图1所示的直流分布式电力系统中。与图1所示的直流分布式电力系统不同的是,本申请实施例提供的直流分布式电力系统增加了如图7所示的孤岛检测装置。如图7所示,该孤岛检测装置可以包括:电流采样单元、电压采样单元、孤岛检测单元和调制单元,其中,电流采样单元和电压采样单元也可以独立存在于直流分布式电力系统中。
图8示出了本申请实施例提供的一种具体的直流分布式电力系统,如图8所示,包括分布式供电单元以及孤岛检测装置,分布式供电单元接入直流母线。其中,分布式供电单元包括用于连接电源设备的变换器801,变换器801的输入端连接电源设备806,变换器801的输出端接入直流母线。其中,孤岛检测装置可以包括孤岛检测单元804和调制单元805。其中,孤岛检测单元804和调制单元805中的相关处理可以是处理器或芯片执行的。
如图8所示,DC/DC变换器801的输入端与电源设备806连接,DC/DC变换器801的输出端与直流母线连接,目标端口808为DC/DC变换器801接入直流母线的端口,电流采样单元802和电流采样单元803用于采样目标端口808电压和目标端口808电流。将采样得到的目标端口电压和目标端口电流输入孤岛检测单元804进行孤岛检测,并生成相应的控制信号。可能的理解方式中,该控制信号可以为高频载波,在经过调制单元的处理后,转换成相应的驱动信号来控制DC/DC变换器中半导体的开通或关断。
图8以单个分布式供电单元为例对本申请实施例提供的一种直流分布式电力系统进行了说明,可以理解为,直流分布式电力系统可以包括多个分布式供电单元,每个分布式供电单元都配置有孤岛检测装置800。
其中,DC/DC变换器801包括电容、电感以及半导体开关器件等,具有传递功率以及升压和/或降压等功能。
电流采样单元802和电压采样单元803用于将目标端口808对应的电流和电压转换为孤岛检测单元804中对应的电流信号和电压信号,实现硬件系统和软件系统之间的电气隔离。
可能的理解方式中,该直流分布式电力系统由硬件系统和软件系统组成,硬件系统具有强电的特征,软件系统具有弱电的特征,例如,直流电力系统的电压很强,可能为几百伏,但孤岛检测单元802中控制芯片的电压很弱,可能为几伏。如果直接将孤岛检测单元802中的芯片与直流电力系统进行连接,当直流电力系统中存在干扰时,对芯片也会造成很强的干扰,因此可以使用线圈或者变压器之类的方式将直流电力系统和孤岛检测单元804进行隔离,只把直流电力系统中强电电压的数字信号传递到孤岛检测单元804,例如强电电压为100V,只将传递数字100传递到孤岛检测单元804,这样可以实现硬件系统和软件系统的电气隔离。
孤岛检测单元804根据电流采样单元802采样得到的电流和电压采样单元803采样得到的电压,执行本发明提出的孤岛检测方法,输出相应的控制信号,并判断系统是否处于孤岛状态。
示例性的,如图9所示,孤岛检测单元804可以包括测量单元901和模式选择单元902,模式选择单元902可以根据测量单元901相应的测量结果,确定目标端口中电流分量小于或等于第一阈值(也可以称为电源设备进入高阻模式),或者确定向目标端口注入目标频率的扰动电流(也可以称为电源设备进入扰动模式)。
其中,本申请实施例中描述高阻模式可以为确定目标端口中电流分量小于或等于第一阈值。可能的理解方式中,确定目标端口中电流分量小于或等于第一阈值后,分布式直流电力系统在目标频率对应的等效阻抗趋近于无穷,因此可以称为电源设备进入高阻模式。本申请实施例中描述的扰动模式可以为确定向目标端口注入目标频率的扰动电流,关于高阻模式和扰动模式相关的实现方式在后续实施例中具体介绍。
调制单元905用于将控制信号转化为与DC/DC变换器801相匹配的半导体开关驱动信号,控制DC/DC变换器801中半导体的开通或关断状态。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以独立实现,也可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
图10是本申请实施例提供的一种孤岛检测方法的流程示意图,该方法适用于上述图8对应的直流分布式电力系统。本申请实施例提供的孤岛检测方法可以通过本申请实施例提供的孤岛检测装置执行,该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现,例如,孤岛检测装置可以是终端设备的部分或全部,例如可以是终端设备中的处理器,下面以终端设备为执行主体为例,对本申请实施例提供的孤岛检测方法进行介绍。如图10所示,本申请实施例提供的一种孤岛检测方法,可以包括以下步骤:
S1001:确定目标端口中的电流分量小于或等于第一阈值。
本申请实施例中的目标端口为任一个变换器接入直流母线的端口。示例性的,目标端口的位置可以对应于图8中808所示。
可能的实现方式中,确定目标端口中的电流分量小于或等于第一阈值的具体实现可以包括:通过终端设备中的传感器确定目标端口中的电流分量小于或等于第一阈值,或者通过处理器的传输接口确定目标端口中的电流分量小于或等于第一阈值,或者,可以利用电压采样单元或电流采样单元采样目标端口的电流分量,确定电流分量小于或等于第一阈值,本申请实施例对确定目标端口中电流分量小于或等于第一阈值的方式不做限制。
可以理解的是,如果目标端口的电流分量大于第一阈值,则说明目标端口中存在扰动,该扰动可能是其他电源设备进行孤岛检测注入的,也可能是电路中产生的,如果向目标端口注入用于该电源设备的孤岛检测的扰动电流,则可能出现扰动电流被电流分量抵消的情况,影响孤岛检测的准确性。
可能的实现中,如果目标端口的电流分量大于第一阈值,可以暂不执行后续的S1002和S1003,直到确定目标端口的电流分量小于或等于第一阈值,再执行后续的S1002和S1003。
本申请实施例中,第一阈值的取值可以根据实际情况设定,本申请实施例对此不作具体限定。示例性的,第一阈值可以是0,也可以是较接近0的任意值等。
S1002:向目标端口注入目标频率的扰动电流。
本申请实施例中,目标频率为电流分量的预设频率。可以理解为,向目标端口注入的扰动电流的频率与电流分量的频率相同。
可能的理解方式中,确定目标端口中电流分量小于或等于第一阈值后,再向目标端口注入与电流分量的预设频率相同的扰动电流,可以避免目标端口中目标频率的电流分量对注入的扰动电流产生抵消,或者可以理解为对目标端口注入的目标频率的扰动电流产生的抵消可以忽略。当向目标端口注入目标频率的扰动电流后,可以理解为该电源设备进入扰动模式。
可能的实现方式中,扰动电流可以间隔地和/或周期性地向目标端口注入,本申请实施例不作限定。
S1003:根据扰动电流进行孤岛检测。
本申请实施例中,可以通过扰动电流对目标端口电压的影响来进行孤岛检测。
示例性的,当没有发生孤岛现象时,电源设备还与直流母线连接,由于直流母线具有很强的电压支撑能力,注入的电流扰动所产生的电压波动较小。但在发生孤岛现象后,由于失去了直流母线的电压支撑,导致注入的扰动所产生的电压波动较大。
因此,可以检测目标端口电压随着注入的扰动电流而产生较大波动,即扰动电流与目标端口电压形成正反馈时,则减小注入的扰动电流的扰动系数,直至将目标端口电压移出正常的范围,则可以判断发生了孤岛现象。
可能的实现方式中,通过向目标端口注入周期性的电流扰动后,测量目标端口电压波动中相应的分量,在相应的分量的幅值大于设定阀值的情况下,判断发生了孤岛现象。
可能的实现方式中,通过电压采样单元和电流采样单元对目标端口进行采样,得到目标端口电压和目标端口电流,计算目标端口电压和目标端口电流中目标频率对应的电压分量和电流分量,然后将目标频率对应的电压分量除以电流分量得到系统阻抗。在系统阻抗值高于预设阈值的情况下,则可以判断发生了孤岛现象。
可以理解,本申请实施例也可以采用任意可能的形式判断是否发生孤岛现象,在此对孤岛检测的具体方式不作限定。
本申请实施例中,在确定目标端口中的电流分量小于或等于第一阈值后,向目标端口注入与电流分量的预设频率相同的扰动电流,根据扰动电流进行孤岛检测。这样,在向任一个电源设备注入目标频率的电流扰动时,该电源设备接入母线的目标端口处的电流分量小于或等于第一阈值,可以避免电流分量对注入的扰动的抵消,从而提高孤岛检测结果的准确率。
在图10对应的实施例的基础上,一种可能的实现方式中,如图11所示,S1001包括:
S1101:采样目标端口的电压。
可能的实现方式中,如图8所示,通过电压采样单元803来获取目标端口的电压。
S1102:判断电压中是否存在目标频率的波动。
本申请实施例中,可以确定电压中对应于目标频率的电压分量的幅值vs,在幅值大于第二阈值vth,例如满足|vS|>vth的情况下,判断电压中存在目标频率的波动;在幅值小于或等于第二阈值的情况下,判断电压中不存在目标频率的波动。
本申请实施例中,第二阈值可以由机器或人工来设定,第二阈值的具体数值可以根据用户需求进行调整。示例性的,第二阈值可以为0,也可以是较接近0的任意值等。
可能的实现方式中,在第二阈值的取值为0时,可以通过傅里叶变换计算目标端口的电压vdc中对应于目标频率的幅值vs。在幅值vs大于0的情况下,可以判断电压vdc中存在目标频率的波动;在幅值vs小于或等于0的情况下,可以判断电压vdc中不存在目标频率的波动。
在实际应用中,在采样目标端口的电压和确定电压中对应于目标频率的电压分量的幅值的过程中,可能会存在信号或噪声干扰。在这种情况下,将第二阈值设置成0可能会引起误判,因此可根据实际系统状况将第二阈值设置成一个相对较小的数值,例如第二阈值可以是较接近0的任意值。
S1103:在电压中存在目标频率的波动的情况下,控制目标端口中的电流分量小于或等于第一阈值。
可能的实现方式中,在电压中不存在目标频率的波动的情况下,S1103为可选步骤,可以理解为在执行S1102后,可以直接执行S1002。
可能的理解方式中,在电压中存在目标频率的波动的情况下,该电压中目标频率的波动可能是在其他电源设备中注入的目标频率的电流扰动而产生的,为了避免对其他电源设备中所注入的目标频率的电流扰动而产生抵消,控制目标端口中的电流分量小于或等于第一阈值。也可以理解为,电源设备进入高阻模式。
可能的实现方式中,为了避免对其他电源设备所注入的目标频率的电流扰动而产生抵消,也可以通过通信让各个电源设备注入的扰动同步。
在本申请实施例中,在电压中存在目标频率的波动的情况下,控制目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值,这样在一个电源设备注入目标频率的电流扰动时,其他设备目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值,可以避免不同设备注入的扰动相互抵消。
在图11对应的实施例的基础上,一种可能的实现方式中,如图12所示,S1103包括:
S1201:采样目标端口的电流。
可能的实现方式中,通过电压采样单元来获取目标端口的电压。
S1202:根据电流、电流参考值和阻抗电流参考值生成控制信号。
本申请实施例中,电流参考值可以为正常状态下(或没有发生孤岛现象时)的电流值,目标端口的电流可以为电流采样单元获取的目标端口的实时电流。阻抗电流参考值可以为目标频率对应的电流分量参考值,示例性的,阻抗电流参考值可以为0。
本申请实施例中,对电流参考值与电流的差进行电流调节,得到直流控制信号,对电流与阻抗电流参考值的差进行阻抗调节,得到目标频率的阻抗控制信号,叠加直流控制信号和阻抗控制信号,得到控制信号。
示例性的,如图13所示,对电流参考值与电流的差进行电流调节,得到直流控制信号的一种可能实现为:根据电流参考值与电流的差生成电流误差信号,将电流误差信号输入电流调节器,得到直流控制信号。其中,电流调节器可以为比例积分调节器(proportional integral controller,PI调节器),PI调节器对应的传递函数为:其中,Kp为比例参数,Ki为积分参数,s为拉普拉斯算子。
示例性的,如图13所示,对电流与阻抗电流参考值的差进行阻抗调节,得到目标频率的阻抗控制信号的一种可能实现为:根据阻抗电流参考值与电流的差生成阻抗误差信号,将阻抗误差信号输入阻抗调节器,得到阻抗控制信号。其中,阻抗调节器可以为比例谐振调节器(proportional resonant controller,PR调节器),PR调节器对应的传递函数为:其中,KPR为比例参数,KR为谐振参数,s为拉普拉斯算子。
S1203:利用控制信号控制目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值。
可能的实现方式中,如图8所示,在执行上述S1202后,可以理解为电源设备在孤岛检测单元804中选择扰动模式进行孤岛检测,得到相应的控制信号。将该控制信号输出至调制单元805,转化为与DC/DC变换器801硬件装置相匹配的半导体开关驱动信号,控制DC/DC变换器中半导体开关的断开。可以理解为,将该目标频率对应的等效电路处于断开状态。
本申请实施例中,根据电流、电流参考值和阻抗电流参考值生成的控制信号,来控制目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值,这样,这样在一个电源设备注入目标频率的电流扰动时,其他设备目标端口中目标频率的电流分量小于或等于第一阈值,可以避免不同设备注入的扰动相互抵消。
在图10对应的实施例的基础上,一种可能的实现方式中,如图14所示,S1003包括:
S1401:计算目标频率对应的等效阻抗。
本申请实施例中,向目标端口注入目标频率的扰动电流可以包括正弦电流信号或者方波电流信号。
示例性的,当向目标端口注入的扰动电流为方波电流信号时,会改变直流分布式电力系统的工作电流,从而影响直流分布式电力系统的发电效率和电能质量。例如,如图3所示,若直流分布式电力系统正常状态下的工作电流Id为1A,在注入方波电流扰动后,工作电流可以为0.8A等。当向目标端口注入的扰动电流为正弦电流信号时,因正弦电流信号为高频小信号,因此不会改变系统的工作电流,从而对直流分布式电力系统的发电效率和电能质量产生较小影响。
可能的实现方式中,利用电压采样单元和电流采样单元得到目标端口电压和目标端口电流,计算目标端口电压和目标端口电流中对应目标频率的电压分量和电流分量,将电压分量除以电流分量得到目标频率对应的等效阻抗。
S1402:在等效阻抗大于第三阈值的情况下,确定电源设备发生孤岛现象。
本申请实施例中,第三阈值可以由机器或人工来设定,第三阈值的具体数值可以根据用户需求进行调整。
可能的实现方式中,为避免在检测过程中,系统中存在的噪声或者误差等因素的影响引起误判,在等效阻抗大于第三阈值的情况持续超过时间阈值下,确定电源设备发生孤岛现象。
本申请实施例对时间阈值的具体时长不做限制,具体可以根据用户需求进行设置,在一种可能的实施方式中,时间阈值可以为2秒等,本申请实施例不作限定。
在图14对应的实施例的基础上,可能的实现方式中,本申请实施例提供的孤岛检测方法还包括:上报孤岛告警,和/或,控制电源设备停机。
可能的实现方式中,当确定电源设备发生孤岛现象后,可以将孤岛检测结果上报给监控中心,监控中心可以根据孤岛检测结果,控制其他电源设备停机。
可能的实现方式中,如图15所示,在向目标端口注入目标频率的扰动电流后,电源设备处于扰动模式,可以根据电流、电流参考值和电流扰动值生成相应的控制信号。其中,电流为电流采样单元获取的电流,电流参考值为正常状态下(或没有发生孤岛现象时)的电流值,电流采样单元获取的目标端口的电流,电流扰动值为目标频率对应的电流分量参考值。根据电流、电流参考值和电流扰动值生成相应的误差信号,将误差信号输入电流调节器得到相应的控制信号,其中,电流调节器可以为PI调节器或PR调节器,相应的传递函数可以参考S1202的记载,此处不再赘述。
可能的实现方式中,将上述电源设备处于扰动模式时得到的控制信号输出至调制单元,转化为与DC/DC变换器硬件装置相匹配的半导体开关驱动信号,控制DC/DC变换器中半导体开关的断开。可以理解为,在DC/DC变换器中半导体开关的断开的情况下,该电源设备处于停机状态。
当本申请实施例提供的孤岛检测方法应用于图1所示的直流分布式电力系统中时,若图1为2个分布式发电单元组成的直流分布式电力系统,该直流分布式电力系统的结构可以如图16所示,包括DC/DC变换器1601、DC/DC变换器1602、直流电网、并网开关和本地负载。为便于理解,DC/DC变换器仅保留与直流母线端口的连接,将电源设备侧细节省略。
下面结合图17,对本申请实施例提供的孤岛检测方法的具体实现进行介绍。
t1时刻,电源设备发生孤岛现象,图16中的并网开关断开,可以理解为电源设备断开与直流电网的连接,直流分布式电力系统中仅有两台电源设备和本地负载,在这种情况下,对应的孤岛系统如图18所示。由于在t1时刻孤岛系统内发电量和本地负载消耗的电量匹配较好,因此目标端口电压没有产生波动,DC/DC变换器1801、DC/DC变换器1802和本地负载均没有判断出已处于孤岛系统。
t2时刻,DC/DC变换器1801执行本申请实施例提供的孤岛检测方法,电压采样单元采样目标端口,判断目标端口电压中不存在目标频率的波动,则向目标端口输出电流i1中注入目标频率的扰动电流,可以理解为与DC/DC变换器1801连接的电源设备进入扰动模式。其中,注入的扰动电流为正弦电流信号。由于孤岛系统失去了母线的电压支撑能力,因此该目标频率的扰动电流在目标端口电压上形成了目标频率的电压波动。
DC/DC变换器1802执行本申请实施例提供的孤岛检测方法,电压采样单元采样目标端口,检测目标端口电压上存在目标频率的波动,则确定目标端口中目标频率的电流分量小于或等于所述第一阈值,可以理解为与DC/DC变换器1802连接的电源设备进入高阻模式。
示例性的,控制目标端口中目标频率的电流分量为0,在这种情况下,与DC/DC变换器1802连接的电源设备中目标频率对应的有效电路相当于断开状态,DC/DC变换器1802对应的目标端口的输出电流中仅包含直流分量,孤岛系统对应目标频率的系统等效示意图如图19所示。可能的理解方式中,与DC/DC变换器1802连接的电源设备进入高阻模式后,可以避免在DC/DC变换器1802注入的电流扰动与在DC/DC变换器1801注入的电流扰动互相抵消。
t3时刻,DC/DC变换器1801根据注入的扰动电流得到目标频率对应的等效阻抗,计算得到等效阻抗大于第三阈值,因此向监控系统上报孤岛告警,和/或,控制该电源设备停机,DC/DC变换器1801的输出电流为0。
若本申请实施例的方法应用于高频通信系统,则在向监控系统上报孤岛告警后,监控系统可以向其他电源设备发送孤岛告警,控制其他电源设备停机,无需再进行孤岛检测。在本申请实施例的方法不依赖高频通信系统时,由于监控系统通信频率较低,DC/DC变换器1802没有收到监控系统发出的孤岛告警,因此DC/DC变换器1802继续执行本申请实施例提供的孤岛检测算法。
t4时刻,由于DC/DC变换器1801已停机,DC/DC变换器1802的目标端口电压中仅有直流分量,执行本申请实施例提供的孤岛检测方法,可以判断目标端口电压中不存在目标频率的波动。因此,向目标端口输出电流i2中注入目标频率的扰动电流,可以理解为与DC/DC变换器1802连接的电源设备进入扰动模式。由于孤岛系统失去了母线的电压支撑能力,因此该目标频率的扰动电流在目标端口电压上形成了目标频率的电压波动。
t5时刻,DC/DC变换器1802根据注入的扰动电流得到目标频率对应的等效阻抗,计算得到等效阻抗大于第三阈值,因此向监控系统上报孤岛告警,和/或,控制该电源设备停机,DC/DC变换器1802的输出电流为0。
上述是以两台电源设备和本地负载组成的孤岛系统为例,可能的实现方式中,孤岛系统也可以是多台电源设备和本地负载组成的。在这种情况下,本申请实施例提供的孤岛检测方法仍然适用。
结合图10-图19,对本申请实施例的方法进行了说明,下面对本申请实施例提供的适用上述方法的直流分布式电力系统进行描述,该直流分布式电力系统包括多个分布式供电单元以及孤岛检测装置,多个分布式供电单元均接入直流母线;其中,每个分布式供电单元包括用于连接电源设备的变换器,变换器的输入端连接电源设备,变换器的输出端接入直流母线。
孤岛检测装置用于,确定目标端口处的电流分量小于或等第一阈值;其中,目标端口为任一个变换器接入直流母线的端口,并向目标端口注入目标频率的扰动电流,目标频率为电流分量的预设频率,以根据扰动电流进行孤岛检测。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,采样目标端口的电压,以判断电压中是否存在目标频率的波动,在电压中存在目标频率的波动的情况下,控制目标端口中电流分量小于或等于第一阈值。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,确定电压中对应于目标频率的电压分量的幅值;在幅值大于第二阈值的情况下,判断电压中存在目标频率的波动;在幅值小于或等于第二阈值的情况下,判断电压中不存在目标频率的波动。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,采样目标端口的电流,并根据电流、电流参考值和阻抗电流参考值生成控制信号,以利用控制信号控制目标端口中电流分量小于或等于第一阈值。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,采样目标端口的电流,并根据电流、电流参考值和阻抗电流参考值生成控制信号,利用控制信号控制目标端口中电流分量小于或等于第一阈值。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,对电流参考值与电流的差进行电流调节,得到直流控制信号,并对电流与阻抗电流参考值的差进行阻抗调节,得到目标频率的阻抗控制信号,叠加直流控制信号和阻抗控制信号,得到控制信号。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,计算目标频率对应的等效阻抗;在等效阻抗大于第三阈值的情况下,确定电源设备发生孤岛现象。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,在等效阻抗大于第三阈值的情况持续超过时间阈值下,确定电源设备发生孤岛现象。
在一种可能的实现方式中,孤岛检测装置还用于,上报孤岛告警,和/或,控制电源设备停机。
在一种可能的实现方式中,扰动电流包括正弦电流信号或方波电流信号。
上面结合图10-图19,对本申请实施例的方法进行了说明,下面对本申请实施例提供的执行上述方法的孤岛检测装置进行描述。本领域技术人员可以理解,方法和装置可以相互结合和引用,本申请实施例提供的一种孤岛装置可以执行上述孤岛方法的步骤。
下面以采用对应各个功能划分各个功能模块为例进行说明:
如图20所示,图20示出了本申请实施例提供的孤岛检测装置的结构示意图。该孤岛检测装置包括:处理单元2001。其中,处理单元2001用于完成孤岛检测的步骤。
一种示例,以该孤岛检测装置为终端设备或应用于终端设备中的芯片或芯片系统为例,处理单元2001用于支持孤岛检测装置执行上述实施例中的S1001至S1003,或S1101至S1103,或S1201至S1203,或S1401和S1402等。
在一种可能的实施例中,孤岛检测装置还可以包括:通信单元2002和存储单元2003。处理单元2001、通信单元2002、存储单元2003通过通信总线相连。
存储单元2003可以包括一个或者多个存储器,存储器可以是一个或者多个设备、电路中用于存储程序或者数据的器件。
存储单元2003可以独立存在,通过通信总线与孤岛检测装置具有的处理单元101相连。存储单元2003也可以和处理单元集成在一起。
孤岛检测装置可以用于通信设备、电路、硬件组件或者芯片中。
以孤岛检测装置可以是本申请实施例中的终端设备为例,则通信单元2002可以是输入或者输出接口、管脚或者电路等。示例性的,存储单元2003可以存储终端设备的方法的计算机执行指令,以使处理单元2001执行上述实施例中终端设备的方法。存储单元2003可以是寄存器、缓存或者RAM等,存储单元2003可以和处理单元2001集成在一起。存储单元2003可以是ROM或者可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备,存储单元2003可以与处理单元2001相独立。
本申请实施例提供了一种孤岛检测装置,该孤岛检测装置包括一个或者多个模块,用于实现上述图10-图19中所包含的步骤中的方法,该一个或者多个模块可以与上述图10-图19中所包含的步骤中的方法的步骤相对应。具体的,本申请实施例中由终端设备执行的方法中的每个步骤,终端设备中存在执行该方法中每个步骤的单元或者模块。例如,对于执行对孤岛进行检测的模块可以称为处理模块。对于执行对在孤岛检测装置侧进行消息或数据处理的步骤的模块可以称为通信模块。
图21是本发明实施例提供的芯片210的结构示意图。芯片210包括一个或两个以上(包括两个)处理器2110和通信接口2130。
在一种可能的实施例中,如图21所示的芯片210还包括存储器2140,存储器2140可以包括只读存储器和随机存取存储器,并向处理器2110提供操作指令和数据。存储器2140的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(non-volatile random access memory,NVRAM)。
在一些实施方式中,存储器2140存储了如下的元素,可执行模块或者数据结构,或者他们的子集,或者他们的扩展集:
在本发明实施例中,通过调用存储器2140存储的操作指令(该操作指令可存储在操作系统中),执行相应的操作。
处理器2110控制终端设备的操作,处理器2110还可以称为中央处理单元(centralprocessing unit,CPU)。存储器2140可以包括只读存储器和随机存取存储器,并向处理器2110提供指令和数据。存储器2140的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(non-volatilerandom access memory,NVRAM)。例如应用中存储器2140、通信接口2130以及存储器2140通过总线系统2120耦合在一起,其中总线系统2120除包括数据总线之外,还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见,在图21中将各种总线都标为总线系统2120。
以上通信单元可以是一种该装置的接口电路或通信接口,用于从其它装置接收信号。例如,当该装置以芯片的方式实现时,该通信单元是该芯片用于从其它芯片或装置接收信号或发送信号的接口电路或通信接口。
上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器2110中,或者由处理器2110实现。处理器2110可能是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤可以通过处理器2110中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器2110可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processing,DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成,或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器2140,处理器2110读取存储器2140中的信息,结合其硬件完成上述方法的步骤。
在上述实施例中,存储器存储的供处理器执行的指令可以以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品可以是事先写入在存储器中,也可以是以软件形式下载并安装在存储器中。
计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输,例如,计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包括一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid statedisk,SSD)等。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质。上述实施例中描述的方法可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。如果在软件中实现,则功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或者在计算机可读介质上传输。计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质,还可以包括任何可以将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的介质。存储介质可以是可由计算机访问的任何目标介质。
作为一种可能的设计,计算机可读介质可以包括RAM,ROM,EEPROM,CD-ROM或其它光盘存储器,磁盘存储器或其它磁存储设备,或目标于承载的任何其它介质或以指令或数据结构的形式存储所需的程序代码,并且可由计算机访问。而且,任何连接被适当地称为计算机可读介质。例如,如果使用同轴电缆,光纤电缆,双绞线,数字用户线(DSL)或无线技术(如红外,无线电和微波)从网站,服务器或其它远程源传输软件,则同轴电缆,光纤电缆,双绞线,DSL或诸如红外,无线电和微波之类的无线技术包括在介质的定义中。如本文所使用的磁盘和光盘包括光盘(CD),激光盘,光盘,数字通用光盘(DVD),软盘和蓝光盘,其中磁盘通常以磁性方式再现数据,而光盘利用激光光学地再现数据。上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种孤岛检测方法,其特征在于,应用于直流分布式电力系统,所述直流分布式电力系统包括多个分布式供电单元,所述多个分布式供电单元均接入直流母线;其中,每个所述分布式供电单元包括用于连接电源设备的变换器,所述变换器的输入端连接所述电源设备,所述变换器的输出端接入所述直流母线;
所述方法,包括:
确定目标端口处的电流分量小于或等于第一阈值;其中,所述目标端口为任一个所述变换器接入所述直流母线的端口;
向所述目标端口注入目标频率的扰动电流,所述目标频率为所述电流分量的预设频率;
根据所述扰动电流进行孤岛检测。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定目标端口中所述电流分量小于或等于所述第一阈值,包括:
采样所述目标端口的电压;
判断所述电压中是否存在所述目标频率的波动;
在所述电压中存在所述目标频率的波动的情况下,控制所述目标端口中所述电流分量小于或等于所述第一阈值。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述判断所述电压中是否存在所述目标频率的波动,包括:
确定所述电压中对应于所述目标频率的电压分量的幅值;
在所述幅值大于第二阈值的情况下,判断所述电压中存在所述目标频率的波动;
在所述幅值小于或等于所述第二阈值的情况下,判断所述电压中不存在所述目标频率的波动。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述控制所述目标端口中所述电流分量小于或等于所述第一阈值,包括:
采样所述目标端口的电流;
根据所述电流、电流参考值和阻抗电流参考值生成控制信号;
利用所述控制信号控制所述目标端口中所述电流分量小于或等于所述第一阈值。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据所述电流、所述电流参考值和所述阻抗电流参考值生成所述控制信号,包括:
对所述电流参考值与所述电流的差进行电流调节,得到直流控制信号;
对所述电流与所述阻抗电流参考值的差进行阻抗调节,得到所述目标频率的阻抗控制信号;
叠加所述直流控制信号和所述阻抗控制信号,得到所述控制信号。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,所述根据所述扰动电流进行孤岛检测,包括:
计算所述目标频率对应的等效阻抗;
在所述等效阻抗大于第三阈值的情况下,确定所述电源设备发生孤岛现象。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述在所述等效阻抗大于所述第三阈值的情况下,确定所述电源设备发生所述孤岛现象,包括:
在所述等效阻抗大于所述第三阈值的情况持续超过时间阈值下,确定所述电源设备发生所述孤岛现象。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,还包括:
上报孤岛告警,和/或,控制所述电源设备停机。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法,其特征在于,所述扰动电流包括正弦电流信号或方波电流信号。
10.一种直流分布式电力系统,包括多个分布式供电单元以及孤岛检测装置,所述多个分布式供电单元均接入直流母线;其中,每个所述分布式供电单元包括用于连接电源设备的变换器,所述变换器的输入端连接电源设备,所述变换器的输出端接入所述直流母线;
所述孤岛检测装置用于,确定目标端口处的电流分量小于或等第一阈值;其中,所述目标端口为任一个所述变换器接入所述直流母线的端口,并向所述目标端口注入目标频率的扰动电流,所述目标频率为所述电流分量的预设频率,以根据所述扰动电流进行孤岛检测。
11.根据权利要求10所述的系统,其特征在于,所述孤岛检测装置具体用于,采样所述目标端口的电压,以判断所述电压中是否存在所述目标频率的波动,在所述电压中存在所述目标频率的波动的情况下,控制所述目标端口中所述电流分量小于或等于所述第一阈值。
12.根据权利要求11所述的系统,其特征在于,所述孤岛检测装置具体还用于,确定所述电压中对应于所述目标频率的电压分量的幅值;在所述幅值大于第二阈值的情况下,判断所述电压中存在所述目标频率的波动;在所述幅值小于或等于所述第二阈值的情况下,判断所述电压中不存在所述目标频率的波动。
13.根据权利要求11或12所述的系统,其特征在于,所述孤岛检测装置具体用于,采样所述目标端口的电流,并根据所述电流、电流参考值和阻抗电流参考值生成控制信号,以利用所述控制信号控制所述目标端口中所述电流分量小于或等于所述第一阈值。
14.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,所述孤岛检测装置具体还用于,对所述电流参考值与所述电流的差进行电流调节,得到直流控制信号,并对所述电流与所述阻抗电流参考值的差进行阻抗调节,得到所述目标频率的阻抗控制信号,叠加所述直流控制信号和所述阻抗控制信号,得到所述控制信号。
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