CN114895220A

CN114895220A - 基于户用储能系统的掉电检测方法、系统、装置及存储介质

Info

Publication number: CN114895220A
Application number: CN202210371415.4A
Authority: CN
Inventors: 袁友成; 涂志文; 梁敏怡
Original assignee: Guangzhou Sanjing Electric Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Sanjing Electric Co Ltd
Priority date: 2022-04-11
Filing date: 2022-04-11
Publication date: 2022-08-12

Abstract

本发明公开了一种基于户用储能系统的掉电检测方法、系统、装置及存储介质，该方法通过将采集的三相电网电压信号进行坐标变换、解耦和滤波计算得到第三电压信号值，然后根据第三电压信号值获取第一差值，再根据第一差值和当前的第三电压信号值选取第一检测阈值，最后根据第一差值和第一检测阈值判断户用储能系统电网是否掉电，能够减少数据处理量，加快检测速度，提升检测准确性和适应性；进而能够确保机器在电网异常掉电时，快速准确的识别出来并切换到离网供电，保证Backup端口用电设备的供电稳定。本发明可广泛应用于户用储能系统的掉电检测技术领域。

Description

基于户用储能系统的掉电检测方法、系统、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及户用储能系统的掉电检测技术领域，尤其是一种基于户用储能系统的掉电检测方法、系统、装置及存储介质。

背景技术

光伏储能一体机具有离网供电功能，如何在电网异常时进行快速检测，从而控制光伏储能一体机切换至离网运行，保障Backup端口用电设备的持续供电已经成为研究的重要课题。现有的电网掉电检测方法有两种，第一种检测方法是，通过检测电网电压和电网频率是否连续一段时间内超过安规要求阈值，这种方法虽稳定可靠，不容易出现误检测的情况，但是检测时间较长，容易导致Backup端口用电设备断电关机情况的发生。第二种检测方法是，记录电网电压完整一个周期内的每一个采样值，通过将当前电网电压采样值与一个周期前的电网电压采样值进行比较,当差值超过一定检测阈值，即可确定电网掉电，进而让机器快速切换到离网供电模式。这种方法虽然检测速度快，但是处理数据量多，执行时间长，容易因为采样被干扰而造成误检测的情况，且当三相电网中只有一相电网掉电的情况时，该种方法较难准确检测与判定。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于户用储能系统的掉电检测方法、系统、装置及存储介质。

本发明所采取的技术方案是：

一方面，本发明实施例包括一种基于户用储能系统的掉电检测方法，包括：

采集三相电网电压信号；

将所述三相电网电压信号从三相静止坐标系变换到两相静止坐标系，得到第一电压信号和第二电压信号；

将所述第一电压信号和所述第二电压信号从两相静止坐标系变换到正序两相旋转坐标系，得到第一正序电压信号和第二正序电压信号；

将所述第一电压信号和所述第二电压信号从两相静止坐标系变换到负序两相旋转坐标系，得到第一负序电压信号和第二负序电压信号；

将所述第一正序电压信号、第二正序电压信号、第一负序电压信号和第二负序电压信号进行解耦和滤波计算，得到第三电压信号值；

获取第一值和第二值，所述第一值为当前的所述第三电压信号值，所述第二值为第一预设时长前的所述第三电压信号值；

根据所述第一值和所述第二值获取第一差值；

根据所述第三电压信号值和所述第一差值，选取第一检测阈值；

根据所述第一差值和所述第一检测阈值判断户用储能系统电网是否掉电。

进一步地，所述将所述三相电网电压信号从三相静止坐标系变换到两相静止坐标系，得到第一电压信号和第二电压信号这一步骤通过以下公式执行：

式中，U_a、U_b、U_c为采集得到的所述三相电网电压信号，U_af为所述第一电压信号，U_bt为所述第二电压信号。

进一步地，所述将所述第一电压信号和所述第二电压信号从两相静止坐标系变换到正序两相旋转坐标系，得到第一正序电压信号和第二正序电压信号这一步骤通过以下公式执行：

式中，U_af为所述第一电压信号，U_bt为所述第二电压信号，U_dpos为所述第一正序电压信号，U_qpos为所述第二正序电压信号，θ为两相静止坐标系与正序两相旋转坐标系之间的夹角。

进一步地，所述将所述第一电压信号和所述第二电压信号从两相静止坐标系变换到负序两相旋转坐标系，得到第一负序电压信号和第二负序电压信号这一步骤通过以下公式执行：

式中，U_af为所述第一电压信号，U_bt为所述第二电压信号，U_dneg为所述第一负序电压信号，U_qneg为所述第二负序电压信号，θ为两相静止坐标系与负序两相旋转坐标系之间的夹角。

进一步地，所述根据所述第一值和所述第二值获取第一差值具体为：

所述第一值减去所述第二值，得到所述第一差值。

进一步地，所述根据所述第三电压信号值和所述第一差值，选取第一检测阈值这一步骤通过以下公式执行：

式中，U_threshold表示所述第一检测阈值，U_d表示所述第三电压信号值，U_detla表示所述第一差值。

进一步地，所述根据所述第一差值和所述第一检测阈值判断户用储能系统电网是否掉电这一步骤，包括：

将所述第一差值的绝对值与所述第一检测阈值进行比较；

若所述第一差值的绝对值在连续第一时长内超过所述第一检测阈值，则确定户用储能系统电网掉电。

另一方面，本发明实施例包括一种基于户用储能系统的掉电检测系统，包括：

采集模块，用于采集三相电网电压信号；

第一变换模块，用于将所述三相电网电压信号从三相静止坐标系变换到两相静止坐标系，得到第一电压信号和第二电压信号；

第二变换模块，用于将所述第一电压信号和所述第二电压信号从两相静止坐标系变换到正序两相旋转坐标系，得到第一正序电压信号和第二正序电压信号；

第三变换模块，用于将所述第一电压信号和所述第二电压信号从两相静止坐标系变换到负序两相旋转坐标系，得到第一负序电压信号和第二负序电压信号；

计算模块，用于将所述第一正序电压信号、第二正序电压信号、第一负序电压信号和第二负序电压信号进行解耦和滤波计算，得到第三电压信号值；

第一获取模块，用于获取第一值和第二值，所述第一值为当前的所述第三电压信号值，所述第二值为第一预设时长前的所述第三电压信号值；

第二获取模块，用于根据所述第一值和所述第二值获取第一差值；

选取模块，用于根据所述第三电压信号值和所述第一差值，选取第一检测阈值；

判断模块，根据所述第一差值和所述第一检测阈值判断户用储能系统电网是否掉电。

另一方面，本发明实施例包括一种基于户用储能系统的掉电检测装置，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现所述的基于户用储能系统的掉电检测方法。

另一方面，本发明实施例包括计算机可读存储介质，其上存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在被处理器执行时用于实现所述的基于户用储能系统的掉电检测方法。

本发明的有益效果是：

本发明通过将采集的三相电网电压信号进行坐标变换、解耦和滤波计算得到第三电压信号值，然后根据第三电压信号值获取第一差值，再根据第一差值和当前的第三电压信号值选取第一检测阈值，最后根据第一差值和第一检测阈值判断户用储能系统电网是否掉电，能够减少数据处理量，加快检测速度，提升检测准确性和适应性；进而能够确保机器在电网异常掉电时，快速准确的识别出来并切换到离网供电，保证Backup端口用电设备的供电稳定。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例所述基于户用储能系统的掉电检测方法步骤流程图；

图2为本发明实施例所述基于户用储能系统的掉电检测方法的另一流程图；

图3为本发明实施例所述三相电网电压信号的Clark变换示意图；

图4为本发明实施例所述三相电网电压信号的Park变换示意图；

图5为本发明实施例所述检测电网异常掉电切换离网运行的实际效果图；

图6为本发明实施例所述基于户用储能系统的掉电检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数。如果有描述到第一、第二、第三等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1和图2，本发明实施例提出一种基于户用储能系统的掉电检测方法，包括：

S100.采集三相电网电压信号；

S200.将三相电网电压信号从三相静止坐标系变换到两相静止坐标系，得到第一电压信号和第二电压信号；

S300.将第一电压信号和第二电压信号从两相静止坐标系变换到正序两相旋转坐标系，得到第一正序电压信号和第二正序电压信号；

S400.将第一电压信号和第二电压信号从两相静止坐标系变换到负序两相旋转坐标系，得到第一负序电压信号和第二负序电压信号；

S500.将第一正序电压信号、第二正序电压信号、第一负序电压信号和第二负序电压信号进行解耦和滤波计算，得到第三电压信号值；

S600.获取第一值和第二值，第一值为当前的第三电压信号值，第二值为第一预设时长前的第三电压信号值；

S700.根据第一值和第二值获取第一差值；

S800.根据第三电压信号值和第一差值，选取第一检测阈值；

S900.根据第一差值和第一检测阈值判断户用储能系统电网是否掉电。

本实施例中，利用光伏储能逆变器采集三相电网电压信号，采集得到的三相电网电压信号记为U_a、U_b、U_c。然后根据Clark变换，将三相电网电压信号U_a、U_b、U_c从三相静止电压坐标系变换到两相静止电压坐标系，得到第一电压信号U_af和第二电压信号U_bt。再根据Park变换，将第一电压信号U_af和第二电压信号U_bt从两相静止电压坐标系变换到正序两相旋转坐标系，得到第一正序电压信号U_dpos和第二正序电压信号电压U_qpos；同时，根据Park变换，将第一电压信号U_af和第二电压信号U_bt从两相静止电压坐标系变换到负序两相旋转坐标系，得到第一负序电压信号U_dneg和第二负序电压信号U_qneg。再将第一正序电压信号U_dpos、第二正序电压信号电压U_qpos和第一负序电压信号U_dneg、第二负序电压信号U_qneg通过解耦和滤波计算，得到第三电压信号值U_d和第四电压信号值U_q。本实施例中，记录并保存3ms内的第三电压信号值U_d，然后将当前的第三电压信号值U_d和3ms前的第三电压信号值U_d进行比较，得到第一差值U_detla。最后根据第三电压信号值U_d和第一差值U_detla，选取第一检测阈值U_threshold；最后根据第一差值U_detla和第一检测阈值U_threshold判断户用储能系统电网是否掉电。本发明实施例能够减少数据处理量，加快检测速度，提升检测准确性和适应性；进而能够确保机器在电网异常掉电时，快速准确的识别出来并切换到离网供电，保证Backup端口用电设备的供电稳定。

具体地，本实施例中，通过Clark变换，将三相电网电压信号U_a、U_b、U_c从三相静止坐标系转换到αβ两相静止坐标系中，得到第一电压信号U_af和第二电压信号U_bt。具体如图3所示，三相电网电压幅值相等，相位相互相差120度，建立αβ两相静止坐标系，将U_a放到α坐标轴上，由于β坐标轴和α坐标轴相差90度，将U_a、U_b、U_c分别映射到β坐标轴和α坐标轴上，得到第一电压信号U_af和第二电压信号U_bt。具体计算公式如下：

式1中，U_a、U_b、U_c为采集得到的三相电网电压信号，U_af为第一电压信号，U_bt为第二电压信号。

参照图4，本实施例中，得到第一电压信号U_af和第二电压信号U_bt之后，进一步通过Park变换，将第一电压信号U_af和第二电压信号U_bt从αβ两相静止电压坐标系变换到DQ两相旋转坐标系，得到第一正序电压信号U_dpos、第二正序电压信号电压U_qpos和第一负序电压信号U_dneg和第二负序电压信号U_qneg。具体如图4所示，在αβ两相静止坐标系中，电网电压信号一直在旋转，坐标轴静止；在DQ两相旋转坐标系中，坐标轴和电网电压信号一起旋转，控制旋转坐标系的旋转角速度w，使得DQ坐标系旋转到θ角度，这时电网电压信号在Q轴上的投影U_q为0，这样即可获的电网电压信号在D轴上的投影U_d。具体计算公式如下：

式中，U_af为第一电压信号，U_bt为第二电压信号，U_dpos为第一正序电压信号，U_qpos为第二正序电压信号；U_dneg为第一负序电压信号，U_qneg为第二负序电压信号；θ为两相静止坐标系与正序两相旋转坐标系之间的夹角。

本实施例中，通过Park变换后得到的电压信号存在耦合关系，且当三相电网不平衡情况时，坐标变换后的电压信号值会带有很大的交流信号分量，影响信号检测。因此，需要进一步对第一正序电压信号U_dpos、第二正序电压信号电压U_qpos和第一负序电压信号U_dneg、第二负序电压信号U_qneg进行解耦和滤波处理，得到第三电压信号值U_d和第四电压信号值U_q。具体计算过程为：

U_dcouppos＝U_dpos-U_{dfilterpreneg}×cos2θ-U_{qfilterpreneg}×sin2θ；

U_qcouppos＝U_qpos-U_{dfilterpreneg}×cos2θ-U_{qfilterpreneg}×sin2θ；

U_dcouppneg＝U_dneg-U_{dfilterprepos}×cos2θ-U_{qfilterprepos}×sin2θ；

U_qcouppneg＝U_qneg-U_{dfilterprepos}×cos2θ-U_{qfilterprepos}×sin2θ；

U_dfilterpos＝U_{dfilterprepos}×0.9+U_dcouppos×0.1；

U_{dfilterprepos}＝U_dfilterpos；

U_qfilterpos＝U_{qfilterprepos}×0.9+U_qcouppos×0.1；

U_{qfilterprepos}＝U_qfilterpos；

U_dfilterneg＝U_{dfilterpreneg}×0.9+U_dcoupneg×0.1；

U_{dfilterpreneg}＝U_dfilterpneg；

U_qfilterneg＝U_{qfilterpreneg}×0.9+U_qcoupneg×0.1；

U_{qfilterpreneg}＝U_qfilterpneg；

U_d＝U_dcouppos；

U_q＝U_qcouppos。

本实施例中，记录并保存3ms内的U_d值，然后将当前的U_d值和3ms前的U_d值进行比较，得到第一差值U_detla。具体地，将当前的U_d值减去3ms前的U_d值，得到第一差值U_detla，计算公式为：U_detla＝U_d(当前)-U_d(3ms前)。

本实施例中，得到第一差值U_detla之后，再根据U_d值和第一差值U_detla选取第一检测阈值U_threshold，具体地选取公式为：

由公式可见，第一检测阈值U_threshold由第一差值U_detla和U_detla的大小决定。

本实施例中，确定第一检测阈值U_threshold之后，进一步将第一差值U_detla与第一检测阈值U_threshold进行比较，若第一差值U_detla的绝对值在连续第一时长内超过第一检测阈值U_threshold，则确定户用储能系统电网掉电。具体地，本实施例中，若第一差值U_detla的绝对值在连续0.5ms内超过第一检测阈值U_threshold，则确定户用储能系统电网掉电，此时，光伏储能逆变器快速切换至离网供电模式，保障backup端口用电设备持续稳定供电。具体地，参照图5，图5为当检测到户用储能系统电网掉电时，光伏储能逆变器切换离网运行的实际效果图。

本发明实施例提出一种基于户用储能系统的掉电检测方法具有以下技术效果：

(1)数据处理量少，运算处理速度提升；原本需要直接处理三相电网电压在整个工频周期内的数据，通过坐标变换和解耦滤波后，可得到在3ms内的的U_d值数据，然后可根据3ms内的的U_d值数据准确完成对户用储能系统电网掉电的检测，数据量大幅减少，运算处理速度大幅提升。

(2)提升检测的准确性；本实施例对三相电网一起丢失或者单独一相丢失的情况，都能准确检测出来，同时对电网短暂异常波动的抗干扰能力强，不会出现误检测的情况。

另一方面，本发明实施例还包括一种基于户用储能系统的掉电检测系统，包括：

采集模块，用于采集三相电网电压信号；

图1所示的方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与图1所示的方法实施例相同，并且达到的有益效果与图1所示的方法实施例所达到的有益效果也相同。

参照图6，本发明实施例还提供了基于户用储能系统的掉电检测装置200，具体包括：

至少一个处理器210；

至少一个存储器220，用于存储至少一个程序；

当至少一个程序被至少一个处理器210执行，使得至少一个处理器210实现如图1所示的方法。

其中，存储器220作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。存储器220可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器220可选包括相对于处理器210远程设置的远程存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器210。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

可以理解到，图6中示出的装置结构并不构成对装置200的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图6所示的装置200中，处理器210可以调取存储器220中储存的程序，并执行但不限于图1所示实施例的步骤。

以上所描述的装置200实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现实施例的目的。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有处理器可执行的程序，处理器可执行的程序在被处理器执行时用于实现如图1所示的方法。

本申请实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图1所示的方法。

可以理解的是，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。