CN115085367A - 一种孤岛检测方法以及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种孤岛检测方法以及装置,该方法包括:监控逆变器的交流频率,该交流频率在逆变器处于正常控制模式时在预设范围内波动,当该交流频率的瞬时偏移值超出预设范围时,则瞬时偏移前的频率为第一频率,在第一预设时间范围内的第一频率数据中的频率只大于或只小于该第一频率,则第一预设时间结束时的交流频率为第二频率,通过当前的交流频率的变化不断调节该逆变器的输出功率,在第二预设时间范围内的第二频率数据中的频率只大于或只小于该第二频率时,则可以及时指示该逆变器发生孤岛的上报孤岛状态,通过二次判断的方式,区分孤岛发生和正常负载投切两种情况,避免逆变器主动调节系统电压或频率,提高孤岛检测准确率。
Description
技术领域
本申请实施例涉及通信领域,尤其涉及一种孤岛检测方法以及装置。
背景技术
能源转型是世界能源发展的大趋势,随着电源侧、电网侧、负荷侧等新技术的协同发展,传统电力系统将逐步向电力电子设备主导的新能源电力系统演变和迈进。传统电力系统由大型旋转发电机(generator)占主导,维持系统电压和频率稳定,少量的电力电子设备基于系统的电压和频率来控制自身电流,即工作在电网跟随模式(grid following),新能源电力系统中旋转发电机占比不断减小甚至到零,电力电子设备来维持系统电压和频率稳定,即工作在电网构成模式(grid forming)。电力系统在实际运行过程中,由于种种原因,会出现故障等情况,从而形成孤岛电网或孤岛系统。
当前通过电力电子设备输出电流的电压、频率、功率产生小扰动的方式检测是否导致系统电压或频率的大幅偏移的方式判断孤岛发生,但是,在grid forming模式中,正常负载投切时系统电压或频率也可能发生大幅瞬时偏移,同时grid forming模式是逆变器主动调节系统电压或频率,导致孤岛检测准确度不高。
发明内容
本申请提供了一种孤岛检测方法以及装置,用于减少误判,提高孤岛检测准确率。
本申请第一方面提供了一种孤岛检测方法,包括:实时检测逆变器的交流频率,交流频率在逆变器处于正常控制模式时在预设范围内波动;当交流频率在瞬时偏移值超出预设范围后,在第一预设时间范围内的第一频率数据中的所有频率只大于或只小于第一频率时,根据交流频率的变化不断调节逆变器的输出功率,第一频率为瞬时偏移值超出预设范围前的交流频率,输出功率用于影响交流频率的大小;当交流频率在第二预设时间范围内的第二频率数据中的所有频率只大于或只小于第二频率时,上报孤岛状态,第二频率为第一预设时间结束时的交流频率,孤岛状态指示逆变器发生孤岛。
上述方面中,监控逆变器的交流频率,该交流频率在逆变器处于正常控制模式时在预设范围内波动,当该交流频率的瞬时偏移值超出预设范围时,偏移前的交流频率即为第一频率,可以统计在第一预设时间范围内的第一频率数据,若该第一频率数据只大于或只小于该第一频率,则将第一预设时间结束时的交流频率设置为第二频率。通过当前的交流频率的变化不断调节该逆变器的输出功率,使得交流频率发生变化,并获得在第二预设时间内的交流频率为第二频率数据,当第二频率数据还是只大于或只小于该第二频率时,则可以及时指示该逆变器发生孤岛的上报孤岛状态,以断开逆变器和本地负载的连接,通过二次判断的方式,区分孤岛发生和正常负载投切两种情况,减少误判,同时避免逆变器主动调节系统电压或频率,提高孤岛检测准确率。
在一个可能的实施方式中,上述步骤确定逆变器发生孤岛之前,该方法还包括:当第二频率数据中的频率不满足预设频率范围时,触发上报孤岛状态的步骤。
上述可能的实施方式中,孤岛检测装置还可以在第二频率数据中的频率都分布在该第二频率的一侧时,当确定该第二频率数据中的频率超出预设频率范围时,才上报孤岛状态,提高检测准确率。
在一个可能的实施方式中,上述步骤根据交流频率的变化不断调节逆变器的输出功率包括:当交流频率增大时,提高输出功率;当交流频率减小时,降低输出功率。
上述可能的实施方式中,将逆变器转换成孤岛检测控制模式,此时输出功率为不稳定控制状态,并根据交流频率和输出功率的正反馈关系调整输出功率,提高孤岛检测的准确度。
在一个可能的实施方式中,输出功率为输出有功功率或输出无功功率,输出有功功率为逆变器在一个周期内输出的瞬时功率的平均值,输出无功功率为电源在一个周期内能量交换的功率值。
在一个可能的实施方式中,逆变器工作在电网构成模式,由逆变器维持光伏供电系统电压和频率稳定。
本申请第二方面提供了一种孤岛检测装置,可以实现上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中的方法。该装置包括用于执行上述方法的相应的单元或模块。该装置包括的单元或模块可以通过软件和/或硬件方式实现。该装置例如可以为网络设备,也可以为支持网络设备实现上述方法的芯片、芯片系统、或处理器等,还可以为能实现全部或部分网络设备功能的逻辑模块或软件。
本申请第三方面提供了一种光伏供电系统,包括:逆变电路和控制器,和如权利要求6-10的孤岛检测装置,逆变器主电路与孤岛检测电路、控制电路相连,控制电路与孤岛检测装置相连,其中:逆变电路,用于将直流电能转换为交流电能;控制器包括前述第二方面中的孤岛检测装置。
本申请第四方面提供了一种计算机设备,包括:处理器,该处理器与存储器耦合,该存储器用于存储指令,当指令被处理器执行时,使得该计算机设备实现上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中的方法。该计算机设备例如可以为网络设备,也可以为支持网络设备实现上述方法的芯片或芯片系统等。
本申请第五方面提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质中保存有指令,当该指令被处理器执行时,实现前述第一方面或第一方面任一种可能的实施方式提供的方法。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种电力系统的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的当前的孤岛检测方案的结构示意图;
图3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4为本申请实施例提供的一种光伏供电系统的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的一种检测流程示意图;
图6为本申请实施例提供的一种孤岛检测方法的时序示意图;
图7为本申请实施例提供的一种正常负载投切情况示意图;
图8为本申请实施例提供的一种疑似发生孤岛情况示意图;
图9为本申请实施例提供的一种未发生孤岛情况示意图;
图10为本申请实施例提供的一种确认发生孤岛情况示意图;
图11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12为本申请实施例提供的另一种光伏供电系统的结构示意图;
图13为本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种孤岛检测方法以及装置,用于减少误判,提高孤岛检测准确率。
下面结合附图,对本申请的实施例进行描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。本领域普通技术人员可知,随着技术的发展和新场景的出现,本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题,同样适用。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外,为了更好的说明本申请,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本申请同样可以实施。在一些实例中,对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述,以便于凸显本申请的主旨。
图1是本申请实施例提供的一种电力系统的结构示意图。
如图1所示,电力系统包括直流源装置101、逆变装置102以及电网103。直流源装置101与逆变装置102连接,逆变装置102与电网103连接。
直流源装置101包括一个或多个直流源,其中,多个直流源并联连接,任一直流源用于提供直流电。该直流源可以为光伏电池、风能电池等设备。在光伏领域中,直流源装置中包括的直流源还可以称为光伏电池板。
逆变装置102用于将直流源装置101输出的直流电转换为交流电,并将转换后的交流电通过升压变压器103输送至电网104。逆变装置102包括一个或多个逆变器,其中,多个逆变器并联连接。
电网103用于从逆变装置102输出的电中取电,电网103从逆变装置102输出的电中取电的功率还可以称为并网功率。在使用图1所示的电力系统时,电网103的并网功率一定。但是直流源装置101包括的直流源的输出功率通常不稳定。比如,光伏电池在白天的输出功率和在夜晚的输出功率不同。因此,为了保证电网103的并网功率的稳定性,该电力系统还可以包括储能系统(图中未示出),储能系统与逆变装置102连接。
能源转型是世界能源发展的大趋势,随着电源侧、电网侧、负荷侧等新技术的协同发展,传统电力系统将逐步向电力电子设备主导的新能源电力系统演变和迈进。传统电力系统由大型旋转发电机(generator)占主导,维持系统电压和频率稳定,少量的电力电子设备基于系统的电压和频率来控制自身电流,即工作在电网跟随模式(grid following),新能源电力系统中旋转发电机占比不断减小甚至到零,电力电子设备来维持系统电压和频率稳定,即工作在电网构成模式(grid forming)。电力系统在实际运行过程中,由于种种原因,会出现故障等情况,从而形成孤岛电网或孤岛系统。
逆变器的孤岛效应是指,当并网开关跳闸时,逆变器未能及时检出停电状态而将自身切离电网,最终形成由逆变器和负载组成的一个自给供电的孤岛发电系统。孤岛效应的发生会对电力系统和相关人员带来如下危害:
1)并网开关和相关设备可能会由于失步合闸而遭到破坏。
2)认为线路不带电的维护人员将受到安全威胁。
3)孤岛效应可能导致故障不能清除,干扰电网的恢复。
当前的孤岛检测方案如图2所示,该方案包括直流电源201、逆变器202、交流电网203和控制装置204,其中,该控制装置204包括采样单元2041、功率计算单元2042、频率检测单元2043、功率控制单元2044和孤岛判断单元2045。
其中,采样单元2041包括电压采样和电流采样,用于在逆变器的交流端口将功率系统(强电系统)中的交流电流和交流电压转换为控制系统(弱电系统)中的对应信号,并且实现两个系统之间的电气隔离。
功率计算单元2042和频率检测单元2043的功能是根据采样单元采样得到的交流电压、电流信号进行功率计算和交流频率估算,计算得到逆变器输出的实际有功功率、无功功率以及交流电压的交流频率。
功率控制单元2044执行逆变器输出功率控制功能,用于保证逆变器输出实际功率满足控制要求,例如保证一定的有功功率、无功功率和功率因数要求。功率控制单元还包括调制功能,即将控制单元输出的调制波转化为与逆变器拓扑装置相匹配的半导体开关驱动信号,直接控制逆变器拓扑装置中半导体的开通或关断状态。当前的功率控制单元2044输入的有功功率和无功功率的数值要求为固定的数值。
孤岛判断单元2045可以根据逆变器输出的端电压幅值、频率、相位、谐波是否出现异常来判断是否产生孤岛,基于检测对象的不同又可以分为过/欠压检测法、过/欠频检测法、电压相位跳变检测法、电压谐波检测法等。但是,该方案的主要缺点是检测盲区相对较大,例如当分布式电源与局部负载匹配的较好时,使孤岛微网频率维持在49.5-50.5Hz区间内,则前述过/欠频检测法失效。为了减小检测盲区,需要提高装置的灵敏度,但门槛阈值难以设定。
另一种方案通过电力电子设备输出电流的电压、频率、功率产生小扰动的方式检测是否导致系统电压或频率的大幅偏移的方式判断孤岛发生,但是,在grid forming模式中,正常负载投切时系统电压或频率也可能发生大幅瞬时偏移,同时grid forming模式是逆变器主动调节系统电压或频率,导致孤岛检测准确度不高。
为解决上述问题,本申请实施例提供了一种孤岛检测方法,该方法如下所述。
请参阅图3,如图3所示为本申请实施例提供的一种孤岛检测方法的流程示意图,该方法包括:
步骤301.孤岛检测装置实时检测逆变器的交流频率,交流频率在逆变器处于正常控制模式时在预设范围内波动。
本实施例中,需要说明的是,逆变器是新能源电力系统中的重要组成部分,它将新能源电力系统中的光伏电池、风机等发电装置产生的直流电转换为交流电后馈送给电网,其中,逆变器的交流端口用于向电网传输交流电。当逆变器发生孤岛时,该交流频率会发生骤变,在短时间内出现较大的偏移,因此可以以交流频率的变化来检测孤岛。孤岛检测装置可以实时获取逆变器交流端口的交流频率进行检测,其中,频率为在单位时间内完成周期性变化的次数,交流电的频率可以为该交流电的电压的频率,或者可以为该交流电的电流的频率,本申请实施例一电压的频率为例。示例性的,图2中采样单元2041可以实时采集逆变器交流端口的交流电压,并间该交流电压发送给频率检测单元2043,频率检测单元2043将该交流电压进行交流频率估算,并将估算的交流频率发送给孤岛检测装置。本申请实施例应用于grid forming模式,该逆变器可以维持光伏供电系统电压和频率稳定,在逆变器处于正常控制模式时,逆变器会位置该交流频率在预设范围内上下浮动,该正常控制模式下,图2中功率控制单元2044输入的有功功率和无功功率的数值为固定的数值。
步骤302.当交流频率在瞬时偏移值超出预设范围后,在第一预设时间范围内的第一频率数据中的所有频率只大于或只小于第一频率时,根据交流频率的变化不断调节逆变器的输出功率,第一频率为瞬时偏移值超出预设范围前的交流频率,输出功率用于影响交流频率的大小。
本实施例中,当孤岛检测装置检测到该交流频率发生瞬时偏移,且该瞬时偏移值超出上述交流频率浮动的预设范围时,该逆变器可能发生孤岛,此时在偏移前该交流频率的频率数值是第一频率。
孤岛检测装置在交流频率发生瞬时偏移后,可以获得交流频率在第一预设时间范围内的第一频率数据,即统计交流频率发生超过预设范围的瞬时偏移后在第一预设时间范围内的该交流频率的数值作为第一频率数据,并将第一频率数据中的频率与该第一频率进行比较。如果第一频率数据中同时存在小于第一频率和大于第一频率的数据,则可以确定该逆变器没有发生孤岛,该供电系统处理正常负载投切,系统功率/电压发生突变的情况;如果第一频率数据中的频率都只大于或只小于第一频率,即在波形图中只分布在该第一频率的一侧时,则可以确定该逆变器疑似孤岛,此时将逆变器的工作模式由正常控制模式改为孤岛检测控制模式,孤岛检测装置可以将当前获取的交流频率作为第二频率,以该第二频率为开始,根据后续获取的交流频率的变化不断调节逆变器的输出功率,以使得后续逆变器输出的交流频率相应发生改变。其中,后续采集的交流频率与逆变器的输出功率为正反馈关系,当交流频率上升时提高逆变器的输出功率,当交流频率下降时减少逆变器的输出功率。示例性的,孤岛检测装置可以通过调整图2中功率控制单元输入的功率数值来控制逆变器的输出功率,其中,该输入的功率数值为逆变器后续的输出功率。其中,孤岛检测装置根据交流频率的变化调整逆变器的输出功率可以是输出有功功率或者输出无功功率,需要说明的是,输出有功功率是电源在一个周期内发出瞬时功率的平均值,是保持用电设备正常运行所需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率,输出无功功率为逆变器在一个周期内电感(电容)的磁场(或电场)能量与电源能量交换的功率值,本申请实施例以输出有功功率为例。
步骤303.当交流频率在第二预设时间范围内的第二频率数据中的所有频率只大于或只小于第二频率时,孤岛检测装置上报孤岛状态,第二频率为第一预设时间结束时的交流频率,该孤岛状态指示逆变器发生孤岛。
本实施例中,孤岛检测装置可以设置一个第二预设时间范围,该第二预设时间范围可以与第一预设时间范围相同,也可以不相同,此处不作限定。孤岛检测装置在获得当前获取的交流频率作为第二频率后,可以以该第二预设时间范围为时间限制,只在该时间限制内调节逆变器的输出功率,并统计该第二预设时间范围内采集到的交流频率作为第二频率数据,然后将第二频率数据中的频率与该第二频率进行比较。在未发生孤岛现象时,逆变器连接电网,孤岛检测模式下逆变器交流端口输出的交流电的频率会在第二频率上下波动,即其波形图不会只在第二频率的一侧,从而可以据此准确检测到未发生孤岛现象。即在逆变器的交流频率发生突变的情况下,并网逆变器也不会直接进行孤岛保护,这样就可以避免因供电系统负载投切而引起并网逆变器误进行孤岛保护。
而在孤岛现象发生后,在孤岛现象特有的频率正反馈特征的作用下,可以快速将孤岛检测模式下该逆变器交流端口输出的交流电的频率扰偏,会出现第二频率数据中的频率都大于或小于第二频率的情况,即第二频率数据中的频率在波形图中只分布在该第二频率的一侧,从而据此可以准确检测到发生孤岛现象。快速检测到孤岛现象的发生,减少检测时间,提升可靠性和安全性,进而可以上报孤岛状态,快速实现孤岛保护。其中,该孤岛保护操作可以是1)逆变器切换到孤岛状态的模式继续工作,向负荷(用电负载)供电;2)逆变器停机,停机指的是停机逆变器,光伏组件不在向电网供电,例如通过停止通过并网逆变器的交流端口输出交流电。当然,本申请实施例也可以通过其它方式进行孤岛保护,本申请实施例对此不作限定。
例如,如图4所示,光伏供电系统包括逆变器、变压器和负载,逆变器的交流端口通过第一开关与变压器连接,变压器的输出端通过第二开关与电网连接,且变压器的输出端与负载连接。在电网断电时,第二开关打开,光伏供电系统与电网之间的连接断开,此时逆变器继续给负载供电,从而发生孤岛现象。在通过本申请实施例提供的孤岛现象检测方法检测到发生孤岛现象时,可以将第一开关打开,以停止通过逆变器的交流端口输出交流电,如此逆变器将不会继续给负载供电,从而实现孤岛保护。可选的,本申请实施例中孤岛检测装置在检测到逆变器发生孤岛后,还可以将该孤岛状态上报给上层控制器,由上层控制器执行断开逆变器和本地负载的连接的操作,或者有上层控制器控制逆变器进入其他模式,此处不作限定。
在一个示例中,孤岛检测装置还可以在第二频率数据中的频率都大于或小于该第二频率,且确定该第二频率数据中的频率超出预设频率范围时,才确定该逆变器孤岛,提高检测准确率。
示例性的,如果没有发生孤岛,那么交流母线电压的频率由大电网维持稳定并逐步回调至正常值附近,并不会发生大幅偏移,即获得的第二频率数据会跟随回调过程而分布在第二频率的两侧。如果发生了孤岛,即没有大电网的支持,交流母线电压的频率会随着逆变器的频率正反馈机制而被不断拉偏,直至触发系统保护,从而检测出孤岛现象。
本申请实施例的孤岛检测装置主要是对图2控制装置204中的孤岛判断单元2045进行改进,具体的,孤岛检测方法执行的步骤可以是如图5所示的检测流程示意图,步骤501:孤岛检测装置处于正常控制模式,并启动检测;步骤502:孤岛检测装置检测到逆变器交流侧频率偏移后,开始统计时长为t1的频率数据,并获得频率偏移之前的频率值为f0;步骤503:孤岛检测装置判断所获得的频率数据的偏移情况,如果所获得的频率数据在f0两侧波动,则认为没有发生孤岛,结束本次检测,执行步骤501,如果所获得的频率数据都大于或小于f0,则执行步骤504;步骤504:孤岛检测装置进入孤岛检测控制模式,获得当前频率值f1,控制逆变器进入有功功率不稳定控制状态,例如输出有功功率P为频率f正反馈模式,即当频率f上升则增大功率控制单元2044输入的有功功率,使得功率控制单元2044控制逆变器增大输出有功功率,当频率f下降则减小功率控制单元2044输入的有功功率,使得控制单元2044控制逆变器减小输出有功功率,同时开始统计时长为t2的频率数据;步骤505:判断所获得的频率数据的偏移情况,如果所获得的频率数据分布在f1的两侧,则认为没有发生孤岛,结束本次检测,回到步骤501,如果所获得的频率数据都大于或小于f1,且频率大于孤岛检测频率阈值下限或孤岛检测频率阈值上限,则执行步骤506;步骤506:孤岛检测装置确认发生孤岛,断开逆变器和本地负载的连接。
本申请实施例的孤岛检测方法的时序示意图如图6所示,系统一开始保持稳定,逆变器处于正常控制模式,频率不变。当系统发生孤岛或负载投切的情况时,系统频率会出现波动,检测到频率偏移后,将频率偏移之前的频率值获得为f0,开始第一次频率偏移判断,此时控制模式不变。
系统频率变化的原因可能有两个,一个是正常负载投切,另一个可能是发生了孤岛情况。如果是正常负载投切,频率会由大电网保持稳定并回调至额定频率附近,因此会出现如图7所示的正常负载投切情况,系统频率由于回调会分布在f0上方和下方,由此可以判断系统未发生孤岛情况,逆变器回到正常控制模式。如果是发生了孤岛,缺少大电网的频率稳定能力,系统频率很可能会一直维持在大于或小于f0的状态,例如会出现如图8所示的疑似发生孤岛情况,系统频率一直小于f0。
但受到大电网调节能力大小的影响,也会发生虽然是正常负载投切,但由于系统调节较慢,所以在t1区间内,系统频率一直保持小于f0的状态。因此,单纯凭借图8的情况还无法完全认定系统发生了孤岛。因此在t1后,需要对逆变器的控制模式进行切换,进一步进行主动检测,将模式切换时刻之前的频率值获得为f1。
此时仍然会存在两种情况,图8的波形会继续发展成图9的未发生孤岛情况或图10的确认发生孤岛情况。如果是未发生孤岛,频率会由大电网保持稳定并回调至额定频率附近,因此会出现如图9所示的情况,系统频率由于回调会分布在f1上方和下方,此时判断没有发生孤岛,逆变器回到正常控制模式。如果是发生了孤岛,缺少大电网的频率稳定能力,系统频率会受到逆变器不稳定控制模式的影响,系统频率被逐步拉偏而无法回到正常值,直至系统频率降低至孤岛检测频率阈值下限fL,此时认为判断系统发生孤岛,如图10所示。
本申请实施例通过监控处于正常控制模式下的逆变器的交流频率,当该交流频率在预设时间内的偏移值超出预设范围时,则偏移前的交流频率为第一频率,可以统计在第一预设时间范围内的第一频率数据,若该第一频率数据只大于或只小于该第一频率,则将第一预设时间结束时的交流频率设置为第二频率,通过当前的交流频率的变化不断调节该逆变器的输出功率,使得交流频率发生变化,并获得第二预设时间内的交流频率为第二频率数据,当第二频率数据还是只大于或只小于该第二频率时,则可以及时指示该逆变器发生孤岛的上报孤岛状态,通过二次判断的方式,区分孤岛发生和正常负载投切两种情况,减少误判,同时避免逆变器主动调节系统电压或频率,提高孤岛检测准确率。
上面讲述了孤岛检测方法,下面对执行该方法的装置进行描述。
请参阅图11,如图11所示为本申请实施例提供的一种孤岛检测装置的结构示意图,该装置110包括:
检测单元1101,用于实时检测逆变器的交流频率,交流频率在逆变器处于正常控制模式时在预设范围内波动;
调节单元1102,用于当交流频率在瞬时偏移值超出预设范围后,在第一预设时间范围内的第一频率数据中的所有频率只大于或只小于第一频率时,根据交流频率的变化不断调节逆变器的输出功率,第一频率为瞬时偏移值超出预设范围前的交流频率,输出功率用于影响交流频率的大小;
上报单元1103,用于当交流频率在第二预设时间范围内的第二频率数据中的所有频率只大于或只小于第二频率时,上报孤岛状态,孤岛状态指示逆变器发生孤岛。
可选的,装置110还包括判断单元(图中未示出),该判断单元具体用于:当第二频率数据中的频率不满足预设频率范围时,触发上报单元1103。
可选的,调节单元1102具体用于:当交流频率增大时,提高输出功率;当交流频率减小时,降低输出功率。
可选的,输出功率为输出有功功率或输出无功功率,输出有功功率为电源在一个周期内输出的瞬时功率的平均值,输出无功功率为逆变器在一个周期内能量交换的功率值。
可选的,逆变器工作在电网构成模式,由逆变器维持光伏供电系统电压和频率稳定。
装置110的检测单元1101用于执行图3方法实施例中的步骤301,装置110的调节单元1102用于执行图3方法实施例中的步骤302,上报单元1103用于执行图3方法实施例中的步骤303,此处不再赘述。
本申请实施例提供一种包括光伏供电系统120,其系统结构如图12所示,包括逆变电路1201和控制器1202,其中:
逆变电路1201,用于将直流电能转换为交流电能;
控制器1202包括采样单元12021、功率计算单元12022、频率检测单元12023、功率控制单元12024和孤岛检测装置12025。其中,采样单元12021、功率计算单元12022、频率检测单元12023、功率控制单元12024用于执行图2中采样单元2041、功率计算单元2042、频率检测单元2043、功率控制单元2044的功能,
孤岛检测装置12025用于实时检测来自频率检测单元12023的逆变电路1201的交流频率,逆变电路1201处于正常控制模式,交流频率在预设范围内波动;当交流频率在瞬时偏移值超出预设范围后,在第一预设时间范围内的第一频率数据中的所有频率只大于或只小于第一频率时,根据交流频率的变化通过功率控制单元12024不断调节逆变电路1201的输出功率,第一频率为瞬时偏移值超出预设范围前的交流频率,输出功率用于影响交流频率的大小;当交流频率在第二预设时间范围内的第二频率数据中的所有频率只大于或只小于第二频率时,上报孤岛状态,第二频率为第一预设时间结束时的交流频率,孤岛状态指示逆变器1201发生孤岛,并触发逆变器保护,例如断开逆变器和本地负载的连接。该孤岛检测装置12025可以实现上述图3方法实施例中的孤岛检测装置所具有的功能和/或所实施的各种步骤。
图13所示,为本申请的实施例提供的计算机设备130的一种可能的逻辑结构示意图。计算机设备130包括:处理器1301、通信接口1302、存储系统1303以及总线1304。处理器1301、通信接口1302以及存储系统1303通过总线1304相互连接。在本申请的实施例中,处理器1301用于对计算机设备130的动作进行控制管理,例如,处理器1301用于执行图3的方法实施例中孤岛检测装置所执行的步骤。通信接口1302用于支持计算机设备130进行通信。存储系统1303,用于存储计算机设备130的程序代码和数据。
其中,处理器1301可以是中央处理器单元,通用处理器,数字信号处理器,专用集成电路,现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框,模块和电路。处理器1301也可以是实现计算功能的组合,例如包含一个或多个微处理器组合,数字信号处理器和微处理器的组合等等。总线1304可以是外设部件互连标准(PeripheralComponent Interconnect,PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture,EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图13中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
装置110中的检测单元1101、调节单元1102和上报单元1103相当于计算机设备130中的处理器1301。
本实施例的计算机设备130可对应于上述图3方法实施例中的孤岛检测装置,该计算机设备130中的通信接口1302可以实现上述图3方法实施例中的孤岛检测装置所具有的功能和/或所实施的各种步骤,为了简洁,在此不再赘述。
应理解以上装置中单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分,实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上,也可以物理上分开。且装置中的单元可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现;也可以全部以硬件的形式实现;还可以部分单元以软件通过处理元件调用的形式实现,部分单元以硬件的形式实现。例如,各个单元可以为单独设立的处理元件,也可以集成在装置的某一个芯片中实现,此外,也可以以程序的形式存储于存储器中,由装置的某一个处理元件调用并执行该单元的功能。此外这些单元全部或部分可以集成在一起,也可以独立实现。这里所述的处理元件又可以成为处理器,可以是一种具有信号的处理能力的集成电路。在实现过程中,上述方法的各步骤或以上各个单元可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路实现或者以软件通过处理元件调用的形式实现。
在一个例子中,以上任一装置中的单元可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路,例如:一个或多个特定集成电路(application specific integratedcircuit,ASIC),或,一个或多个微处理器(digital singnal processor,DSP),或,一个或者多个现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA),或这些集成电路形式中至少两种的组合。再如,当装置中的单元可以通过处理元件调度程序的形式实现时,该处理元件可以是通用处理器,例如中央处理器(central processing unit,CPU)或其它可以调用程序的处理器。再如,这些单元可以集成在一起,以片上系统(system-on-a-chip,SOC)的形式实现。
在本申请的另一个实施例中,还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执行指令,当设备的处理器执行该计算机执行指令时,设备执行上述方法实施例中孤岛检测装置所执行的方法。
在本申请的另一个实施例中,还提供一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机执行指令,该计算机执行指令存储在计算机可读存储介质中。当设备的处理器执行该计算机执行指令时,设备执行上述方法实施例中孤岛检测装置所执行的方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述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,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,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单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM,random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
Claims (11)
1.一种孤岛检测方法,其特征在于,包括:
实时检测逆变器的交流频率,所述交流频率在所述逆变器处于正常控制模式时在预设范围内波动;
当所述交流频率在瞬时偏移值超出所述预设范围后,在第一预设时间范围内的第一频率数据中的所有频率只大于或只小于第一频率时,根据所述交流频率的变化不断调节所述逆变器的输出功率,所述第一频率为瞬时偏移值超出所述预设范围前的交流频率,所述输出功率用于影响所述交流频率的大小;
当所述交流频率在第二预设时间范围内的第二频率数据中的所有频率只大于或只小于第二频率时,上报孤岛状态,所述第二频率为所述第一预设时间结束时的交流频率,所述孤岛状态指示所述逆变器发生孤岛。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定所述逆变器发生孤岛之前,所述方法还包括:
当所述第二频率数据中的频率不满足预设频率范围时,触发所述上报孤岛状态的步骤。
3.根据权利要求1-2任一项所述的方法,其特征在于,所述根据所述交流频率的变化不断调节所述逆变器的输出功率包括:
当所述交流频率增大时,提高所述输出功率;
当所述交流频率减小时,降低所述输出功率。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述输出功率为输出有功功率或输出无功功率,所述输出有功功率为电源在一个周期内输出的瞬时功率的平均值,所述输出无功功率为所述逆变器在一个周期内能量交换的功率值。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,所述逆变器工作在电网构成模式,由所述逆变器用于维持光伏供电系统电压和频率稳定。
6.一种孤岛检测装置,其特征在于,包括:
检测单元,用于实时检测逆变器的交流频率,所述交流频率在所述逆变器处于正常控制模式时在预设范围内波动;
调节单元,用于当所述交流频率在瞬时偏移值超出所述预设范围后,在第一预设时间范围内的第一频率数据中的所有频率只大于或只小于第一频率时,根据所述交流频率的变化不断调节所述逆变器的输出功率,所述第一频率为瞬时偏移值超出所述预设范围前的交流频率,所述输出功率用于影响所述交流频率的大小;
上报单元,用于当所述交流频率在第二预设时间范围内的第二频率数据中的所有频率只大于或只小于所述第二频率时,上报孤岛状态,所述第二频率为所述第一预设时间结束时的交流频率,所述孤岛状态指示所述逆变器发生孤岛。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述装置还包括判断单元,所述判断单元具体用于:
当所述第二频率数据中的频率不满足预设频率范围时,触发所述上报单元。
8.根据权利要求6-7任一项所述的装置,其特征在于,所述调节单元具体用于:
当所述交流频率增大时,提高所述输出功率;
当所述交流频率减小时,降低所述输出功率。
9.根据权利要求6-8任一项所述的装置,其特征在于,所述输出功率为输出有功功率或输出无功功率,所述输出有功功率为电源在一个周期内输出的瞬时功率的平均值,所述输出无功功率为所述逆变器在一个周期内能量交换的功率值。
10.根据权利要求6-9任一项所述的装置,其特征在于,所述逆变器工作在电网构成模式,由所述逆变器维持光伏供电系统电压和频率稳定。
11.一种光伏供电系统,其特征在于,包括:逆变电路和控制器,
所述逆变电路用于将直流电能转换为交流电能;
所述控制器包括如权利要求6-10所述的孤岛检测装置。
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