CN116243077A - 一种基于失真电流扰动的光伏并网点孤岛检测方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于失真电流扰动的光伏并网点孤岛检测方法和设备，属于电参量检技术和光伏技术领域。本发明通过自动对孤岛运行状态的识别和发现，主动切断孤岛运行故障点，保证检修人员安全以及沿线电力设备及用户设备财产安全。通过对耦合点的电压、频率、相位的计算，实现对电源点孤岛运行特征量及电参数特性的识别和提取，通过正常耦合状态和孤岛耦合状态下有功、无功的功率变化、电压变化等实现对孤岛状态的准确识别和检测。
Description
技术领域
本发明涉及电参量检技术和光伏技术领域，特别涉及一种基于失真电流扰动的光伏并网点孤岛检测方法和设备。
背景技术
随着分布式光伏发电系统的大规模应用，以及“整县推进”光伏政策的推动，分布式光伏爆发式的容量和接入点的增长带来的用电安全问题越来越值得人们重视和研究。太阳能光伏发电过程简单，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪音，无污染，但同传统化石能源相比，光伏发电接入点多用电安全的隐患更大。同时，光伏电站并网后，配电网由原来的单电源系统转变为多电源系统，导致配电网中运行故障点增多并网发电的可靠性降低，影响配电网的安全运行和电力设备的正常工作。当低压电网系统成为一个多电源点的电力系统后单纯的依靠认为的安全保障措施已经不能够满足安全要求，也很难保证每一个电源点都能按照人们安排和预想的那样在有人员检修的时候光伏发电的开关是处于关闭状态的，所以依靠设备的孤岛保护功能就十分的重要，设备自动识别当前系统是否处于孤岛状态，当系统处于孤岛运行时，设备自动切断发电点的电源。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种基于失真电流扰动的光伏并网点孤岛检测方法和设备。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种基于失真电流扰动的光伏并网点孤岛检测方法，所述方法包括：
若电网耦合处的电压和频率发生波动，则获得电网耦合处的电压和频率，若所述电压和所述频率的波动超出预设范围，则判断发生孤岛效应；
若所述电网耦合处的电压和频率未发生波动，光伏逆变器侧输出扰动电流；
获得电网耦合处的电压和频率，若所述电压和所述频率的波动如果超出了预设范围，则判断发生孤岛效应。
可选的，所述电网耦合处的电压和频率是否发生波动包括：
获取所述电网耦合处与电网连接时的电压和频率；
获取所述电网耦合处与电网断开时的电压和频率；
根据所述电网耦合处与电网连接时的电压和频率，与所述电网耦合处与电网断开时的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，所述根据所述电网耦合处与电网连接时的电压和频率，与所述电网耦合处与电网断开时的电压和频率包括：
获取所述电网耦合处与电网断开时电压和频率的第一持续时间；
设置与所述电压、所述频率和所述第一持续时间对应的第一权重值；
根据所述电网耦合处与电网连接时的电压和频率、所述第一权重值与所述电网耦合处与电网断开时的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，所述电网耦合处的电压和频率未发生波动，光伏逆变器侧输出扰动电流包括：
设置扰动电流；
在所述光伏逆变器侧输出所述扰动电流后，获取所述电网耦合处的电压和频率；
根据所述电网耦合处的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，所述根据所述电网耦合处的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动包括：
获取所述电网耦合处电压和频率的第二持续时间；
设置与所述电压、所述频率和所述持续时间对应的第二权重值；
根据所述电网耦合处的电压和频率，以及所述第二权重值，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，所述方法还包括：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个第一权重值；
根据所述多个第一权重值，调整所述第一权重值，得出新的第一权重值；
将所述第一权重值，重设置为新的第一权重值。
可选的，所述方法还包括：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个扰动电流；
根据所述多个扰动电流，调整所述扰动电流，得出新的扰动电流；
将所述扰动电流，重设置为新的扰动电流。
可选的，所述方法还包括：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个第二权重值；
根据所述多个第二权重值，调整所述第二权重值，得出新的第二权重值；
将所述第二权重值，重设置为新的第二权重值。
另一方面，提供了一种孤岛检测设备，所述设备包括：
获取模块，用于获得电网耦合处的电压和频率；
第一处理模块，用于在电网耦合处的电压和频率发生波动时，判断所述电压和所述频率的波动是否超出预设范围，若是，则判定发生孤岛效应；
第二处理模块，用于在所述电网耦合处的电压和频率未发生波动时，控制光伏逆变器侧输出扰动电流；
所述获取模块还用于获得电网耦合处的电压和频率；
第三处理模块，用于判断所述电压和所述频率的波动是否超出了预设范围，若是，则判定发生孤岛效应。
可选的，所述第一处理模块具体用于：
获取所述电网耦合处与电网连接时的电压和频率；
获取所述电网耦合处与电网断开时的电压和频率；
根据所述电网耦合处与电网连接时的电压和频率，与所述电网耦合处与电网断开时的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，所述第一处理模块具体用于：
获取所述电网耦合处与电网断开时电压和频率的第一持续时间；
设置与所述电压、所述频率和所述第一持续时间对应的第一权重值；
根据所述电网耦合处与电网连接时的电压和频率、所述第一权重值与所述电网耦合处与电网断开时的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，所述第二处理模块用于：
设置扰动电流；
在所述光伏逆变器侧输出所述扰动电流后，获取所述电网耦合处的电压和频率；
根据所述电网耦合处的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，所述第二处理模块用于：
获取所述电网耦合处电压和频率的第二持续时间；
设置与所述电压、所述频率和所述持续时间对应的第二权重值；
根据所述电网耦合处的电压和频率，以及所述第二权重值，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，所述第一处理模块具体用于：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个第一权重值；
根据所述多个第一权重值，调整所述第一权重值，得出新的第一权重值；
将所述第一权重值，重设置为新的第一权重值。
可选的，所述第二处理模块具体用于：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个扰动电流；
根据所述多个扰动电流，调整所述扰动电流，得出新的扰动电流；
将所述扰动电流，重设置为新的扰动电流。
可选的，所述第三处理模块具体用于：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个第二权重值；
根据所述多个第二权重值，调整所述第二权重值，得出新的第二权重值；
将所述第二权重值，重设置为新的第二权重值。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
1、自动对孤岛运行状态的识别和发现，主动切断孤岛运行故障点，保证检修人员安全以及沿线电力设备及用户设备财产安全。
2、通过对耦合点的电压、频率、相位的计算，实现对电源点孤岛运行特征量及电参数特性的识别和提取，通过正常耦合状态和孤岛耦合状态下有功、无功的功率变化、电压变化等实现对孤岛状态的准确识别和检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的失真电流扰动的光伏并网点孤岛检测方法流程图；
图2是本发明实施例提供的孤岛检测装备结构示意图；
图3是本发明实施例提供的失真电流扰动的光伏并网点孤岛检测方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示，提供了一种基于失真电流扰动的光伏并网点孤岛检测方法，方法包括：
101、若电网耦合处的电压和频率发生波动，则获得电网耦合处的电压和频率，若电压和频率的波动超出预设范围，则判断发生孤岛效应；
102、若电网耦合处的电压和频率未发生波动，光伏逆变器侧输出扰动电流；
103、获得电网耦合处的电压和频率，若电压和频率的波动如果超出了预设范围，则判断发生孤岛效应。
可选的，步骤101之前，还包括：
201、获取电网耦合处与电网连接时的电压和频率；
202、获取电网耦合处与电网断开时的电压和频率；
203、根据电网耦合处与电网连接时的电压和频率，与电网耦合处与电网断开时的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，步骤101包括：
301、获取电网耦合处与电网断开时电压和频率的第一持续时间；
302、设置与电压、频率和第一持续时间对应的第一权重值；
303、根据电网耦合处与电网连接时的电压和频率、第一权重值与电网耦合处与电网断开时的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，步骤102包括：
401、设置扰动电流；
402、在光伏逆变器侧输出扰动电流后，获取电网耦合处的电压和频率；
403、根据电网耦合处的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，步骤103包括：
501、获取电网耦合处电压和频率的第二持续时间；
502、设置与电压、频率和持续时间对应的第二权重值；
503、根据电网耦合处的电压和频率，以及第二权重值，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，方法还包括：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个第一权重值；
根据多个第一权重值，调整第一权重值，得出新的第一权重值；
将第一权重值，重设置为新的第一权重值。
可选的，方法还包括：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个扰动电流；
根据多个扰动电流，调整扰动电流，得出新的扰动电流；
将扰动电流，重设置为新的扰动电流。
可选的，方法还包括：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个第二权重值；
根据多个第二权重值，调整第二权重值，得出新的第二权重值；
将第二权重值，重设置为新的第二权重值。
参照图2所示，提供了一种孤岛检测设备，设备包括：
获取模块21，用于获得电网耦合处的电压和频率；
第一处理模块22，用于在电网耦合处的电压和频率发生波动时，判断电压和频率的波动是否超出预设范围，若是，则判定发生孤岛效应；
第二处理模块23，用于在电网耦合处的电压和频率未发生波动时，控制光伏逆变器侧输出扰动电流；
获取模块21还用于获得电网耦合处的电压和频率；
第三处理模块24，用于判断电压和频率的波动是否超出了预设范围，若是，则判定发生孤岛效应。
可选的，第一处理模块22具体用于：
获取电网耦合处与电网连接时的电压和频率；
获取电网耦合处与电网断开时的电压和频率；
根据电网耦合处与电网连接时的电压和频率，与电网耦合处与电网断开时的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，第一处理模块22具体用于：
获取电网耦合处与电网断开时电压和频率的第一持续时间；
设置与电压、频率和第一持续时间对应的第一权重值；
根据电网耦合处与电网连接时的电压和频率、第一权重值与电网耦合处与电网断开时的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，第二处理模块用于：
设置扰动电流；
在光伏逆变器侧输出扰动电流后，获取电网耦合处的电压和频率；
根据电网耦合处的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，第二处理模块23用于：
获取电网耦合处电压和频率的第二持续时间；
设置与电压、频率和持续时间对应的第二权重值；
根据电网耦合处的电压和频率，以及第二权重值，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
可选的，第一处理模块22具体用于：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个第一权重值；
根据多个第一权重值，调整第一权重值，得出新的第一权重值；
将第一权重值，重设置为新的第一权重值。
可选的，第二处理模块23具体用于：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个扰动电流；
根据多个扰动电流，调整扰动电流，得出新的扰动电流；
将扰动电流，重设置为新的扰动电流。
可选的，第三处理模块24具体用于：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个第二权重值；
根据多个第二权重值，调整第二权重值，得出新的第二权重值；
将第二权重值，重设置为新的第二权重值。
需要说明的是，参照图3所示，在实际应用中，本发明实施例的方案可以具体为：
孤岛现象是光伏发电系统中由于某种正常或者非正常的原因导致电网侧停电或者切断电网侧的供电，但光伏发电用户侧依然处于发电状态，使得用户发电侧形成一个电网无法控制的独立的发电系统，此用户发电端输出的电压使得原本应该切断电源的电网系统出现了电压，此处的电网系统就处于了孤岛运行状态。
光伏侧发电的功率包括有功功率和无功功率和负载端所需要的有功功率和无功功率不匹配。此时会造成电网侧的电压幅值出现剧烈的波动，通过检测PCC点的电压和频率的变化是否超过正常范围即可检测出是否处于孤岛状态运行。
光伏侧发电的功率包括有功功率和无功功率和负载端所需要的有功功率和无功功率匹配，此时系统不会出现幅值和频率的波动，此时加入扰动即可检测孤岛状态。
检测光伏发电侧和电网侧的耦合位置的电压幅值U或者频率f，即PCC点的电压和频率，如果光伏发电侧和电网侧的耦合位置的电压幅值U或者频率f大于以下规定值，则为孤岛状态运行，此时应当切断光伏发电和电网的耦合点，防止孤岛运行，其中，该规定值可以具体为：
88％U0≤U≤110％U0(193.6v-242v)；
F0-0.5≤f≤F0+0.5；
其中U0和F0为电网的基准电压和基准频率。
当负载的感抗容抗和光伏电源侧达到匹配和平衡时，此时耦合点的电压和频率将处于稳态，此时需要加入微小的扰动电流，此时光伏逆变器侧会输出一个微小的失真电流，此失真电流会引起耦合点的电压波动同时造成负载端的电压波动，在正常有电网钳制的情况下不会出现耦合点的电压波动，光伏侧微小的失真电流会被电网侧的波形所钳制，但失去电网的钳制作用后，微小的波动也会造成耦合点的电压和频率波动。耦合点的电压频率出现的波动幅度达到孤岛判断的预设值时将会判定为孤岛效应。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
需要说明的是：上述实施例提供的孤岛检测设备和系统在执行基于失真电流扰动的光伏并网点孤岛检测方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将孤岛检测设备和系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的一种基于失真电流扰动的光伏并网点孤岛检测方法和设备实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于失真电流扰动的光伏并网点孤岛检测方法，其特征在于，所述方法包括：
若电网耦合处的电压和频率发生波动，则获得电网耦合处的电压和频率，若所述电压和所述频率的波动超出预设范围，则判断发生孤岛效应；
若所述电网耦合处的电压和频率未发生波动，光伏逆变器侧输出扰动电流；
获得电网耦合处的电压和频率，若所述电压和所述频率的波动如果超出了预设范围，则判断发生孤岛效应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电网耦合处的电压和频率是否发生波动包括：
获取所述电网耦合处与电网连接时的电压和频率；
获取所述电网耦合处与电网断开时的电压和频率；
根据所述电网耦合处与电网连接时的电压和频率，与所述电网耦合处与电网断开时的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电网耦合处与电网连接时的电压和频率，与所述电网耦合处与电网断开时的电压和频率包括：
获取所述电网耦合处与电网断开时电压和频率的第一持续时间；
设置与所述电压、所述频率和所述第一持续时间对应的第一权重值；
根据所述电网耦合处与电网连接时的电压和频率、所述第一权重值与所述电网耦合处与电网断开时的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电网耦合处的电压和频率未发生波动，光伏逆变器侧输出扰动电流包括：
设置扰动电流；
在所述光伏逆变器侧输出所述扰动电流后，获取所述电网耦合处的电压和频率；
根据所述电网耦合处的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述电网耦合处的电压和频率，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动包括：
获取所述电网耦合处电压和频率的第二持续时间；
设置与所述电压、所述频率和所述持续时间对应的第二权重值；
根据所述电网耦合处的电压和频率，以及所述第二权重值，判断电网耦合处的电压和频率是否发生波动。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个第一权重值；
根据所述多个第一权重值，调整所述第一权重值，得出新的第一权重值；
将所述第一权重值，重设置为新的第一权重值。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个扰动电流；
根据所述多个扰动电流，调整所述扰动电流，得出新的扰动电流；
将所述扰动电流，重设置为新的扰动电流。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取来自于多个电网耦合处所对应的多个第二权重值；
根据所述多个第二权重值，调整所述第二权重值，得出新的第二权重值；
将所述第二权重值，重设置为新的第二权重值。
9.一种孤岛检测设备，其特征在于，所述设备包括：
获取模块，用于获得电网耦合处的电压和频率；
第一处理模块，用于在电网耦合处的电压和频率发生波动时，判断所述电压和所述频率的波动是否超出预设范围，若是，则判定发生孤岛效应；
第二处理模块，用于在所述电网耦合处的电压和频率未发生波动时，控制光伏逆变器侧输出扰动电流；
所述获取模块还用于获得电网耦合处的电压和频率；
第三处理模块，用于判断所述电压和所述频率的波动是否超出了预设范围，若是，则判定发生孤岛效应。
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