CN116754899B - 一种微电网并网系统电网故障检测方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微电网并网系统、电网故障检测方法及其装置,在微电网的并网点内侧并入一交流恒流源,交流恒流源输出的电流频率是电网的电流频率的整数倍,故障检测方法包括:获取并网点的三相交流电压;根据并网点的三相交流电压,获取并网点的实时电压频率,并计算得到第一相位;根据第一相位对并网点的三相交流电压进行第一次dq解耦、滤波,以计算得到谐波电压;根据第二相位对谐波电压进行第二次dq解耦,得到二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压,其中第二相位是交流恒流源的电流频率对应的相位值;根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压来得到电网的故障情况。本发明检测速度快、易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及新能源并网与控制技术领域,尤其涉及一种微电网并网系统电网故障检测方法及其装置和一种微电网并网系统。
背景技术
随着新能源技术与储能技术的发展,越来越多的微电网并入电网中,对其供电的可靠性和安全性的要求也日益提高,同时一些问题也凸显而出,其中比较典型的是孤岛效应,孤岛效应指的是在微电网和电网共同为本地负载供电情况下,当电网因断路器跳开、断线、负载投切等原因停止供电时,如果微电网未能及时断电,继续为本地负载进行供电,此时本地负载和微电网便形成了孤岛。
孤岛效应可能会产生如下危害:1)孤岛发生后,微电网系统输出电流、电压的频率、幅值和相位失去了主电网的钳制,可能会发生较大的变化,导致电能质量降低,损坏本地负载;2)如果主电网恢复供电,更会引发“不同步”现象的产生,产生电流冲击,导致逆变器的损坏,甚至引发主电网二次断电;3)当本地负载为三相负载时,如果微电网系统为单相发电系统,孤岛产生会导致本地负载工作于缺相运行状态;4)主电网断电后,微电网系统仍在供电,因此与微电网系统相连的线路仍然带电,工作人员在检修过冲中如果碰到相应线路,会导致触电事故。
目前常见的孤岛检测可以分为三类:远程检测法、被动检测法和主动检测法。远程检测法基于通信原理实现,无检测盲区,可靠性高,但价格昂贵,目前难以普及;被动检测法不施加额外扰动,通过检测并网点处电流、电压的幅值、频率、相位、谐波等电气参量变化情况判断孤岛是否发生,实现成本低,但检测盲区大,可靠性低,检测盲区小,可靠性高,但会对电能质量有一定影响。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案,其并不必然属于本专利申请的现有技术,在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下,上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提出一种微电网并网系统电网故障检测方法及其装置和一种微电网并网系统,检测速度快、易于实现。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明公开了一种微电网并网系统电网故障检测方法,在所述微电网的并网点内侧并入一交流恒流源,所述交流恒流源输出的电流频率是所述电网的电流频率的整数倍,所述故障检测方法包括:
S1:获取所述并网点的三相交流电压;
S2:根据所述并网点的三相交流电压,获取所述并网点的实时电压频率,并根据所述并网点的实时电压频率,计算得到第一相位;
S3:根据所述第一相位对所述并网点的三相交流电压进行第一次dq解耦、滤波,以计算得到谐波电压;
S4:根据第二相位对所述谐波电压进行第二次dq解耦,得到二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压,其中所述第二相位是所述交流恒流源的电流频率对应的相位值;
S5:根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压来得到所述电网的故障情况。
优选地,步骤S3具体包括:
S31:根据所述第一相位对所述并网点的三相交流电压进行dq解耦,得到所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压;
S32:对所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压进行滤波,得到滤波后的d轴电压和q轴电压;
S33:将所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压分别减去滤波后的d轴电压和q轴电压,对应得到谐波d轴电压和谐波q轴电压;
S34:根据所述第一相位将谐波d轴电压和谐波q轴电压合成为谐波电压。
优选地,步骤S32中滤波后的d轴电压和q轴电压分别是所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压的直流分量。
优选地,所述交流恒流源输出的电流频率是所述电网的电流频率的两倍。
优选地,步骤S5中具体包括:根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压是否超出阈值来判断所述电网是否故障,根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压的正负,来判断所述电网的故障类型。
第二方面,本发明公开了一种微电网并网系统电网故障检测装置,在所述微电网的并网点内侧并入一交流恒流源,所述交流恒流源输出的电流频率是所述电网的电流频率的整数倍,所述故障检测装置包括并网测量模块和故障检测模块,所述并网测量模块的输入端用于与并网点连接,所述并网测量模块的输出端与所述故障检测模块的输入端连接;其中:
所述并网测量模块用于获取所述并网点的三相交流电压,并根据所述并网点的三相交流电压,获取所述并网点的实时电压频率,且根据所述并网点的实时电压频率,计算得到第一相位;
所述故障检测模块包括计算组件、第三坐标变换单元和判断单元,
所述计算组件用于根据所述第一相位对所述并网点的三相交流电压进行第一次dq解耦、滤波,以计算得到谐波电压;
所述第三坐标变换单元用于根据第二相位对所述谐波电压进行第二次dq解耦,得到二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压,其中所述第二相位是所述交流恒流源所对应的相位值;
所述判断单元用于根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压来得到所述电网的故障情况。
优选地,所述计算组件包括第一坐标变换单元、滤波单元、计算单元和第二坐标变换单元,其中:
所述第一坐标变换单元用于根据所述第一相位对所述并网点的三相交流电压进行dq解耦,得到所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压;
所述滤波单元用于对所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压进行滤波,得到滤波后的d轴电压和q轴电压;
所述计算单元用于将所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压分别减去滤波后的d轴电压和q轴电压,对应得到谐波d轴电压和谐波q轴电压;
所述第二坐标变换单元用于根据所述第一相位将谐波d轴电压和谐波q轴电压合成为谐波电压。
优选地,所述交流恒流源输出的电流频率是所述电网的电流频率的两倍。
优选地,所述判断单元用于根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压是否超出阈值来判断所述电网是否故障,根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压的正负,来判断所述电网的故障类型。
第三方面,本发明公开了一种微电网并网系统,包括微电网、并网开关、交流恒流源和第二方面所述的故障检测装置,其中所述并网开关的第一端连接所述微电网,所述并网开关的第二端用于连接电网,所述交流恒流源连接在所述微电网与所述并网开关的第一端之间,且所述交流恒流源输出的电流频率是所述电网的电流频率的整数倍,所述故障检测装置的输入端连接在所述并网开关的第二端与所述电网之间的并网点处,所述故障检测装置的输出端连接所述并网开关,以用于根据所述电网的故障情况来控制所述并网开关的关断。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:本发明公开的微电网并网系统电网故障检测方法及其装置,通过在微电网并网点内侧并入一个输出电流频率为电网电流频率的整数倍的交流恒流源,实时检测并网点处的电压,通过锁相环技术和同步dq坐标变换技术将基波电压和谐波电压分别变换成直流电压和一倍频交流电压;经过滤波技术分离出一倍频交流电压,再通过二次dq变换将一倍频交流电压变换为直流电压;最后根据二次变换后的直流电压幅值判断电网是否出现短路和断线故障;其实现方式简单,且故障检测速度快。本发明公开的微电网并网系统中包含故障检测装置,可以根据故障检测装置检测得到的电网故障情况,及时快速地驱动并网开关的关断,及时快速地保护微电网,避免孤岛效应的产生。
附图说明
图1是本发明实施例一公开的微电网并网系统电网故障检测方法流程图;
图2是本发明实施例一公开的微电网并网系统电网故障检测方法原理示意图;
图3是图1中的步骤S3的具体步骤;
图4是本发明实施例三公开的微电网并网系统的结构框图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是,下述说明仅仅是示例性的,而不是为了限制本发明的范围及其应用。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外,连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路/信号连通作用。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实施例和简化描述,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。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,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。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
如图1和图2所示,本发明实施例一公开了一种微电网并网系统电网故障检测方法,在微电网的并网点内侧并入一交流恒流源,该检测方法包括:
S1:获取并网点的三相交流电压Ug;
该步骤通过安装在并网侧的并网测量模块中的电压传感器来采集微电网的并网点的三相交流电压Ug。
S2:根据并网点的三相交流电压Ug,获取并网点的实时电压频率f,并根据并网点的实时电压频率f,计算得到第一相位θ1;
具体地,根据得到的三相交流电压Ug,通过数字锁相环PLL得到并网点处的实时电压频率f,实时电压频率f可以转化为角速度ω1,然后通过角速度ω1积分得到第一相位θ1。其中数字锁相环PLL是基于dq坐标变换原理,通过PI控制实现,其功能是使微电网中的逆变器输出电流实时跟踪电网的电压频率和相位。
S3:根据第一相位θ1对并网点的三相交流电压Ug进行第一次dq解耦、滤波,以计算得到谐波电压Uh;
具体地,如图3,步骤S3包括:
S31:根据第一相位θ1对并网点的三相交流电压进行dq解耦,得到并网点的三相交流电压的d轴电压Ugd和q轴电压Ugq;
S32:对并网点的三相交流电压的d轴电压Ugd和q轴电压Ugq进行滤波,得到滤波后的d轴电压Ufd和q轴电压Ufq;
该步骤中,滤波实现方式为使用低通滤波器LPF,其目的是滤除交流分量得到直流分量,因此,滤波后的d轴电压Ufd和q轴电压Ufq分别是并网点的三相交流电压的d轴电压Ugd和q轴电压Ugq的直流分量。
S33:将并网点的三相交流电压的d轴电压Ugd和q轴电压Ugq分别减去滤波后的d轴电压Ufd和q轴电压Ufq,对应得到谐波d轴电压Uhd和q轴电压Uhq;
S34:根据第一相位θ1将谐波d轴电压Uhd和q轴电压Uhq合成为谐波电压Uh。
S4:根据第二相位θ2对谐波电压Uh进行第二次dq解耦,得到二次谐波d轴电压U2d和和二次谐波q轴电压U2q,其中第二相位θ2是交流恒流源的电流频率对应的相位值;
其中,交流恒流源输出的电流频率是电网的电流频率的整数倍,在具体的实施例中,交流恒流源用于提供小幅值的二倍频的恒定交流电流,即交流恒流源的频率为100Hz(电网的电流频率为50Hz),对应的角速度ω2的大小为628rad/s。通过在并网点内侧并入连接一个小幅值二倍频交流恒流源,能够进一步以角速度ω2为基准相位解耦获得并网点电压的100Hz的谐波dq分量。
S5:根据二次谐波d轴电压U2d和二次谐波q轴电压U2q来得到电网的故障情况。
因交流基波电流会随着功率变化而变化,无法用于故障检测。通过在微电网的并网点内侧并入一交流恒流源,由交流恒流源提供一小幅值电流以提供谐波电流,通过实时检测并网点处的电压从而快速检测电网是否出现故障。当电网未故障时,系统阻抗很小,此时二倍频对应的二次谐波电压(二次谐波d轴电压U2d和和二次谐波q轴电压U2q)较小,几乎为零。而当电网故障时,系统阻抗较大,此时二倍频对应的二次谐波电压(二次谐波d轴电压U2d和和二次谐波q轴电压U2q)会突增/减。因此通过阈值判断电网是否故障,突增/减值的大小判断故障类型;其阈值与微电网参数有关,可以根据具体情况设计。也即,该步骤中具体为:根据二次谐波d轴电压U2d和和二次谐波q轴电压U2q是否超出阈值来判断电网是否故障,根据二次谐波d轴电压U2d和和二次谐波q轴电压U2q的正负,来判断电网的故障类型。
因电网是三相电(A、B、C),因此针对电网故障类型可分为三相短路,单相短路(如A相短路)和相间短路(如AB相短路),各故障类型所对应的二次谐波d轴电压U2d和和二次谐波q轴电压U2q的正负情况详见下表:
本发明实施例一公开的微电网并网系统电网故障检测方法,通过在微电网的并网点内侧并入一频率为100Hz(即电网的电流频率的两倍,在其他实施例也可以为电网的电流频率的其他整数倍)的交流恒流源,利用dq坐标变换原理检测并网点两次谐波电压dq分量即得到电网的故障情况;该故障检测方法仅需要简单的测量、计算与逻辑运算即可判断电网的故障情况,易于实现且检测速度快。
本发明实施例二公开了一种微电网并网系统电网故障检测装置,在微电网的并网点内侧并入一交流恒流源,故障检测装置包括并网测量模块和故障检测模块,并网测量模块的输入端用于与并网点连接,并网测量模块的输出端与故障检测模块的输入端连接;其中:
并网测量模块用于获取并网点的三相交流电压Ug,并根据并网点的三相交流电压Ug,获取并网点的实时电压频率f,且根据并网点的实时电压频率f,计算得到第一相位θ1;
其中在并网测量模块中包含有电压传感器和数字锁相环,电压传感器来采集并网点的三相交流电压Ug,根据得到的三相交流电压Ug,通过数字锁相环得到并网点处的实时电压频率f,实时电压频率f可以转化为角速度ω1,然后通过角速度ω1积分得到第一相位θ1。其中数字锁相环是基于dq坐标变换原理,通过PI控制实现,其功能是使微电网中的逆变器输出电流实时跟踪电网的电压频率和相位。
故障检测模块包括计算组件、第三坐标变换单元和判断单元,其中:
计算组件用于根据第一相位对并网点的三相交流电压进行第一次dq解耦、滤波,以计算得到谐波电压;
具体地,计算组件包括第一坐标变换单元、滤波单元、计算单元和第二坐标变换单元,其中:
第一坐标变换单元用于根据第一相位θ1对并网点的三相交流电压进行dq解耦,得到并网点的三相交流电压的d轴电压Ugd和q轴电压Ugq;
滤波单元用于对并网点的三相交流电压的d轴电压Ugd和q轴电压Ugq进行滤波,得到滤波后的d轴电压Ufd和q轴电压Ufq;其中该滤波单元为低通滤波器,其目的是滤除交流分量得到直流分量,因此,滤波后的d轴电压Ufd和q轴电压Ufq分别是并网点的三相交流电压的d轴电压Ugd和q轴电压Ugq的直流分量;
计算单元用于将并网点的三相交流电压的d轴电压Ugd和q轴电压Ugq分别减去滤波后的d轴电压Ufd和q轴电压Ufq,对应得到谐波d轴电压Uhd和q轴电压Uhq;
第二坐标变换单元用于根据第一相位θ1将谐波d轴电压Uhd和q轴电压Uhq合成为谐波电压Uh。
第三坐标变换单元用于根据第二相位θ2对谐波电压Uh进行第二次dq解耦,得到二次谐波d轴电压U2d和和二次谐波q轴电压U2q,其中第二相位θ2是交流恒流源的电流频率对应的相位值;
其中,交流恒流源输出的电流频率是电网的电流频率的整数倍,在具体的实施例中,交流恒流源用于提供小幅值的二倍频的恒定交流电流,即交流恒流源的频率为100Hz(电网的电流频率为50Hz),对应的角速度ω2的大小为628rad/s。通过在并网点内侧并入连接一个小幅值二倍频交流恒流源,能够进一步以角速度ω2为基准的第二相位θ2解耦获得并网点电压的100Hz的谐波dq分量。
结合图2,第一坐标变换单元和第三坐标变换单元均为abc/dq,abc/dq基于坐标变化理论,将交流电压信息由三相静止坐标系变化到两相旋转坐标系;第二坐标变换单元为dq/abc,dq/abc基于坐标变化理论,将两相旋转坐标系交流电压信息变换到三相静止坐标系;滤波单元采用低通滤波器LPF,通过低通滤波器可以减dq轴中高频分量去除。
判断单元(即图2中的判断单元)用于根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压来得到电网的故障情况。具体地,判断单元根据二次谐波d轴电压U2d和和二次谐波q轴电压U2q是否超出阈值来判断电网是否故障,根据二次谐波d轴电压U2d和和二次谐波q轴电压U2q的正负,来判断电网的故障类型。
如图4所示,本发明实施例三公开了一种微电网并网系统,包括微电网10、并网开关20、交流恒流源30(其输出的电流对应于图2中的I2)和实施例二中的故障检测装置40,其中并网开关20的第一端连接微电网10,并网开关20的第二端用于连接电网50,交流恒流源30连接在微电网10与并网开关20的第一端之间,交流恒流源30输出的电流频率是电网50的电流频率的整数倍,故障检测装置40的输入端连接在并网开关20的第二端与电网50之间的并网点处,故障检测装置40的输出端连接并网开关20,以用于根据电网50的故障情况来控制并网开关20的关断。
在本实施例中,微电网10包括直流输入模块11、单向DC/DC模块12、蓄电池13、双向DC/DC模块14、逆变器15(对应于图2中的Inv)、逆变控制模块16、滤波电路17(对应于图2中的滤波电感L f 和滤波电容C f )、逆变测量模块18和逆变开关19,故障检测装置40包括故障检测模块41和并网测量模块42,直流输入模块11用于实现功率输入,例如光伏/水力/风能发电装置,单向DC/DC模块12与直流输入模块11连接,蓄电池13用于实现电能存储与功率输出,双向DC/DC模块14与蓄电池13连接,逆变器15的第一端同时与单向DC/DC模块12和双向DC/DC模块14连接(图2中V dc 对应是指单向DC/DC模块12和双向DC/DC模块14相连处的电压),逆变器15的另一端与滤波电路17的第一端连接,滤波电路17的第二端依次连接逆变开关19和并网开关20后并网连接至电网50;交流恒流源30的输出端连接在滤波电路17的第二端与逆变开关19之间,逆变控制模块16的输出端连接逆变器15以用于控制逆变器15,逆变控制模块16的输出端还连接逆变开关19和并网开关20以用于控制逆变开关19和并网开关20;逆变测量模块18的输入端连接在滤波电路17的第二端,逆变测量模块18的输出端连接逆变控制模块16的输入端,逆变控制模块16的输入端还连接并网开关20与电网50之间的并网点处;故障检测模块41的输出端连接逆变器15和并网开关20,故障检测模块41的输入端连接并网测量模块42的输出端,并网测量模块42的输入端连接在并网开关20与电网50之间的并网点处以能够采集并网点的三相电压信息,在逆变开关19和并网开关20之间的并网点内侧处接入负载60(对应于图2中的R Load )。逆变器15的交流侧与电网50相连,共同为负载60供电。
具体地,逆变开关19和并网开关20分别可以采用电力电子开关,逆变开关19由逆变控制模块16控制,并网开关20由逆变控制模块16和故障检测模块41共同控制;并网开关20使故障检测模块41在检测到电网故障后断开与电网50的连接,由微电网10独立给负载60供电,同时使用逆变开关19保护微电网10;在微电网10的负荷过大时,输出电流过大,电流保护触发,断开逆变开关19以保护微电网10。
交流恒流源30用于提供100Hz的恒定交流电流,逆变测量模块18用于检测逆变器15输出侧的输出电压与电流,以提供给逆变器控制模块16用于控制逆变器15的运行;逆变开关19用于接收逆变控制模块16的控制指令以使得微电网10与负载60断开连接;并网开关20用于接收逆变控制模块16和故障检测模块41的控制指令以使得微电网10与电网50断开连接。并网测量模块42用于检测并网点的输出电压,以提供给故障检测模块41进行故障判断,故障检测模块41用于根据预设的逻辑、并网点交流电压数据进行判断(具体如实施例二所述),以在电网50出现故障时输出控制指令。
本发明实施例提供的微电网并网系统电网故障检测方法及其装置以及微电网并网系统,属于新能源并网与控制技术领域。通过在微电网并网点内侧并入一个小幅值倍数频交流恒流源,并网测量模块实时检测并网处电压,并通过数字锁相环技术和同步dq坐标变换技术将基波电压和谐波电压分别变换成直流电压和一倍频交流电压;经过滤波技术分离出一倍频交流电压,再通过二次dq变换将一倍频交流电压变换为直流电压;最后根据二次变换后的直流电压幅值判断电网是否出现短路和断线故障。本发明具体实施例通过在微电网并网点内侧并入小幅值二倍频交流恒流源,应用锁相环和两次dq坐标变换,进行电网故障检测,其实现方式简单,且故障检测速度快。
本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息,而不是由其他人描述现有技术。因此,在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型,而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中,参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点,但应当理解,在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下,可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
Claims (10)
1.一种微电网并网系统电网故障检测方法,其特征在于,在所述微电网的并网点内侧并入一交流恒流源,所述交流恒流源输出的电流频率是所述电网的电流频率的整数倍,所述故障检测方法包括:
S1:获取所述并网点的三相交流电压;
S2:根据所述并网点的三相交流电压,获取所述并网点的实时电压频率,并根据所述并网点的实时电压频率,计算得到第一相位;
S3:根据所述第一相位对所述并网点的三相交流电压进行第一次dq解耦、滤波,以计算得到谐波电压;
S4:根据第二相位对所述谐波电压进行第二次dq解耦,得到二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压,其中所述第二相位是所述交流恒流源的电流频率对应的相位值;
S5:根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压来得到所述电网的故障情况。
2.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,步骤S3具体包括:
S31:根据所述第一相位对所述并网点的三相交流电压进行dq解耦,得到所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压;
S32:对所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压进行滤波,得到滤波后的d轴电压和q轴电压;
S33:将所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压分别减去滤波后的d轴电压和q轴电压,对应得到谐波d轴电压和谐波q轴电压;
S34:根据所述第一相位将谐波d轴电压和谐波q轴电压合成为谐波电压。
3.根据权利要求2所述的检测方法,其特征在于,步骤S32中滤波后的d轴电压和q轴电压分别是所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压的直流分量。
4.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,所述交流恒流源输出的电流频率是所述电网的电流频率的两倍。
5.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,步骤S5中具体包括:根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压是否超出阈值来判断所述电网是否故障,根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压的正负,来判断所述电网的故障类型。
6.一种微电网并网系统电网故障检测装置,其特征在于,在所述微电网的并网点内侧并入一交流恒流源,所述交流恒流源输出的电流频率是所述电网的电流频率的整数倍,所述故障检测装置包括并网测量模块和故障检测模块,所述并网测量模块的输入端用于与并网点连接,所述并网测量模块的输出端与所述故障检测模块的输入端连接;其中:
所述并网测量模块用于获取所述并网点的三相交流电压,并根据所述并网点的三相交流电压,获取所述并网点的实时电压频率,且根据所述并网点的实时电压频率,计算得到第一相位;
所述故障检测模块包括计算组件、第三坐标变换单元和判断单元,
所述计算组件用于根据所述第一相位对所述并网点的三相交流电压进行第一次dq解耦、滤波,以计算得到谐波电压;
所述第三坐标变换单元用于根据第二相位对所述谐波电压进行第二次dq解耦,得到二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压,其中所述第二相位是所述交流恒流源所对应的相位值;
所述判断单元用于根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压来得到所述电网的故障情况。
7.根据权利要求6所述的检测装置,其特征在于,所述计算组件包括第一坐标变换单元、滤波单元、计算单元和第二坐标变换单元,其中:
所述第一坐标变换单元用于根据所述第一相位对所述并网点的三相交流电压进行dq解耦,得到所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压;
所述滤波单元用于对所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压进行滤波,得到滤波后的d轴电压和q轴电压;
所述计算单元用于将所述并网点的三相交流电压的d轴电压和q轴电压分别减去滤波后的d轴电压和q轴电压,对应得到谐波d轴电压和谐波q轴电压;
所述第二坐标变换单元用于根据所述第一相位将谐波d轴电压和谐波q轴电压合成为谐波电压。
8.根据权利要求6所述的检测装置,其特征在于,所述交流恒流源输出的电流频率是所述电网的电流频率的两倍。
9.根据权利要求6所述的检测装置,其特征在于,所述判断单元用于根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压是否超出阈值来判断所述电网是否故障,根据二次谐波d轴电压和二次谐波q轴电压的正负,来判断所述电网的故障类型。
10.一种微电网并网系统,其特征在于,包括微电网、并网开关、交流恒流源和权利要求6至9任一项所述的故障检测装置,其中所述并网开关的第一端连接所述微电网,所述并网开关的第二端用于连接电网,所述交流恒流源连接在所述微电网与所述并网开关的第一端之间,且所述交流恒流源输出的电流频率是所述电网的电流频率的整数倍,所述故障检测装置的输入端连接在所述并网开关的第二端与所述电网之间的并网点处,所述故障检测装置的输出端连接所述并网开关,以用于根据所述电网的故障情况来控制所述并网开关的关断。
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103645404A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-03-19 | 辽宁工业大学 | 一种微电网孤岛检测方法 |
CN107643456A (zh) * | 2016-07-22 | 2018-01-30 | 郭琳 | 一种三相并网逆变器afd孤岛检测方法 |
CN108072815A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-05-25 | 燕山大学 | 一种基于pll的相位扰动孤岛检测方法 |
JP2019110710A (ja) * | 2017-12-20 | 2019-07-04 | 日新電機株式会社 | 分散型電源の保護装置及びそれを備えたシステム |
CN112748308A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-04 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种微电网单端快速故障定位方法及相关装置 |
CN115133509A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-09-30 | 广东电网有限责任公司 | 含串补装置的换流器控制系统故障相判别方法及装置 |
CN115267330A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-01 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 一种基于谐波测量阻抗偏差的接地极线路保护方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6853940B2 (en) * | 2002-01-16 | 2005-02-08 | Ballard Power Systems Corporation | Anti-islanding device and method for grid connected inverters using random noise injection |
US20220077688A1 (en) * | 2019-12-01 | 2022-03-10 | Juan Felipe Patarroyo | Integrated power sharing control method for three-phase inverter-based generators with applications in microgrids |
US11721975B2 (en) * | 2020-07-10 | 2023-08-08 | His Majesty The King In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Natural Resources | System and method for use with microgrids having inverter-based distributed generators |
-
2023
- 2023-08-21 CN CN202311047094.3A patent/CN116754899B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103645404A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-03-19 | 辽宁工业大学 | 一种微电网孤岛检测方法 |
CN107643456A (zh) * | 2016-07-22 | 2018-01-30 | 郭琳 | 一种三相并网逆变器afd孤岛检测方法 |
JP2019110710A (ja) * | 2017-12-20 | 2019-07-04 | 日新電機株式会社 | 分散型電源の保護装置及びそれを備えたシステム |
CN108072815A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-05-25 | 燕山大学 | 一种基于pll的相位扰动孤岛检测方法 |
CN112748308A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-04 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种微电网单端快速故障定位方法及相关装置 |
CN115133509A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-09-30 | 广东电网有限责任公司 | 含串补装置的换流器控制系统故障相判别方法及装置 |
CN115267330A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-01 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 一种基于谐波测量阻抗偏差的接地极线路保护方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
阳鹏飞 等.一种基于MMC的分布式单级光伏并网系统研.《电子产品世界》.2020,第27卷(第04期),第41-45页. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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