CN117805541A - 储能变流器孤岛检测方法、保护方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请针对采用无功扰动检测法检测孤岛效应时，会影响电网质量，以及难以准确判断出频率扰动的方向，增加了判断时间，降低了判断准确度的技术问题，提供一种储能变流器孤岛检测方法、保护方法及相关装置，按照停止扰动、感性扰动和容性扰动的顺序，对电网进行周期性无功扰动，能够减少对电网的影响。以储能变流器的输出频率上限和储能变流器的输出频率下限作为判断扰动方向的依据，能够避免电网频率偏移导致扰动方向判断错误。在感性扰动态和容性扰动态下检测孤岛效应时，根据是否首次检测到孤岛效应，且在加了周期性无功扰动以后，计算间隔时间T内电网频率的平均值时都是进行了一个完整的周期，防止造成孤岛检测失败。
Description
技术领域
本申请属于孤岛检测技术领域，具体涉及一种储能变流器孤岛检测方法、保护方法及相关装置。
背景技术
在储能系统中，交流侧通过储能变流器与电网、本地负载侧相连。当电网发生故障，或者人为原因导致储能变流器脱网，在一些工况下，储能变流器会与本地负载发生孤岛效应。孤岛效应会导致用电设备损坏，电网恢复合闸失败，危害电网维护人员人身安全等。因此，针对孤岛效应对应提出了一些应对措施，例如，一些标准中提出了储能变流器应在脱网后2s内提供保护。
现有的孤岛检测方法主要包括被动检测和主动检测：被动检测包括过/欠压检测法、过/欠频检测法、电压谐波检测法和电压相位突变检测法，优点是简单快速，不会对电网产生影响；缺点是不能覆盖全部工况，存在较大的非检测区域。主动检测包括频率偏移检测法、滑膜频漂检测法、周期电流干扰检测法，以及有功/无功扰动检测法。其中，频率偏移检测法、滑膜频漂检测法、周期电流干扰检测法都是不断向储能变流器的输出上增加扰动，会降低电网质量，且随着负载品质因数增加，孤岛检测失败的可能性变大。且有功扰动检测法会影响设备效率，一般不被采用。因此，主动检测中大多采用的是无功扰动检测法。但是，传统的无功扰动检测法中，需要连续的对电网增加较大的无功量，影响电网质量；一些改进算法里面也难以准确的判断出频率扰动的方向，增加了判断时间，并降低了判断的准确度。
基于上述问题，已有一些研究提出了无功扰动检测法的改进方法，例如：公开号为CN102185291A的中国发明专利公开了一种孤岛检测方法和孤岛检测系统，其中提出了通过判断正常工作状态频率大小，确定扰动方向，若频率小于50Hz则为负向扰动，若频率大于50Hz，则为正向扰动。在扰动过程中记录频率变化值，若变化值大于阈值，则进行相反方向扰动，接着判断该方向下的频率变化值，若变化值依然大于阈值，则认为孤岛效应已发生；若第一次扰动中或者第二次扰动中频率变化值不大于阈值，则认为孤岛效应没有发生，回到正常工作状态，等待下次检测。但是，为了不影响电网质量，大部分通过无功扰动后与50Hz的频率差确定扰动方向，导致适应的电网范围频率过窄，仅在波动±0.5Hz的电网中有效，不符合实际情况，在电网频率波动较大的区域容易误检测。公开号为CN103606907A的中国发明专利申请公开了一种防孤岛检测方法，提出通过给设备输出注入无功，检测任意两相之间的相位差是否超出阈值，来判断是否发生孤岛。但是该方法的注入无功较大，会影响电网质量。周林等人在《太阳能学报》上发表的“一种新型的无功功率扰动孤岛检测方法”中，提出了周期性双向无功扰动的方法，就是周期性的不扰动、正向扰动、负向扰动，当孤岛发生后，扰动量转换判据，根据本地负载性质，实现单向大扰动，使电网频率保护，故而实现孤岛保护。但是，当电网本身频率在50Hz以下，负载谐振点在50Hz以上时，若以谐振频率与基频差作为扰动方向，在孤岛时很难将频率扰动出频率范围，反之亦然。
发明内容
本申请针对采用无功扰动检测法检测孤岛效应时，会影响电网质量，以及难以准确判断出频率扰动的方向，增加了判断时间，降低了判断准确度的技术问题，提供一种储能变流器孤岛检测方法、保护方法及相关装置。
为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现：
第一方面，本申请提出一种储能变流器孤岛检测方法，包括：
S1，按照停止扰动、感性扰动和容性扰动的顺序，对电网进行周期性无功扰动，分别记作停止态、感性扰动态和容性扰动态，且停止态、感性扰动态和容性扰动态的持续时间相同，均为T；
S2，在感性扰动态和容性扰动态下，判断靠近/>或靠近/>，若靠近/>，则执行步骤S3和步骤S4，若靠近/>，则执行步骤S5；其中，/>为间隔时间T内电网频率的平均值，/>为储能变流器的输出频率上限，/>为储能变流器的输出频率下限；
S3，判断储能变流器的感性扰动输出频率变化量是否大于预设阈值/>，若是，则未发生孤岛效应，并跳转至停止态；否则，执行步骤S4；
S4，判断是否为首次检测到孤岛效应，若是，则跳转至停止态；否则，根据储能变流器的扰动输出频率变化量判断孤岛发生方向，若扰动方向为感性，则检测到一次孤岛效应，否则，孤岛效应发生方向为非感性，执行步骤S5；
S5，判断储能变流器的感性扰动输出频率变化量和容性扰动输出频率变化量/>是否均大于预设阈值/>，若是，则未发生孤岛效应，并跳转至停止态；否则，在容性扰动态下发生孤岛效应，并判断是否为首次检测到孤岛效应，若是，则跳转至停止态，否则，根据储能变流器的输出频率变化量判断孤岛发生方向。
进一步地，所述感性扰动态下，对电网进行周期性无功扰动时，向电网注入的无功扰动量，包括：
所述容性扰动态下，对电网进行周期性无功扰动时，向电网注入的无功扰动量，包括：
其中，为扰动系数，/>为储能变流器输出功率；
所述感性扰动态下和所述容性扰动态下，均不为零。
进一步地，步骤S2中，所述间隔时间T内电网频率的平均值，包括：
其中，为间隔时间T内电网频率的累计值，/>为计算/>的周期时间。
进一步地，步骤S3中，所述感性扰动输出频率变化量，包括：
其中，为感性扰动态下电网频率的平均值；
步骤S5中，所述容性扰动输出频率变化量，包括：
其中，为容性扰动态下电网频率的平均值。
进一步地，步骤S3中，所述并跳转至停止态之前，还包括：
使扰动系数等于/>；其中，/>为让谐振频率发生0.2hz偏移的无功扰动量的扰动系数；
步骤S4中，所述则跳转至停止态之前，还包括：
使扰动系数等于/>，并使用于表征是否为首次检测到孤岛效应的首次扰动标志等于1；
步骤S4中，所述执行步骤S5之前，还包括：
使扰动系数等于/>。
进一步地，步骤S5中，所述若是，则未发生孤岛效应，并跳转至停止态中，所述并跳转至停止态之前，还包括：
使扰动系数等于/>；
所述并判断是否为首次检测到孤岛效应，若是，则跳转至停止态中，所述跳转至停止态之前，还包括：
使扰动系数等于/>，并使首次扰动标志/>等于1。
第二方面，本申请提出一种储能变流器孤岛保护方法，包括：
采用上述储能变流器孤岛检测方法检测是否发生孤岛效应；
步骤S4中所述则检测到一次孤岛效应，步骤S5中所述根据储能变流器的输出频率变化量判断孤岛发生方向之后，均跳转至孤岛态；所述孤岛态中的执行方法包括：
（1）使扰动系数等于/>，根据扰动方向计算向电网注入的无功扰动量；其中，在感性扰动时，/>为扰动到/>的系数，在容性扰动时，/>为扰动到/>的系数；
（2）将计算得到的向电网注入的无功扰动量叠加到储能变流器的无功给定上，得到电网频率累计；
（3）延时间隔时间T，并在间隔时间T内计算平均值，判断扰动方向；
（4）根据扰动方向计算对应的输出频率变化量，记作二次输出频率变化量；
（5）在扰动方向为感性扰动时，比较二次输出频率变化量和感性扰动输出频率变化量的大小；或者，在扰动方向为容性扰动时，比较二次输出频率变化量和容性扰动输出频率变化量/>的大小；若二次输出频率变化量小，则进行孤岛保护，否则，跳转至停止态。
进一步地，所述根据扰动方向计算对应的输出频率变化量，包括：
若扰动方向为感性扰动，则感性扰动的二次输出频率变化量包括：
其中，为感性扰动的电网频率平均值；
若扰动方向为容性扰动，则容性扰动的二次输出频率变化量包括：
其中，为容性扰动的电网频率平均值。
第三方面，本申请提出一种电子设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述储能变流器孤岛保护方法的步骤。
第四方面，本申请提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述储能变流器孤岛保护方法的步骤。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
本申请提出一种储能变流器孤岛检测方法，按照停止扰动、感性扰动和容性扰动的顺序，对电网进行周期性无功扰动，能够减少对电网的影响。以储能变流器的输出频率上限和储能变流器的输出频率下限/>作为判断扰动方向的依据，相较当前以发生孤岛前的电网频率或以理想电网频率作为基准，能够避免电网频率偏移导致扰动方向判断错误。在感性扰动态和容性扰动态下检测孤岛效应时，根据是否首次检测到孤岛效应，且在加了周期性无功扰动以后，计算间隔时间T内电网频率的平均值时都是进行了一个完整的周期，能够防止在不同时段由于发生了孤岛，导致平均值计算不准确，进而使孤岛方向检测失败，造成孤岛检测失败。因此，本申请的检测方法会减少对电网质量造成的影响，能够准确判断出频率扰动的方向，且检测效率更高。
本申请还提出了一种储能变流器孤岛保护方法，采用上述储能变流器孤岛检测方法检测孤岛效应，具备上述检测方法的全部优势。另外，在检测到孤岛效应后，跳转至孤岛态进行处理，通过加大扰动量，使孤岛保护的频率范围加宽，同时，若电网为闪断闪恢复，在孤岛态下加大扰动的再次判断，可以恢复到正常，减少误保护，适用于电网频率波动大的场合，可满足波动±5Hz的电网，能够在检测到孤岛效应后进行及时准确的处理。
另外，本申请还提出了一种电子设备，以及一种计算机可读存储介质，通过不同的硬件形式运行上述储能变流器孤岛保护方法，便于推广应用，具备上述储能变流器孤岛保护方法的全部优势。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请一种储能变流器孤岛检测方法的第一实施例流程示意图；
图2为本申请实施例中电网正常运行的孤岛扰动时序图；
图3为本申请实施例中孤岛发生第一种时序图；
图4为本申请实施例中孤岛发生第二种时序图；
图5为本申请实施例中孤岛发生第三种时序图；
图6为本申请实施例中孤岛发生第四种时序图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实际应用中，如果储能变流器不能及时监测到电网的停电状态，或者未能及时将自身与电网切断，就可能出现孤岛效应。孤岛效应是指在某个区域中，虽然存在电流通路，但实际上没有电流流过的一种现象。孤岛效应会导致储能变流器与本地负载形成自给自足的小型电网，这可能会对电网的稳定性和安全性造成影响。另外，如果储能变流器与本地负载的电压和频率不能保持一致，还可能会导致设备损坏和人员伤亡。
无功扰动检测法是一种检测孤岛效应的有效方法，通过注入周期性的无功电流扰动，测量分布式电源端口电压频率波动中相对应的特征分量，与给定阈值比较，判别孤岛发生。但是，无功扰动检测法检测孤岛效应时，会影响电网质量，有时难以准确判断出频率扰动的方向，增加了判断时间，降低了判断准确度。
基于上述问题，本申请提出一种用于宽频率范围电网的孤岛检测方法，下面结合实施例和附图对本申请做进一步详细描述。
如图1所示，为本申请一种储能变流器孤岛检测方法的第一实施例流程示意图，可以包括：
S101，按照停止扰动、感性扰动和容性扰动的顺序，对电网进行周期性无功扰动，分别记作停止态、感性扰动态和容性扰动态，且停止态、感性扰动态和容性扰动态的持续时间相同，均为T。
无功扰动周期性经过停止态、感性扰动态和容性扰动态，能够减少对电网的影响。
S102，在感性扰动态和容性扰动态下，判断靠近/>或靠近/>，若靠近，则执行步骤S103和步骤S104，若靠近/>，则执行步骤S105；其中，/>为间隔时间内电网频率的平均值，/>为储能变流器的输出频率上限，/>为储能变流器的输出频率下限。
实际应用中，储能变流器的输出频率上限和下限，通常由电力系统的规定和变流器本身的性能决定。
在感性扰动时，储能变流器的感性扰动输出频率变化量；在容性扰动时，储能变流器的容性扰动输出频率变化量/>。以储能变流器的扰动输出频率变化量/>小的作为扰动方向，不以此时系统原本的谐振频率/>的方向作为方向，而是以接近/>、/>的方向为扰动方向，若接近/>就认为扰动方向为感性，若接近/>就认为扰动方向为容性。
S103，判断储能变流器的感性扰动输出频率变化量是否大于预设阈值，若是，则未发生孤岛效应，并跳转至停止态；否则，执行步骤S104。
S104，判断是否为首次检测到孤岛效应，若是，则跳转至停止态；否则，根据储能变流器的扰动输出频率变化量判断孤岛发生方向，若扰动方向为感性，则检测到一次孤岛效应，否则，孤岛效应发生方向为非感性，执行步骤S105。
S105，判断储能变流器的感性扰动输出频率变化量和容性扰动输出频率变化量/>是否均大于预设阈值/>，若是，则未发生孤岛效应，并跳转至停止态；否则，在容性扰动态下发生孤岛效应，并判断是否为首次检测到孤岛效应，若是，则跳转至停止态，否则，根据储能变流器的输出频率变化量判断孤岛发生方向。
在首次发现超出预设阈值/>时，立刻重新进行一轮感性扰动和容性扰动，避免因为在检测过程中发生孤岛效应导致的计算频率不准确问题。
以下为本申请一种储能变流器孤岛检测方法的第二实施例，可以包括：
S201，按照停止态、感性扰动态和容性扰动态对电网进行无功扰动。
电网正常运行时，分别间隔固定时间，按照停止态、感性扰动态和容性扰动态对电网进行无功扰动。
在感性扰动态时，向电网注入的无功扰动量为：
其中，为扰动系数，/>为储能变流器输出功率。
在容性扰动态时，向电网注入的无功扰动量为：
周期性的无功扰动不会引起电网频率的变化。
另外，需要说明的是，需要满足：最小值在轻载和空载时能够对电网产生无功扰动，即感性扰动态下和容性扰动态下，/>均不为零。
当孤岛发生时，储能变流器的输出与本地负载会发生谐振，若谐振频率在储能变流器正常工作频率范围外，则储能变流器反孤岛保护。但若谐振频率/>在储能变流器正常工作频率范围内，则储能变流器不能保护，孤岛就会检测失败。加入无功扰动后，会使谐振频率/>变为/>，如果扰动方向正确，扰动一定量的无功，则/>就会在储能变流器正常工作范围之外。
在这个过程中，无功扰动方向的准确判断，以及无功扰动的无功扰动量非常关键。
S202，基于储能变流器的输出频率上限和储能变流器的输出频率下限/>，判断孤岛发生时的扰动方向。
本申请提出的储能变流器孤岛检测方法中，在孤岛发生时，储能变流器的扰动输出频率变化量不以发生孤岛前的电网频率作为基准，也不以理想电网频率作为基准，而是以储能变流器的输出频率上限/>和储能变流器的输出频率下限/>作为基准。
在感性扰动时，储能变流器的感性扰动输出频率变化量；在容性扰动时，储能变流器的容性扰动输出频率变化量/>。以/>小的作为扰动方向，不以此时系统原本的谐振频率/>的方向作为方向，若接近/>就认为扰动方向为感性，若接近/>就认为扰动方向为容性，可以避免原电网频率偏移导致的扰动方向判断错误。
同时，在计算储能变流器的扰动输出频率变化量时，需要准确计算间隔时间T内电网频率的平均值/>：
其中，为间隔时间T内电网频率的累计值，/>为计算/>的周期时间，例如，1ms计算一次，则这个/>就是1ms，T如果是20ms，则/>，表示在T内有累加了20次的频率值，那么/>次频率的累加和/20。
在检测过程中，如果在停止态发生了孤岛，那么在感性扰动态和容性扰动态时都可以计算出正确的储能变流器的扰动输出频率变化量，但若是在感性扰动态或者容性扰动态过程中发生了孤岛，就很难正确的计算出/>，因为在扰动过程中，既包含了正常时的频率，也包含了孤岛发生后的谐振频率。为了解决该问题本申请采用了以下策略，以避免此问题的出现。
S203，分别在停止态、感性扰动态和容性扰动态下按照以下策略执行：
（1）停止态时：将、/>、/>清零，使扰动系数/>等于扰动系数/>，其中，/>为让谐振频率发生0.2hz偏移的无功扰动量的扰动系数。延时T时间，当T时间到，跳转到感性扰动态。
（2）感性扰动态时：按照公式计算/>，延时间隔时间T，在间隔时间T内计算/>：
其中，为感性扰动态下电网频率的平均值，/>为感性扰动态下，间隔时间T内电网频率的累计值。
若大于/>，在本实施例中，/>，证明孤岛没有发生，电网频率没有发生变化，另/>，跳转到停止态。
若小于/>，用首次扰动标志/>表征是否为首次检测到孤岛效应，若/>，表示是首次检测到孤岛效应，若/>，表示不是首次检测到孤岛效应。因此，在/>小于/>的情况下，若首次扰动标志为零，则证明在这个间隔时间T内发生了孤岛效应，令/>，，跳转至停止态，重新进行一次感性扰动态和容性扰动态，计算一个完整间隔时间T内的/>；若首次扰动标志/>为1，则证明/>已经是一个完整间隔时间T内计算出来的，则计算得到的/>正确。
在计算得到的正确的情况下，若/>大于/>，则证明此时谐振频率更靠近/>，跳转至容性扰动态；若/>小于/>，则证明此时谐振频率更靠近，/>（/>为扰动方向标志，等于1时表示扰动方向为感性，等于0时表示扰动方向为容性），可以跳转至孤岛态。需要说明的是，孤岛态是在检测为孤岛效应时，进行后续处理的状态。/>、/>在停止态时清零，第一次跳转到感性扰动态时，一定大于/>，保证每次孤岛效应发生都会进行一次感性扰动和容性扰动。
（3）容性扰动态时：按照公式计算/>，延时间隔时间T，在间隔时间T内计算/>：
其中，为容性扰动态下电网频率的平均值，/>为容性扰动态下，间隔时间T内电网频率的累计值。
若大于/>（/>）且/>大于/>，证明孤岛没有发生，电网频率没有发生变化，令/>，跳转到停止态。
在不满足大于/>（/>）且/>大于/>的条件下：若首次扰动标志/>为零，则证明在这个间隔时间T内发生了孤岛，令，/>，跳转至停止态，重新进行一次感性扰动态和容性扰动态，计算一个完整间隔时间T内的/>；
若首次扰动标志为1，则证明/>已经是一个完整间隔时间T内计算出来的，则计算的/>正确。此时，若/>大于/>，则证明/>更接近/>，扰动方向标志/>（表示扰动方向为感性），可以跳转至孤岛态。若/>小于，则证明/>更接近/>，扰动方向标志/>（表示扰动方向为容性），可以跳转至孤岛态。
基于上述储能变流器孤岛检测方法，本申请还提出了一种储能变流器孤岛保护方法，在经过上述检测后，若检测到孤岛效应，可以跳转至孤岛态：
孤岛态时：令，其中，/>为扰动到/>或者/>的系数，根据扰动方向确定。但应对/>最小值做出限制，防止在轻载以及空载时由于有功太小导致/>过小，无法对孤岛产生扰动。扰动系数/>为让谐振频率发生0.2hz偏移的无功量的系数。
若为1，则按照/>，计算/>；若/>为0，则按照，计算/>；
实际应用中，可以实时将叠加到储能变流器无功给定中。延时间隔时间T，在间隔时间T内计算/>：
扰动方向为感性时，；扰动方向为容性时，/>。
若为1，则根据/>，计算出/>。若小于/>，则证明孤岛未恢复，则孤岛发生标志置位；若/>大于，则证明此时电网恢复，则跳转停至止态。
若为0，则根据/>，计算出/>。若小于/>，则证明孤岛未恢复，则孤岛发生标志置位；若/>大于，则证明此时电网恢复，则跳转停止态。
上述实施例中，预设阈值与加入的扰动大小有关，可以根据加入的无功扰动量计算出这个预设阈值，具体计算方法可以是：
无功扰动计算公式：
为本地负载的谐振频率，/>为加入无功扰动后的频率。/>
可根据计算出/>作为/>。
一般为了让正常的电网不增加过大的无功扰动，可以选择为，/>为0.2hz。
实际应用中，电网正常时，如图2所示，间隔固定时间的周期按照一定无功量无扰动、感性扰动、容性扰动循环。
当在感性扰动时发生谐振频率小于正常频率的孤岛时，如图3所示。孤岛发生后会在第一个感性扰动时，计算出小于/>，判断出已经发生孤岛。此时需要从停止态开始，重新计算第二次计算出/>，这次/>是正确的。但必须去容性扰动去计算出/>，才能确定出/>更靠近/>，确定扰动方向为感性，进入孤岛态，在孤岛态将，/>,增加扰动无功量，尽快的将频率扰动到正常频率范围外，设备保护。
当在容性扰动时发生谐振频率小于正常频率的孤岛时，如图4所示。孤岛发生后会在第一个容性扰动时，计算出小于/>，判断出已经发生孤岛。此时需要从停止态开始，在第一次感性扰动、容性扰动中计算出/>、/>，这次的这两个量都是正确的。在第二次感性扰动，才可以通过/>、/>判断出/>更靠近/>，确定扰动方向为感性，进入孤岛态，在孤岛态将/>，/>,增加扰动无功量，尽快的将频率扰动到正常频率范围外，设备保护。
当在感性扰动时发生谐振频率大于正常频率的孤岛时，如图5所示。孤岛发生后会在第一个感性扰动时，计算出小于/>，判断出已经发生孤岛。此时需要从停止态开始，重新计算第二次计算出/>，这次/>是正确的。但必须去容性扰动去计算出/>，才能确定出/>更靠近/>，确定扰动方向为容性，进入孤岛态，在孤岛态将/>，/>,增加扰动无功量，尽快的将频率扰动到正常频率范围外，设备保护。
当在容性扰动时发生谐振频率大于正常频率的孤岛时，如图6所示。孤岛发生后会在第一个容性扰动时，计算出小于/>，判断出已经发生孤岛。此时需要从停止态开始，在第一次感性扰动、容性扰动中计算出/>、/>，这次的这两个量都是正确的。在第二次感性扰动，才可以通过/>、/>判断出/>更靠近/>，确定扰动方向为感性，进入孤岛态，在孤岛态将/>，/>,增加扰动无功量，尽快的将频率扰动到正常频率范围外，设备保护。
本申请实施例提供的一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上任一实施例所描述储能变流器孤岛保护方法的步骤。
本申请实施例提供的另一种电子设备中还可以包括：与处理器连接的输入端口，用于传输外界采集设备采集的多模态数据至处理器；以及与处理器连接的显示单元，用于显示处理器的处理结果至外界；与处理器连接的通信模块，用于实现电子设备与外界的通信。显示单元可以为显示面板、激光扫描式显示器等；通信模块所采用的通信方式包括但不局限于移动高清链接技术（HML）、通用串行总线（USB）、高清多媒体接口（HDMI）、无线连接：无线保真技术（WiFi）、蓝牙通信技术、低功耗蓝牙通信技术、基于IEEE802 .11s的通信技术。
本申请实施例提供的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，计算机程序被处理器执行时实现如上任一实施例所描述储能变流器孤岛保护方法的步骤。
本申请所涉及的计算机可读存储介质包括随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。
本申请实施例提供的电子设备及计算机可读存储介质中相关部分的说明请参见本申请实施例提供的储能变流器孤岛保护方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种储能变流器孤岛检测方法，其特征在于，包括：
S1，按照停止扰动、感性扰动和容性扰动的顺序，对电网进行周期性无功扰动，分别记作停止态、感性扰动态和容性扰动态，且停止态、感性扰动态和容性扰动态的持续时间相同，均为T；
S2，在感性扰动态和容性扰动态下，判断靠近/>或靠近/>，若靠近/>，则执行步骤S3和步骤S4，若靠近/>，则执行步骤S5；其中，/>为间隔时间/>内电网频率的平均值，/>为储能变流器的输出频率上限，/>为储能变流器的输出频率下限；
S3，判断储能变流器的感性扰动输出频率变化量是否大于预设阈值/>，若是，则未发生孤岛效应，并跳转至停止态；否则，执行步骤S4；
S4，判断是否为首次检测到孤岛效应，若是，则跳转至停止态；否则，根据储能变流器的扰动输出频率变化量判断孤岛发生方向，若扰动方向为感性，则检测到一次孤岛效应，否则，孤岛效应发生方向为非感性，执行步骤S5；
S5，判断储能变流器的感性扰动输出频率变化量和容性扰动输出频率变化量是否均大于预设阈值/>，若是，则未发生孤岛效应，并跳转至停止态；否则，在容性扰动态下发生孤岛效应，并判断是否为首次检测到孤岛效应，若是，则跳转至停止态，否则，根据储能变流器的输出频率变化量判断孤岛发生方向。
2.根据权利要求1所述储能变流器孤岛检测方法，其特征在于，所述感性扰动态下，对电网进行周期性无功扰动时，向电网注入的无功扰动量，包括：
所述容性扰动态下，对电网进行周期性无功扰动时，向电网注入的无功扰动量，包括：
其中，为扰动系数，/>为储能变流器输出功率；
所述感性扰动态下和所述容性扰动态下，均不为零。
3.根据权利要求2所述储能变流器孤岛检测方法，其特征在于，步骤S2中，所述间隔时间T内电网频率的平均值，包括：
其中，为间隔时间T内电网频率的累计值，/>为计算/>的周期时间。
4.根据权利要求3所述储能变流器孤岛检测方法，其特征在于，步骤S3中，所述感性扰动输出频率变化量，包括：
其中，为感性扰动态下电网频率的平均值；
步骤S5中，所述容性扰动输出频率变化量，包括：
其中，为容性扰动态下电网频率的平均值。
5.根据权利要求4所述储能变流器孤岛检测方法，其特征在于，步骤S3中，所述并跳转至停止态之前，还包括：
使扰动系数等于/>；其中，/>为让谐振频率发生0.2hz偏移的无功扰动量的扰动系数；
步骤S4中，所述则跳转至停止态之前，还包括：
使扰动系数等于/>，并使用于表征是否为首次检测到孤岛效应的首次扰动标志等于1；
步骤S4中，所述执行步骤S5之前，还包括：
使扰动系数等于/>。
6.根据权利要求5所述储能变流器孤岛检测方法，其特征在于，步骤S5中，所述若是，则未发生孤岛效应，并跳转至停止态中，所述并跳转至停止态之前，还包括：
使扰动系数等于/>；
所述并判断是否为首次检测到孤岛效应，若是，则跳转至停止态中，所述跳转至停止态之前，还包括：
使扰动系数等于/>，并使首次扰动标志/>等于1。
7.一种储能变流器孤岛保护方法，其特征在于，包括：
采用权利要求1至6任一所述储能变流器孤岛检测方法检测是否发生孤岛效应；
步骤S4中所述则检测到一次孤岛效应，步骤S5中所述根据储能变流器的输出频率变化量判断孤岛发生方向之后，均跳转至孤岛态；所述孤岛态中的执行方法包括：
（1）使扰动系数等于/>，根据扰动方向计算向电网注入的无功扰动量；其中，在感性扰动时，/>为扰动到/>的系数，在容性扰动时，/>为扰动到/>的系数；
（2）将计算得到的向电网注入的无功扰动量叠加到储能变流器的无功给定上，得到电网频率累计；
（3）延时间隔时间T，并在间隔时间T内计算平均值，判断扰动方向；
（4）根据扰动方向计算对应的输出频率变化量，记作二次输出频率变化量；
（5）在扰动方向为感性扰动时，比较二次输出频率变化量和感性扰动输出频率变化量的大小；或者，在扰动方向为容性扰动时，比较二次输出频率变化量和容性扰动输出频率变化量/>的大小；若二次输出频率变化量小，则进行孤岛保护，否则，跳转至停止态。
8.根据权利要求7所述储能变流器孤岛保护方法，其特征在于，所述根据扰动方向计算对应的输出频率变化量，包括：
若扰动方向为感性扰动，则感性扰动的二次输出频率变化量包括：
其中，为感性扰动的电网频率平均值；
若扰动方向为容性扰动，则容性扰动的二次输出频率变化量包括：
其中，为容性扰动的电网频率平均值。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求7或8所述储能变流器孤岛保护方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7或8所述储能变流器孤岛保护方法的步骤。
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| 何志鑫;李少纲;: "基于频率正反馈双向扰动的孤岛检测方法", 南昌大学学报(工科版), no. 04, 28 December 2019 (2019-12-28) * |
| 周林;谢星宇;郝高锋;解宝;郑堃;: "一种新型的无功功率扰动孤岛检测方法", 太阳能学报, no. 02, 28 February 2020 (2020-02-28) * |
| 陈祥鹏;李田泽;李倩;暴敏;韩涛;: "改进的正反馈主动频率偏移孤岛检测法研究", 国网技术学院学报, no. 03, 28 June 2015 (2015-06-28) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117805541B (zh) | 2024-05-03 |
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