[发明专利]一种改善电能质量的光伏并网逆变器孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电网孤岛检测方法，本发明涉及一种光伏并网逆变器的孤岛检测方法，本发明涉及一种改善电能质量的方法。

背景技术

光伏发电及其它分布式发电系统接入公共电网时，公共电网停止供电后分布式电源的存在，使电网停电区的部分线路仍维持带电状态，形成自给电力供应的孤岛。在孤岛状态下电力公司就失去对线路电压、频率的控制，进而会带来一系列的安全隐患及事故纠纷：

(1)影响配电系统上保护开关的动作程序；

(2)电网不能控制电力孤岛区域的电压和频率，可能会造成因供电电压和频率不稳使得用户的用电设备损坏；

(3)危害输电线路维修人员的安全；

(4)影响电网手动或自动恢复运行。

因此，电力公司要求并网的分布式发电系统能及时必须及时检测出孤岛并将分布式发电装置与公共电网间的连线断开。在美国电气及电子工程师协会制订的光伏系统并网国际标准IEEE Std.929-2000中是这样定义与电网接口的“无孤岛逆变器(non-islandinginverter)”的：

(1)PV逆变器输出有功功率与负载消耗功率的失配度大于50％；或：本地负载功率因数小于95％时，电网失压后必须在10个周波内停止向电网供电。

(2)有功功率失配度在50％以内且本地负载功率因数大于95％时，逆变器应能在电网失压后2s内停止对电网供电。

上述指标所指的负载对象为品质因数Qf≤2.5的并联谐振负载。

美国、德国、日本等对太阳能发电研究较早的国家从上个世纪末就着手开始制订相关国家标准，并对其不断修改、完善，以规范、引导国内光伏发电产业的发展。如美国制订的光伏系统并网标准美规IEEE1547/IEEE1547.1标准；德国制订的光伏系统并网标准TUV(认证用最新标准DIN VDE 0126-1-1)；澳大利亚制订的光伏系统并网标准澳规AS4777标准；西班牙制订的光伏系统并网标准RD 1663/2000认证；其它国家如加拿大、英国、荷兰等紧随其后，也制定了自己的国家标准，如英国制订的光伏系统并网标准G83/1认证；意大利制订的光伏系统并网标准DK5940认证。在孤岛检测的要求和技术指标上，不同国家相去甚远，如荷兰仅要求进行被动式电压、频率超限检测，德国却细致地规划了主动式检测方法及其测试要求；有的国家认为光伏系统孤岛对继电器的自动重合闸影响不大，因此在标准中允许的检测时间较长(长达5秒)，而有的要求较短，如美国标准为2秒；从电网电力恢复到逆变器重新并网的最短时间间隔方面的规定也相差甚远，北美要求至少滞后5分钟，德国仅要求滞后20秒。

我国于2005年11月发布相关国家标准，即光伏系统并网的技术要求，该标准分别从2006年1月1日和2006年2月1日起实施。标准中对孤岛检测提出的要求包括：

(1)电网失压时，防孤岛效应保护必须在2s内动作，将光伏系统与电网断开；

(2)应至少采用主动与被动孤岛检测方法各一种；

2009年8月颁布的CNCA/CTS 0004-2009《400V以下低压并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法》防孤岛效应保护方案的选取中提到：基于并网逆变器的防孤岛效应保护方案分为主动式防孤岛保护方案和被动式防孤岛保护方案。被动式方案通过检测逆变器交流输出端电压或频率的异常来检测孤岛效应。由于被动式方案的检测范围有限，因此为了满足并网逆变器防孤岛保护安全标准的要求，必须采用主动式方案。主动式方案通过有意地引入扰动信号来监控系统中电压、频率以及阻抗的相应变化，以确定电网的存在与否。主动式防孤岛效应保护方案主要有频率偏移、电流脉冲注入引起的阻抗变动、电力线载波通讯等。被动式防孤岛效应保护方案主要有电压相位跳变、3次电压谐波变动、频率变化率检测、有功功率变动、无功功率变动等。

常规主动孤岛检测法都是向电网中注入一个扰动量，通过扰动量的变化来判断孤岛状态。主动移频式和主动移相式孤岛检测方法对频率和相位产生扰动，这种扰动在光伏并网工作时始终存在，必然影响光伏系统输出电流的质量，使得输出电流畸变率提高。光伏系统并网技术要求〔GB/T 19939-2005〕中要求电流畸变率控制在一定范围之内，即总谐波电流应小于逆变器额定输出的5％，其中奇次谐波的畸变率小于4.0％，偶次谐波的畸变率小于2.0％。

同时逆变器输出电能质量需要满足下列文件中的条款标准：

GB/T 12325电能质量供电电压允许偏差

GB/T 14549电能质量公用电网谐波