[发明专利]适用于并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于新能源并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法，特别涉及用于提高新能源发电的低电压穿越能力的适用于并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法。

背景技术

低电压穿越（LVRT），最早是指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。而随着新能源发电技术的快速发展，尤其是光伏发电技术的迅速发展，使得光伏发电等新能源发电也要提高自身的低电压穿越能力，即低电压穿越的概念也应用到了光伏电站等新能源发电领域。低电压穿越是对并网的新能源发电设备在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。不同国家(和地区)所提出的低电压穿越要求不尽相同。目前在一些新能源发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则，定量地给出了新能源发电系统离网的条件（如最低电压跌落深度和跌落持续时间），只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许新能源发电设备脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。

要提高各种新能源发电系统的低电压穿越能力，首先要做的就是对系统出口侧的电网电压进行快速准确的检测，进而得出是三相电压对称跌落，还是三相电压不对称跌落，如果是不对称跌落还要分出跌落的是哪几相，最后还要检测电压跌落深度和跌落持续时间。传统的低电压检测方法是使用锁相环检测电压的跌落。基于同步参考坐标系的锁相环在得出相角信息的同时，一并得出电网电压的直轴（d轴）分量，根据直轴分量可以得出相应的幅值的信息。基于同步参考坐标系的锁相环的原理图如附图1所示。

基于同步参考坐标系的锁相环技术在电网正常运行情况下可以对电网电压的幅值信息进行实时、准确的提取与检测。而当电网出现各种故障尤其是不对称故障（诸如单相断线、单相短路、两相短路）时，电网电压会出现三相电压幅值不平衡跌落，与此同时跌落相电压可能还会伴随相角的突变，此时上述的幅值检测方法已经不能有效的检测变化的幅值。

针对以上问题，世界范围内已经有一些研究人员提出了几种解决的方法，这些方法主要围绕改进锁相环的功能来实现低电压的快速检测。以下列举两种比较典型的低电压检测方式。

首先介绍第一种方法，如附图2所示，该方法是一种改进的单相锁相环，该锁相环利用三相电压中的单相（A或B或C相）电压构造出两相（αβ）电压，再经过αβ/dq变换后，利用其平方和求得单相电压幅值，与此同时对变换后的q轴电压进行PI调节后，再与标准频率比较，得出该相的相角信息，将其移相四分之一周期，并与得到的幅值相乘后得出该相电压的基波分量，求得的基波分量可以用来构造两相电压，整个系统构成闭环。

其次，是第二种方法，如附图3所示，该方法在基于同步参考坐标系的锁相环的基础上提出了将三相电压分别进行正负序派克变换（d为直轴分量，q为交轴分量）后，得到相互关联的正负序的d轴与q轴分量与相角。与此同时，将正负序的d轴与q轴分量根据相关公式进行相互解耦，即可得到准确的正负序的d轴与q轴分量，进而可以得出三相正序与负序电压的幅值与相角信息，从而分析三相电压的跌落深度与跌落时间。