[发明专利]一种基于SVG的分布式光伏发电系统过/欠频反孤岛装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种反孤岛装置，具体涉及一种基于SVG的分布式光伏发电系统过/欠频反孤岛装置。

背景技术

分布式光伏发电与现有电力系统结合，形成一个高效、灵活的电力系统，可提高整个社会的能源利用效率，提高供电的稳定性、可靠性。但同时分布式发电也给电力系统带来许多新问题，孤岛效应就是其中之一。孤岛效应是指当电网由于电气故障、误操作或自然因素等原因中断供电时，分布式发电系统未能检测出停电状态而脱离电网，仍向周围的负载供电，从而形成一个不受电网控制的自给供电孤岛。分布式发电处于孤岛运行状态时会出现严重的后果，如孤岛中电压和频率无法控制、在此并入电网不同步、线路带电还会对线路维修人员造成危险。

目前国内外还没有双重防孤岛的装置，即在已有反孤岛装置失效的情况下启动备用反孤岛装置，此备用反孤岛装置起双重作用，正常时一种作用，孤岛情况下起反孤岛的作用。在分布式光伏发电系统中，采用功能上起到类似过/欠频反孤岛装置作用的方案有远程孤岛检测和本地孤岛检测。

远程孤岛检测方法的实现技术：传输断路器跳闸信号、电力线载波通信等。

(1)传输断路器跳闸信号孤岛检测

该技术是监控所有分布式发电系统与电网之间的断路器和自动重合闸的状态，一旦发现某个开关操作使变电站母线断路，通过中央处理算法确定孤岛范围，然后给光伏逆变器发出停止输出信号。对于拓扑结构固定，自动重合闸数量有限的变电站，每个自动重合闸的信号可以避开中央处理算法，直接传送给光伏发电系统。

该技术的主要缺点是需要通信支持，对于无线电话和电话线覆盖不到的地方，采用此方法的费用将非常高。而且对于多重网络拓扑，需要一个中央算法处理，当拓扑结构发生变化时，算法也需要更新配电网拓扑信息。

(2)电力线载波通信的孤岛检测

该技术采用输电线传输信号。光伏逆变器上装设信号探测器，电网端装设信号发生器。当电网端的信号通过电力线不断给配电线路发送信号，如果逆变器端检测不到该信号，说明电网已经断开，光伏系统处于孤岛状态。

该技术的主要缺点是由于电力载波通道的有限性使得通信信号的选取困难，不易被电网公司采用。而且使用的设备昂贵，小范围使用会受到限制。

孤岛检测即为基于逆变器的孤岛检测，分为无源孤岛检测和有源孤岛检测。

(a)无源孤岛检测

无源检测方法是通过直接检测公共连接点的电压和并网电流等电气状态和指标，来判断孤岛现象发生。

该方法的主要缺点是检测盲区大，一般只有在光伏逆变器输出功率与负载功率不匹配程度较大时才能发挥作用。

(b)有源孤岛检测

有源孤岛检测是向公共耦合点注入干扰信号，通过主动改变该处的参数，来判断孤岛效应是否发生。该方法的检测效率相对被动检测要高，检测盲区相对较小

该方法的主要缺点是会给电网注入谐波，影响电能质量。而且在某些特定情况下，该方法会失效：系统输出功率与负载功率很接近相等，使得公共耦合点的参数变化很小，达不到设定的阈值；RLC并联负载谐振频率与电网频率一致时；负载的品质因数要求较高时。

即使是在一些改进的主动式孤岛检测中，也会存在检测盲区或其他的问题。

根据上述分析，分布式光伏并网系统发生孤岛效应时，一套方案尽管能很大程度上检测出孤岛，但也不能全面检测出所有孤岛隐患。

静止无功发生器(Static Var Generator，SVG)又称高压动态无功补偿发生装置，或静止同步补偿器。是指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。SVG是目前无功功率控制领域内的最佳方案。相对于传统的调相机、电容器电抗器、以晶闸管控制电抗器TCR为主要代表的传统SVC等方式，SVG有着无可比拟的优势。

凡是安装有低压变压器地方及大型用电设备旁边都应该配备无功补偿装置(这是国家电力部门的规定)，特别是那些功率因数较低的工矿、企业、居民区必须安装。大型异步电机、变压器、电焊机、冲床、车床群、空压机、压力机、吊车、冶炼、轧钢、轧铝、大型交换机、电灌设备、电气机车等尤其需要。居民区除白炽灯照明外，空调、冷冻机等也都是无功功率不可忽视的耗用对象。农村用电状况比较恶劣，多数地区供电不足，电压波动很大，功率因数尤其低，加装补偿设备是改善供电状况、提高电能利用率的有效措施。

发明内容