[发明专利]一种带有接地变压器单相断电的检测方法

说明书

本发明涉及一种带有接地变压器单相断电的检测方法，由所述接地变压器组成的发电系统包括所述接地变压器、MVT、断电装置，接地变压器、并网逆变器和断电装置接入MVT的低压侧，MVT的高压侧接断电装置后并入电网。本发明解决了传统防孤岛AI算法在含接地变压器系统的电网单相断电时并网逆变器无法保护或保护后重复连接问题，完善和丰富了AI算法内容，减小了新能源并网发电运行风险，提高了系统安全运行的可靠性。可在三相并网光伏逆变系统、风力发电并网系统、储能系统等领域得到广泛应用。

技术领域

本发明应用于新能源并网发电技术领域，特别针对含接地变压器GT(GroundingTranformer)，中压变压器MVT(Medium Voltage Transformer)和并网逆变器组成的分布式发电系统，通过对电网电压总谐波THDv(Voltage Total Harmonic Distortion)变化识别电网是否发生单相断电。

背景技术

三相四线制配电系统广泛应用于办公大楼、大型商厦以及现代化工厂，这些建筑中存在大量计算机、办公自动化设备、变频空调、大型显示屏幕、不间断电源等非线性用电设备。大部分设备工作时都会在电网中产生大量的谐波，从而对电力系统造成污染。调查发现，这些非线性设备存在大量的零序性3次谐波电流。由于其三相电流幅值大小、初始相位均相同，在中性线上产生叠加会产生诸如中性线过载、过热甚至火灾事故，以及产生电磁干扰、影响供电电压质量、降低功率因数、降低变压器及电器设备的使用寿命等问题。

接地变压器可以很好地解决以上零序性3次谐波问题，具有成本低、高可靠性、电路简单无复杂控制、无容性器件、不会与系统产生谐振等优点。目前，在国外已有广泛应用，国内也有部分电网公司、供电公司、高校等使用和研究此类产品。但接地变压器与并网逆变器在一起工作时，当配电网(如Delta–Wye和Wye-Wye型MVT)三相中某一相断电时，并网逆变器因无别识别断电会会继续向电网输送能量(如图1所示)，增加电网检修、设备安装等相关人员触电安全事故概率以及影响配电系统上的保护开关动作程序。

如图1所示的典型的GT,MVT和并网逆变器组成的发电系统包括并网逆变器INVERTER，本地负载Local Load，接地变压器，中压变压器，并网逆变器，断电装置KK1、KK2。并网逆变器的工作原理是将太阳能、风能等产生的电转化成交流电通过接地变压器、MVT等馈送给交流电网。并网逆变器在正常情况下工作时，KK1和KK2均处于闭合状态，但并网逆变器在实际并网过程，KK1或者KK2因检修或故障等原因，可能会断开，并网逆变器馈入电网的能量会跟本地负载形成不稳定的电压和频率，如同一个孤岛，因此并网逆变器需要有防孤岛AI算法对这种状况进行识别。如果没有接地变压器，传统AI算法会立即识别出电网存在断相问题，并网逆变器停止向电网馈电。但是有了接地变压器后，在单相断电后，另外正常的两相电压会由接地变压器磁场，在故障相耦合形成一个很强的电压，因此并网逆变器并网端口的电网电压频率、幅值、相位均不发生变化，这样导致传统AI算法失灵。而且即便是识别出这种故障能够及时脱网，但脱网状态的逆变器侦测到的电网电压依旧在正常范围，逆变器会重新反复并网并会向故障电网馈入能量，因而这是不彻底的孤岛侦测算法，对电网设备和操作人员会带来严重安全风险。

传统AI算法主要由以下几种方法：

第一种方法：被动的检测公共耦合点的电压电流等电参量变化，通过检测电网电压的过欠压、过欠频实现。但是，当负载等效为RLC负载时，发生孤岛后，逆变器所采到的电网电压及频率由负载决定。电压和频率在逆变器输出有功功率和无功功率完全匹配的情况下，负载的谐振频率为50Hz。如果不施加扰动，电压和频率与电网断开前后没有发生变化，这样将不会触发过欠压、过欠频保护，检测不出是否形成了孤岛。