[发明专利]适用于集群分布式光伏系统的孤岛检测方法

摘要

本发明提供了一种适用于集群分布式光伏系统的孤岛检测方法，集群分布式光伏系统包括多组分布式光伏发电设备以及后台监控；首先接受后台监控有关孤岛跳闸信号请求；然后测量分布式光伏系统公共连接点处的电能质量是否满足孤岛描述；最后根据电能质量水平选定主动扰动判据，检测输出有功或无功功率的变化、公共连接点处电压或频率的变化或者负荷吸收有功和无功、负荷电压的变化来判断孤岛状态；根据指标是否大于设定的阈值确定系统是否发生孤岛状态。本发明引入多判据，消除了集群分布式光伏系统不稳定时造成并网系统误报孤岛情形的发生，避免引起光伏发电系统的故障误判。采用三级逻辑防护孤岛状态，增加了孤岛状态判断的冗余度，可配置的灵活度。

主权项

1.适用于集群分布式光伏系统的孤岛检测方法，所述集群分布式光伏系统包括多组分布式光伏发电设备以及后台监控；其特征是：步骤一，首先直接接受后台监控有关孤岛跳闸信号请求；步骤二，测量分布式光伏系统公共连接点处的电能质量是否满足孤岛描述；步骤三，根据电能质量水平选定主动扰动判据，检测输出有功或无功功率的变化、公共连接点处电压或频率的变化，或者负荷吸收有功和无功、负荷电压的变化来判断孤岛状态；根据指标是否大于设定的阈值来确定系统是否发生孤岛状态；其中，步骤一中，集群分布式光伏发电设备组成一个区域性通讯系统和能量交互系统，集群内部每台光伏发电设备独立运行，且受后台监控；系统后台开放孤岛保护权限，主动对分布式光伏发电设备发出干预信号，或者由维护人员主动控制孤岛保护，提前关闭光伏发电设备，防止孤岛保护引起不可控的脉冲性冲击；分布式光伏设备通过后台通信监控系统，主动检测电网主动的干预信号或被动的跳闸信号，即时响应跳闸；其中，步骤二中，利用分布式光伏发电设备的硬件结构，检测公共连接点处电能质量是否满足国标，然后响应孤岛效应保护措施；基于独立的分布式光伏发电设备包括：依次连接的逆变单元、滤波器、断路器，滤波器的输出再依次连接检测单元、控制器，控制器的输出连接逆变单元的控制端；光伏电池板通过逆变单元、滤波器、断路器，将光伏能量转换为与电网匹配的电能形式；借助逆变单元利用PWM变换，将光伏电池板直流电转换为交流电，经滤波器变换为工频交流电；分布式光伏发电设备具有独立的断路器，在设备检测到孤岛运行时能够提供脱扣或短路保护；所述检测单元用于检测公共连接点处的电压、电流、频率分量，所述控制器计算、存储数据，利用智能算法控制分布式光伏发电设备运行，同时与后台通讯，上传本地工作状况，同时接受后台控制命令；其中，步骤三中，为防止分布式电源输出功率与本地负荷需求功率相平衡，需要通过主动扰动进行判断孤岛状态；系统检测公共连接点处电压值、电流值、电压相位变化或频率变化，利用傅里叶变换，经过d‑q坐标变换将交流控制量变换为直流控制量，然后将数据存储在本地存储单元，同时调用扰动算法：系统首先通过直接测量分布式电源输出有功或无功功率的变化、公共连接点处电压或频率的变化，来判断孤岛状态；孤岛后的公共连接点处电压和频率都会发生变化，且不匹配程度越大，电压和频率变化越大；根据指标是否大于设定的阈值来确定系统是否发生孤岛状态；若实际检测到孤岛现象，重新启动学习算法用来确认阈值的合理性；其中，电能质量评价以换算后的加权平均值作为评价标准，同时设置约束条件，突变大的量需要再增加不可靠系数值，以最小值作为稳态，优先作为扰动选择量；首先，利用采样电路，采集PCC处的电压分量U、电流分量I、频率分量f，利用傅里叶变换分解，求出基波电压U_n、基波电流I_n，并计算电压偏差电流偏差谐波含量U_THD,I_THD，频率偏差提出如下定义：电压稳定性评价τU＝δU×k1+UTHD×k2电流稳定性评价τ1＝δI×k3＋ITHD×k4频率稳定性评价τf＝δf×k5功率稳定性评价其中，{k1，k2，k3，k4，k5}为评价系数，{k1，k2，k3，k4，k5}的符号跟随乘积项；评价系数{k1，k2，k3，k4，k5}调试及取值确定方法，在调试初期按照如下两步进行：第一步，电压、电流偏差及谐波分量取国标规定电压、电流、频率电能质量限制值，作为常量带入稳定性评价公式，同时令第二步，令稳定性评价取值相互相等，求取出系数{k1，k2，k3，k4，k5}；最后，计算20个周波稳定性评价τU，τI，τf，τs，对每个稳定性评价量求取平均值，选择最小稳定性评价量作为稳定运行量，该稳定运行量作为主动扰动量进入控制流程；系统以稳定的电能质量作为扰动量，分别为电压△u，电流△i，频率△f，同时该扰动量作为扰动算法选择依据；扰动量为电压时，对应锁相环控制算法或Sandia电压偏移检测法，使电压的相位产生偏移，从而检测孤岛效应；扰动量为电流时，对应无功功率扰动算法，通过测量电压和频率的变化来检测孤岛效应；扰动量为频率时，对应频率突变算法，频率按照预先设置的模式振动，通过检测频率的变化是否符合预先设置来检测孤岛效应。