检测孤岛效应的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种检测孤岛效应的方法及装置，方法包括：根据被测电网当前逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到多次谐波的阻抗；根据所述多次谐波的阻抗中各谐波的阻抗与预设的第一组谐波中对应的谐波的阻抗范围之间的关联程度，判断当前所述被测电网是否发生孤岛效应，所述预设的第一组谐波与所述多次谐波相对应，所述预设的第一组谐波为所述被测电网发生孤岛效应时输出端产生的多次谐波。上述方法无需通过电压和频率变化判断电网是否发生孤岛效应，从而解决了现有检测孤岛效应的方法存在的误判和无法检出的问题，提高了孤岛效应的检测准确性。
【专利说明】检测孤岛效应的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源技术，尤其涉及一种检测孤岛效应的方法及装置。
【背景技术】
[0002]光伏发电、风力发电、燃料电池发电等并网发电系统中，当电网供电过程中因故障事故或停电维修而跳脱时，未能即时检测出停电状态而将自身切离市电网络，形成由分布电站并网发电系统和周围的负载组成的一个自给供电的孤岛，即孤岛效应。
[0003]由于孤岛一旦产生将会危及电网输电线路上维修人员的安全，影响配电系统上的保护开关的动作程序，冲击电网保护装置等，因此对于一个并网系统必须能够进行孤岛效应检测。
[0004]孤岛效应检测方法主要分为被动式和主动式两种。
[0005]现有的被动式孤岛检测方法，通过检测逆变器的输出是否偏离并网标准规定的电压、频率或相位变化范围，判断孤岛效应是否发生。其中，并网标准规定的电压、频率或相位变化范围即现有的被动式孤岛检测方法中的阈值，一旦超过阈值，便认为有孤岛效应发生。
[0006]但是，一方面，由于电网正常的波动也会使电压和频率的变化超过阈值，如果采用上述现有的被动式孤岛检测方法，就会导致误判；另一方面，当孤岛效应发生时，逆变器公用接入点(PCC)的电压和频率的变化可能达不到上述阈值，如果采用上述现有的被动式孤岛检测方法，则无法检测出孤岛效应。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提出一种检测孤岛效应的方法及装置，以解决现有检测孤岛效应的方法存在的误判和无法检出的问题。
[0008]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0009]一种检测孤岛效应的方法，包括:
[0010]根据被测电网当前逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到多次谐波的阻抗；
[0011]根据所述多次谐波的阻抗中各谐波的阻抗与预设的第一组谐波中对应的谐波的阻抗范围之间的关联程度，判断当前所述被测电网是否发生孤岛效应，所述预设的第一组谐波与所述多次谐波相对应，所述预设的第一组谐波为所述被测电网发生孤岛效应时输出端产生的多次谐波。
[0012]一种检测孤岛效应的装置，包括:
[0013]阻抗检测单元，用于根据被测电网当前逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到多次谐波的阻抗；
[0014]判断单元，用于根据所述多次谐波的阻抗中各谐波的阻抗与预设的第一组谐波中对应的谐波的阻抗范围之间的关联程度，判断当前所述被测电网是否发生孤岛效应，所述预设的第一组谐波与所述多次谐波相对应，所述预设的第一组谐波为所述被测电网发生孤岛效应时逆变器交流输出端产生的多次谐波。
[0015]上述检测孤岛效应的方法及装置通过根据所述多次谐波的阻抗中各谐波的阻抗与预设的第一组谐波中对应的谐波的阻抗范围之间的关联程度，判断当前所述被测电网是否发生孤岛效应而无需通过电压和频率变化判断电网是否发生孤岛效应，从而解决了现有检测孤岛效应的方法存在的误判和无法检出的问题，提高了孤岛效应的检测准确性.并且，采用本发明上述方案可以缩短检测时间，提高了检测效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明实施例提供的一种检测孤岛效应的方法的流程图；
[0017]图2
[0018]为本发明实施例提供的检测孤岛效应的方法应用的电路仿真图；
[0019]图3为本发明实施例提供的检测孤岛效应的方法中电网发生孤岛效应时逆变器交流输出端的电流电压波形图；
[0020]图4为本发明实施例提供的检测孤岛效应的方法应用的电路的孤岛发生信号仿真图；
[0021]图5为本发明实施例提供的检测孤岛效应的方法应用的电路仿真中孤岛检测模块输出的孤岛检测信号图；
[0022]图6为本发明实施例提供的一种检测孤岛效应的装置的结构示意图；
[0023]图7为本发明实施例提供的另一种检测孤岛效应的装置的应用示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0025]图1为本发明实施例提供的一种检测孤岛效应的方法的流程图。如图1所示，检测孤岛效应的方法包括:步骤11至步骤13。
[0026]在步骤11中，根据被测电网当前逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到多次谐波的阻抗，以作为被测电网是否发生孤岛效应的依据。
[0027]例如，根据被测电网当前逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到2次谐波的阻抗至11次谐波的阻抗，共10个阻抗。再例如，根据被测电网当前逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到2次谐波至12次谐波中的偶次谐波的阻抗，共6个阻抗。
[0028]又如，根据被测电网当前逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到多次谐波的阻抗，可包括:
[0029]根据被测电网当前逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到多个奇次谐波的阻抗。
[0030]例如，根据当前逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到3次谐波至13次谐波中的奇次谐波的阻抗，共6个阻抗。
[0031]在步骤12中，根据所述多次谐波的阻抗中各谐波的阻抗与预设的第一组谐波中对应的谐波的阻抗范围之间的关联程度，判断当前所述被测电网是否发生孤岛效应，所述预设的第一组谐波与所述多次谐波相对应，所述预设的第一组谐波为所述被测电网发生孤岛效应时逆变器交流输出端产生的多次谐波。[0032]其中，预设的第一组谐波中各谐波的阻抗范围，可以预先通过对逆变器和电网模型进行模拟，搭建被测电网的仿真平台。在仿真平台中模拟电网发生孤岛效应的情况下对多组RLC负载进行训练，得到每组RLC负载下的多次谐波的阻抗，从而得到每个谐波对应的一组阻抗值，也就得到了每个谐波的阻抗范围。例如，有5组RLC负载R1L1C1、R2L2C2、R3L3C3、R4L4C4和R5L5C5，通过搭建的仿真平台得到表1所示的各次谐波的阻抗。
[0033]表1
[0034]
【权利要求】
1.一种检测孤岛效应的方法，其特征在于，包括: 根据被测电网当前逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到多次谐波的阻抗； 根据所述多次谐波的阻抗中各谐波的阻抗与预设的第一组谐波中对应的谐波的阻抗范围之间的关联程度，判断当前所述被测电网是否发生孤岛效应，所述预设的第一组谐波与所述多次谐波相对应，所述预设的第一组谐波为所述被测电网发生孤岛效应时逆变器交流输出端产生的多次谐波。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多次谐波的阻抗中各谐波的阻抗与预设的第一组谐波中对应的谐波的阻抗范围之间的关联程度，判断当前所述被测电网是否发生孤岛效应，，包括: 将得到的所述多次谐波的阻抗与所述预设的第一组谐波的阻抗范围进行关联，得到第一关联集合，所述第一关联集合为所述多次谐波的阻抗与所述预设的第一组谐波的阻抗范围之间的关联值的集合； 将得到的所述多次谐波的阻抗与预设的第二组谐波的阻抗范围进行关联，得到第二关联集合，所述预设的第二组谐波与所述多次谐波相对应，所述预设的第二组谐波为所述被测电网未发生孤岛效应时逆变器交流输出端产生的多次谐波；所述第二关联集合为所述多次谐波的阻抗与所述预设的第二组谐波的阻抗范围之间的关联值的集合； 根据所述多次谐波的阻抗的权重及得到的所述第一关联集合和所述第二关联集合，判断当前所述被测电网是否发生孤岛效应。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述多次谐波的阻抗的权重及得到的所述第一关联集合和所述第二关联集合，判断当前所述被测电网是否发生孤岛效应，包括:` 将所述多次谐波的阻抗的权重分别与所述第一关联集合和所述第二关联集合相乘，得到第一乘积集合和第二乘积集合，所述第一乘积集合为所述多次谐波的阻抗的权重与所述第一关联集合相乘之后得到的乘积的集合，所述第二乘积集合为所述多次谐波的阻抗的权重与所述第二关联集合相乘之后得到的乘积的集合； 当所述第一乘积集合中的所有乘积之和大于所述第二乘积集合中的所有乘积之和时，判定当前所述被测电网发生孤岛效应；当所述第一乘积集合中的所有乘积之和小于所述第二乘积集合中的所有乘积之和时，判定当前所述被测电网未发生孤岛效应。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多次谐波的阻抗中各谐波的阻抗与预设的第一组谐波中对应的谐波的阻抗范围之间的关联程度，判断当前所述被测电网是否发生孤岛效应，包括: 当第一谐波的阻抗的值在所述第一谐波的预设阻抗范围之内时，判定当前所述被测电网发生孤岛效应；所述第一谐波的阻抗为所述多次谐波中的一个谐波，所述预设阻抗范围为所述预设的第一组谐波中与所述第一谐波对应的阻抗范围；所述第一谐波的预设阻抗范围与预设的第二组谐波中所述第一谐波对应的阻抗范围的重叠度为O ;所述预设的第二组谐波与所述多次谐波相对应，所述预设的第二组谐波为所述被测电网未发生孤岛效应时逆变器交流输出端产生的多次谐波； 当所述第一谐波的阻抗的值在所述第一谐波的预设阻抗范围之外时，判定当前所述被测电网未发生孤岛效应。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，根据逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到多次谐波的阻抗，包括: 根据逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到多个奇次谐波的阻抗。
6.一种检测孤岛效应的装置，其特征在于，包括: 阻抗检测单元，用于根据被测电网当前逆变器交流输出端输出的电压值和电流值，得到多次谐波的阻抗； 识别单元，用于根据所述多次谐波的阻抗中各谐波的阻抗与预设的第一组谐波中对应的谐波的阻抗范围之间的关联程度，判断当前所述被测电网是否发生孤岛效应，所述预设的第一组谐波与所述多次谐波相对应，所述预设的第一组谐波为所述被测电网发生孤岛效应时逆变器交流输出端产生的多次谐波。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述识别单元包括: 第一关联子单元，用于将所述阻抗检测单元得到的所述多次谐波的阻抗与预设的第一组谐波的阻抗范围进行关联，得到第一关联集合，所述第一关联集合为所述多次谐波的阻抗与所述预设的第一组谐波的阻抗范围之间的关联值的集合； 第二关联子单元，用于将所述阻抗检测单元得到的所述多次谐波的阻抗与预设的第二组谐波的阻抗范围进行关联，得到第二关联集合，所述预设的第二组谐波与所述多次谐波相对应，所述预设的第二组谐波为所述被测电网未发生孤岛效应时逆变器交流输出端产生的多次谐波；所述第二关联集合为所述多次谐波的阻抗与所述预设的第二组谐波的阻抗范围之间的关联值的集合； 判断子单元，用于根据所述多次谐波的阻抗的权重及得到的所述第一关联集合和所述第二关联集合，判断所当前所述被测电网是否发生孤岛效应。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判断子单元具体用于: 将所述多次谐波的阻抗的权重分别与所述第一关联集合和所述第二关联集合相乘，得到第一乘积集合和第二乘积集合，所述第一乘积集合为所述多次谐波的阻抗的权重与所述第一关联集合相乘之后得到的乘积的集合，所述第二乘积集合为所述多次谐波的阻抗的权重与所述第二关联集合相乘之后得到的乘积的集合； 当所述第一乘积集合中的所有乘积之和大于所述第二乘积集合中的所有乘积之和时，判定当前所述被测电网发生孤岛效应；当所述第一乘积集合中的所有乘积之和小于所述第二乘积集合中的所有乘积之和时，判定当前所述被测电网未发生孤岛效应。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述识别单元具体用于: 当第一谐波的阻抗的值在所述第一谐波的预设阻抗范围之内时，判定当前所述被测电网发生孤岛效应；所述第一谐波的阻抗为所述多次谐波中的一个谐波，所述预设阻抗范围为所述预设的第一组谐波中与所述第一谐波对应的阻抗范围；所述第一谐波的预设阻抗范围与预设的第二组谐波中所述第一谐波对应的阻抗范围的重叠度为O ;所述预设的第二组谐波与所述多次谐波相对应，所述预设的第二组谐波为所述被测电网未发生孤岛效应时逆变器交流输出端产生的多次谐波； 当所述第一谐波的阻抗的值在所述第一谐波的预设阻抗范围之外时，判定当前所述被测电网未发生孤岛效应。
10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，所述阻抗检测单元具体用于:根据逆变器交流输出端输出`的电压值和电流值，得到多个奇次谐波的阻抗。
【文档编号】G01R31/00GK103675562SQ201310752666
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】苏建徽, 孙博, 徐海波, 汪海宁 申请人:广东易事特电源股份有限公司