一种基于频率反馈扰动的孤岛检测方法与装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于频率反馈扰动的孤岛检测方法与装置，包括：初步判断步骤：检测电网参数，初步判断是否进入孤岛状态；扰动步骤：若进入孤岛状态，则锁相环输出的频率与电网频率的频率差通过PI控制器进行调节，作为无功电流输入参考值iq*+输出到无功电流控制环节；再次判断步骤：再次检测电网参数，判断是否真正发生孤岛效应。本发明将被动式孤岛检测与主动式孤岛检测相结合，能够减小逆变器检测盲区，能准确、快速地检测到孤岛现象的发生；而且方法本身不存在人为的频率、相位等扰动，也不向电网引入谐波，降低了孤岛检测算法对逆变器输出电流总谐波含有量影响。
【专利说明】一种基于频率反馈扰动的孤岛检测方法与装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于频率反馈扰动的孤岛检测方法与装置。
【背景技术】
[0002] 随着全球资源环境的压力不断增大，节能减排、资源节约已经成为世界经济发展 的趋势，以发展绿色经济和强化节能减排为重点，加快建设资源节约型、环境友好型社会" 的目标上。电能作为一种广泛使用的能源，其应用己深入到工业生产、社会和人民生活的方 方面面。目前以新能源组成的发电系统以风力、太阳能并网发电为代表；若此配网中存在着 并网式发电系统，则分布式电源会继续向与电网断开的配网供电，此种现象为〃孤岛效应 "，孤岛运行会给电网、用户、人身安全带来极大危害。
[0003] 孤岛检测方法，主要分为被动式检测和主动式检测方法。
[0004] 被动式检测方法检测逆变器与电网间的公共点处电压的异常现象（如过/欠压、 过/欠频），容易漏检。主动式检测，如扰动检测，通过人为增加扰动，能够克服检测盲区，但 是由于人为的扰动，会增加系统谐波，影响电能质量。
[0005] 孤岛检测方法的发展方向是如何减小检测盲区，并且降低对电能质量的影响。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种基于频率反馈扰动的孤岛检测方法与装置，能够减小检 测盲区，并且同时最大限度的降低对电能质量的影响。
[0007] 为实现上述目的，本发明的方案包括：
[0008] -种基于频率反馈扰动的孤岛检测方法，步骤如下：
[0009] 1)初步判断步骤：检测电网参数，初步判断是否进入孤岛状态；
[0010] 2)扰动步骤：若进入孤岛状态，则锁相环输出的频率与电网频率的频率差通过PI 控制器进行调节，作为无功电流输入参考值i<；+输出到无功电流控制环节；
[0011] 3)再次判断步骤：再次检测电网参数，判断是否真正发生孤岛效应。
[0012] 步骤1)、3)中所述电网参数包括电网频率、相位、电压。
[0013] 步骤1)中通过锁相环检测电网频率，若电网频率超出设定阈值，则判断进入孤岛 状态；步骤3)中判断电网频率或相位若超出保护限值，则判断发生孤岛效应。
[0014] 一种基于频率反馈扰动的孤岛检测装置，模块如下：
[0015] 1)初步判断模块：检测电网参数，初步判断是否进入孤岛状态；
[0016] 2)扰动模块：若进入孤岛状态，则锁相环输出的频率与电网频率的频率差通过PI 控制器进行调节，作为无功电流输入参考值i<；+输出到无功电流控制环节；
[0017] 3)再次判断模块：再次检测电网参数，判断是否真正发生孤岛效应。
[0018] 模块1)、3)中所述电网参数包括电网频率、相位、电压。
[0019] 模块1)中通过锁相环检测电网频率，若电网频率超出设定阈值，则判断进入孤岛 状态；模块3)中判断电网频率或相位若超出保护限值，则判断发生孤岛效应。
[0020] 本发明将被动式孤岛检测与主动式孤岛检测相结合，能够减小逆变器检测盲区， 很好地解决了负载性质与斩波率极性对孤岛检测时间的影响，能准确、快速地检测到孤岛 现象的发生，缩短孤岛检测的时间；而且方法本身不存在人为的频率、相位等扰动，也不向 电网引入谐波，降低了孤岛检测算法对逆变器输出电流总谐波含有量影响。该方法适合多 台逆变器并联运行时孤岛检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是实施例的基于旋转变换的光伏逆变器正常运行状态控制框图；
[0022] 图2是实施例的基于旋转变换的光伏逆变器在孤岛检测状态控制框图；
[0023] 图3是实施例的逆变器控制方式切换流程示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0025] 本发明的方法适用于逆变器接口并网系统，具体的，如图1给出了一种基于旋转 变换的光伏逆变器控制框图，以此系统为实施例对本发明进行具体介绍。
[0026] 该系统光伏PV阵列通过三相全桥逆变器输出连接到并网点。ila，ilb，h。为逆变器 输出端三相电流；e a、eb、e。为网侧电压，用于输入到PLL锁相环输出相位Θ，用于ila，i lb， ilc三相电流的三相坐标系到两相静止坐标系旋转变换，实现有功电流与无功电流的独立控 制，最终输出S a、Sb、S。调制波用于逆变器各桥臂触发控制。无功电流控制环节中，无功电流 输入参考值i<；+为零。图中涉及的其他结构功能不再赘述。
[0027] 孤岛检测的方法包括步骤如下：
[0028] 1)首先，检测电网频率，判断其与标准电网频率（50Hz)的频率差是否超过设定阈 值（如图3孤岛检测值）。该步骤属于被动式孤岛检测，目的是对是否进入孤岛状态进行初 步判断，如果初步判断进入了孤岛状态，则如图2、图3,孤岛检测算法使能，进行步骤2)的 孤岛检测以确认是否发生真正发生孤岛。初步判断不需要十分精确，可以适当选取孤岛检 测值以保证盲区检测。
[0029] 2)锁相环输出的频率与电网频率的频率差通过PI控制器进行调节，作为无功电 流输入参考值i<；+输出到无功电流控制环节。该步骤属于主动式孤岛检测的步骤，频率差 通过PI控制器作为一种扰动输入到无功电流控制环节，如果真正发生孤岛，由于PI控制器 对直流量具有无穷大增益，频率差通过PI控制器将不断的累加，最终达到所需要的扰动无 功电流值；如果并没有真正发生孤岛，即电网掉电或故障，则由于电网的硬特性，扰动不足 以改变逆变器输出。
[0030] 3)再次检测电网频率是否超出保护限值，判断是否发生孤岛效应。
[0031] 步骤1)、步骤3)中通过检测电网频率进行判断，做为其他实施方式，也可以采用 其它电气参数，如电压、相位等被动式检测常用的参数。
[0032] 以上过程中的一些细节：通过公式（1)将三相电流经实现三相旋转坐标系到两相 静止坐标系旋转变换，实现有功电流与无功电流的独立控制；
【权利要求】
1. 一种基于频率反馈扰动的孤岛检测方法，其特征在于，步骤如下： 1) 初步判断步骤：检测电网参数，初步判断是否进入孤岛状态； 2) 扰动步骤：若进入孤岛状态，则锁相环输出的频率与电网频率的频率差通过PI控制 器进行调节，作为无功电流输入参考值G+输出到无功电流控制环节； 3) 再次判断步骤：再次检测电网参数，判断是否真正发生孤岛效应。
2. 根据权利要求1所述的一种基于频率反馈扰动的孤岛检测方法，其特征在于，步骤 1)、3)中所述电网参数包括电网频率、相位、电压。
3. 根据权利要求2所述的一种基于频率反馈扰动的孤岛检测方法，其特征在于，步骤 1)中通过锁相环检测电网频率，若电网频率超出设定阈值，则判断进入孤岛状态；步骤3) 中判断电网频率或相位若超出保护限值，则判断发生孤岛效应。
4. 一种基于频率反馈扰动的孤岛检测装置，其特征在于，模块如下： 1) 初步判断模块：检测电网参数，初步判断是否进入孤岛状态； 2) 扰动模块：若进入孤岛状态，则锁相环输出的频率与电网频率的频率差通过PI控制 器进行调节，作为无功电流输入参考值G+输出到无功电流控制环节； 3) 再次判断模块：再次检测电网参数，判断是否真正发生孤岛效应。
5. 根据权利要求4所述的一种基于频率反馈扰动的孤岛检测装置，其特征在于，模块 1)、3)中所述电网参数包括电网频率、相位、电压。
6. 根据权利要求5所述的一种基于频率反馈扰动的孤岛检测装置，其特征在于，模块 1)中通过锁相环检测电网频率，若电网频率超出设定阈值，则判断进入孤岛状态；模块3) 中判断电网频率或相位若超出保护限值，则判断发生孤岛效应。
【文档编号】G01R31/08GK104111406SQ201410290982
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】陈北海, 刘刚, 梁燕, 孙健, 芦开平, 李建伟, 黄小有, 郭寅远, 高志军 申请人:许继电气股份有限公司