器的磁滞现象及其非线性特性，将使得变压器的电压响应产生失真，从而增加了逆变器输出端电压113的谐波含量。本方法通过监测150Hz、250Hz、350Hz的特定频率信号在正常并网运行和孤岛运行时所表现的差异实现了孤岛运行状态的检测。具体步骤如下:
[0058]首先，利用20毫秒的滑动数据窗，计算并网逆变器端电压中150Hz、250Hz、350Hz电压突变量的绝对值I A U31、I Δ U51、I Δ U710
[0059]设定的整定值Usetl、Uset2、Uset3 分别取为 0.0OlUh0.00121^0.00051^
[0060]根据突变量的绝对值IΔ U31、I Δ U51、I Δ U71的大小判断是否发生孤岛，判据如下:
[0061](I)当 I AU31、AU51、I AU7I 分别小于等于整定值 Usetl、Uset2、Uset3(2)当 I Δ U31 >Usetl或I AU5|>Uset2或AU7|>Uset3且持续了一段时间时，则孤岛发生。
[0062]图1为分布式发电系统的孤岛效应示意图；
[0063]图2为孤岛效应保护逻辑图
[0064]500kW并网光伏发电系统仿真模型主电路如图3所示，PV阵列两个输入参数分别为光照和温度，其基准值为1000W/平方米，25摄氏度。逆变模块选取IGBT三相全桥逆变电路，输出电压为270V(线电压)，输出电流1000A，实际输出功率为468kW。本地负载采用三角形接法的RLC并联电路进行仿真(此时处于孤岛最严重的情况)，品质因数取为I，R=0.4673 Q，L= 0.0014857H，C = 6812uF。经由两级升压变压器将电压等级升至IlOkV馈送至电网。
[0065]如图4(a)和图4(b)分别代表光伏并网逆变器输出电压(kV)、输出电流(kA)。系统运行时间为1.2s，孤岛故障发生在t = I s时刻，持续时间0.1 s。由图4可知，在正常运行状态及孤岛运行状态时，系统的运行参数基本没有发生改变，说明此时处于孤岛最严重的情况。应用本发明进行检测，其中采样频率为21kHz，采样时间为0.2s(0.9-1.1s)，各特征量的仿真波形图如图5所不:图5(a)为150Hz电压故障分量波形图:图5(b)为250Hz电压故障分量波形图；图5(c)为350Hz电压故障分量波形图。在正常并网运行状态时，各次谐波电压故障分量基本为0，当发生孤岛故障时，150Hz、250Hz电压故障分量中ABC三相均大于整定值且持续时间大于40毫秒，350Hz电压故障分量中AB两相大于整定值且持续时间大于40毫秒，与设定的条件一致，孤岛检测成功。
[0066]图6为单相断路故障情况下，应用本发明的孤岛检测各特征量波形图:图6(a)为150Hz电压故障分量波形图:图6(b)为250Hz电压故障分量波形图；图6(c)为350Hz电压故障分量波形图。在正常并网运行状态时，各次谐波电压故障分量基本为O，当发生孤岛故障时，150Hz、250Hz电压故障分量中A相大于整定值且持续时间大于40毫秒，350Hz电压故障分量中ABC三相均大于整定值且持续时间大于40毫秒，与设定的条件一致，孤岛检测成功。
[0067]图7为两相断路故障情况下，应用本发明的孤岛检测各特征量波形图:图7(a)为150Hz电压故障分量波形图:图7(b)为250Hz电压故障分量波形图；图7(c)为350Hz电压故障分量波形图。在正常并网运行状态时，各次谐波电压故障分量基本为O，当发生孤岛故障时，150Hz电压故障分量中AC相大于整定值且持续时间大于40毫秒，250Hz电压故障分量中ABC三相均大于整定值且持续时间大于40毫秒，350Hz电压故障分量中AC两相大于整定值且持续时间大于40毫秒，与设定的条件一致，孤岛检测成功。
[0068]图5、图6、图7表明所提供的基于电压谐波突变量的孤岛检测方法在不影响电能质量的情况下，可快速有效地检测出孤岛效应，在并网开关单相以及两相断开情况下仍然可以进行判别。能够实现无盲区孤岛检测。
[0069]该方法原理简单，适用范围较广，在各种断路以及孤岛最严重的情况下能够快速有效地检测出孤岛。
[0070]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但是本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.基于电压谐波突变量的孤岛检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:利用滑动数据窗计算并网逆变器端电压特定次谐波突变量的绝对值I AU3U I AUs 1、I δ U71: 步骤2:根据绝对值I AU31、I AU5U I AU7I来判断是否发生孤岛: 当I AU31、I AU51、I AU7I分别小于或等于整定值Usetl、Uset2、Uset3时，则未发生孤岛； 当I Δ U31 >Usetii^ AU5|>Uset2或I Δ u7| >Uset3且持续时间超过40毫秒时，则孤岛发生。2.根据权利要求1所述的基于电压谐波突变量的孤岛检测方法，其特征在于，所述滑动数据窗的长度为20毫秒。3.根据权利要求1所述的基于电压谐波突变量的孤岛检测方法，其特征在于，所述整定值的计算公式为:AU3|>Useti = 0.001UiAU5|>Uset2 = 0.0012UiAU7|>Uset3 = 0.0005Ul 其中: 瓜为基波相电压有效值； U3为3次谐波相电压有效值； U5为5次谐波相电压有效值； U7为7次谐波相电压有效值； UsetlS3次谐波相电压整定值； Uset2为5次谐波相电压整定值； Uset3为7次谐波相电压整定值。
【专利摘要】本发明公开了一种基于电压谐波突变量的孤岛检测方法。通过监测150Hz、250Hz、350Hz的特定频率的电压信号，在正常并网运行和孤岛运行时所表现的差异实现了孤岛运行状态的检测。利用滑动数据窗计算并网逆变器端电压特定次谐波突变量的绝对值|ΔU3|、|ΔU5|、|ΔU7|，并根据|ΔU3|、|ΔU5|、|ΔU7|的大小判断是否发生孤岛。本发明具有不会影响并网逆变器输出电能的质量，也不会干扰系统的暂态响应，对采样频率要求低，易于硬件实现的特点。并且能在IEEE？Std.1547.1标准中所定义的孤岛最严重的情况下快速有效地检测出孤岛效应，适用于各种类型的断路情况，具有良好的实用性。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN105629114
【申请号】CN201610120966
【发明人】高淑萍, 李文浩, 罗娟, 杨忠礼, 付周兴, 谢晶
【申请人】西安科技大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月3日