一种光伏并网发电系统孤岛检测方法与流程

本发明涉及一种光伏并网发电系统，尤其涉及一种光伏并网发电系统孤岛检测方法。

背景技术：

能源紧缺，环境恶化是日趋严重的全球性问题。人类为追求可持续发展，正积极发展可再生能源技术。太阳能作为可再生能源之一，近些年来引起了世界各国政府和能源专家的日益重视。在国内，电能紧缺已经是一个非常严峻的问题，光伏并网发电有望在未来缓解这一紧张的局面。当越来越多的太阳能光伏发电（Photo voltaic，PV）系统并接到电网上时，就带来了电网保护的新现象——孤岛现象。

孤岛现象是指当电网由于电气故障或自然因素等原因中断供电时，光伏并网发电系统仍然向周围的负载供电，从而形成一个电力公司无法控制的自给供电孤岛。光伏并网发电系统处于孤岛运行状态时会产生严重的后果，如孤岛中的电压和频率无法控制，可能会对用户的设备造成损坏；孤岛中的线路仍然带电，可能会危及检修人员的人身安全等。可见，研究孤岛检测方法及保护措施，消除孤岛产生的危害具有十分重要的现实意义。孤岛检测方法一般可分为两类：无源检测方法和有源检测方法。

技术实现要素：

为了克服光伏并网存在对电能质量影响和检测速度方面的难题，本发明提出一种光伏并网发电系统孤岛检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明通过对已有的两类孤岛检测方法进行分析比较，提出一种新的孤岛检测方法。该方法具有无检测盲区，对电能质量影响小，检测速度快等优点。此外，对于多台光伏发电系统并网运行的情况，该方法同样适用。

一种光伏并网发电系统孤岛检测方法，包括光伏系统、电压谐波检测和电压前馈正反馈扰动检测三个部分。

所述光伏系统由PV系统、变压器、断路器、电网和负载等部分组成。

所述电压谐波检测通过检测电压谐波或谐波的变化来判断系统是否处于孤岛状态。

所述电压前馈正反馈扰动检测在单台PV系统并网和多台PV系统并网都可以实现无检测盲区。

本发明的有益效果是：本发明提出一种新的孤岛检测方法，该方法通过引入正反馈，使公共耦合点电压趋于不稳定，并加入扰动量，打破了孤岛发生后可能出现电压平衡的状态，实现了单台或多台PV 并网系统运行时的快速孤岛检测，消除了传统孤岛检测方法中存在的检测盲区。该方法实现简单，对电能质量影响小，具有较强的工程应用价值。

附图说明

图1为光伏系统图。

图2为正反馈原理图。

图3为正反馈原理图。

具体实施方式

图1中，Q 为并网断路器，选取具有普遍性的电阻R、电感L 和电容C并联作为该系统的负载，此时负载阻抗为Z。当断路器Q 闭合时，PV 系统并网运行，此时PV 系统向a 点提供的功率为P+jQ，负载得到的有功功率和无功功率，电网提供的功率为△P和△Q。孤岛发生后，若△P或△Q很大，表明PV系统输出功率与负载功率不匹配，则PV系统输出电压或频率会发生很大的变化，当电压或频率变化超出正常范围，保护电路即可检测到孤岛的发生。

PV系统并网工作时，其输出电流谐波将通过公共耦合点a 点流入电网。由于电网的网络阻抗很小，因此a 点电压的总谐波畸变率通常较低。电网断开后，PV 系统输出的电流谐波流入负载。由于负载阻抗通常要比电网阻抗大得多，因此a点电压（谐波电流与负载阻抗的乘积）将产生很大的谐波，故可以通过检测电压谐波或谐波的变化来判断PV系统是否处于孤岛状态。

电压前馈正反馈扰动孤岛检测方法将a 点电压前馈，经过预设算法，输出量作为电流幅值扰动量。逆变器处于并网运行状态时U_a=U_m。

（1）U_a＞U_m：根据正反馈原理，a 点电压呈上升趋势。当电压上升超出预设阀值时，系统将检测到孤岛的发生。在此期间，若U_d起作用，即U_d由0 变为K_d，由图2可知，U_d同样具有正反馈的作用，进一步使a点电压上升，直至超出预设电压阀值。

（2）U_a＜U_m：如图3所示，在正反馈的作用下，a 点电压呈下降趋势，直至超出预设电压阀值，系统将检测到孤岛的发生。在此期间，若U_d起作用，即U_d由0 变为-K_d，U_d同样具有正反馈的作用，进一步使a 点电压下降，直至超出预设电压阀值。

（3）U_a=U_m：此时U_d =-K_d，孤岛发生后，电压出现平衡状态，当U_d 每隔1s 作用时，U_d的引入使得PV 系统输出电流减小，进而使a 点电压的峰值U_a＜U_m，此后的工作过程和U_a＜U_m时相同。