一种被动式孤岛检测方法与流程

本发明属于分布式发电(如光伏发电)领域，具体涉及到逆变器并网安规相关的孤岛检测方法。

背景技术

现有的孤岛检测方法多为主动扰动检测方式，这种主动检测方式会对输出电能质量产生影响。而现有被动检测方式一般为相位变化、频率变化检测法，这些方法则存在死区过大的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种被动式、对电能质量不产生影响、减小死区的孤岛检测方法，

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种被动式孤岛检测方法，该方法为：当发电系统并网运行后，在每个电网周期中执行以下步骤：

步骤1：设当前为第n个电网周期，获取并网点电压的第n个电网周期值tn和第n-2个电网周期值tn-2，并计算周期值偏差td，然后执行步骤2；

步骤2：判断所述周期值偏差td与设定值的大小关系，当所述周期值偏差td大于所述设定值时，执行步骤3，当所述周期值偏差td小于或等于所述设定值时，执行步骤4；

步骤3：将孤岛发生计数变量加1，然后执行步骤9；

步骤4：获取第n个电网周期以及向前连续x个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[m]，m＝n，n-1，n-2，…，n-x，并计算第n-x个周期至第n-x+t个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vhtavg，其中x为[4，6]范围内的整数，t为小于x的正整数，然后执行步骤5；

步骤5：设置判断条件为：第n个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n]与所述并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vhtavg的差值、第n-1个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n-1]与所述并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vhtavg的差值、…、第n-x+t+1个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n-x+t+1]与所述并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vhtavg的差值中，全部差值同时大于对应的预设值；判断是否满足所述判断条件，若是则执行步骤6，若否则执行步骤7；

步骤6：将所述孤岛发生计数变量加2，然后执行步骤9；

步骤7：判所述断孤岛发生计数变量是否大于0，若是则执行步骤8，若否则执行步骤9；

步骤8：将所述孤岛发生计数变量减1，然后执行步骤9；

步骤9：判断所述孤岛发生计数变量是否大于或等于预设的次数值，若是则执行步骤10，若否则结束；

步骤10：检出发生孤岛状态，将所述孤岛发生计数变量归零；然后结束。

所述步骤1中，td＝tn-tn-2。

所述步骤4中，先计算第n个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n]并存储，再提取向前连续x个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n-1]、vht[n-2]、…、vht[n-x]；

计算第n个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n]的方法为：先提取第n个电网周期的并网点电压的多次谐波的电压有效值vh[h]，再根据第n个电网周期的并网点电压的多次谐波的电压有效值计算总谐波电压值vht[n]，其中h为谐波次数。

所述步骤4中，使用相关性方法提取第n个电网周期的并网点电压的多次谐波的电压有效值vh[h]：

其中，

n为采样点数，n＝0，1，2，…，m-1；

m为一个电网周期中采样点总数；

f1为额定电网频率；

h为谐波次数；

x[nt]为第n个电网周期中采样并网点电压获得的采样电压值；

a[h]为h次电压谐波余弦幅值；

b[h]为h次电压谐波正弦幅值。

所述步骤4中，利用

计算总谐波电压值vht[n]。

h＝2，3，4，5，6，7。

所述步骤4中，利用

vthavg＝(vht[n-x]+vht[n-x+1]+…+vht[n-x+t])/(t+1)

计算第n-x个周期至第n-x+t个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vthavg。

所述步骤4中，x＝5，t＝2。

所述步骤9中，预设的次数值为4。

所述步骤10中，检出发生孤岛状态后，使并网继电器断开。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的孤岛检测方法解决了常规孤岛检测方法使用主动扰动方式影响电能质量，或使用被动方式但存在较大死区的问题。其通过结合并网点电压周期和谐波两个参数特性，能够快速、无死区的检测孤岛状态，且因为是被动方式所以对电能质量没有影响。

附图说明

附图1为本发明的被动式孤岛检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：如附图1所示，一种被动式孤岛检测方法，该方法为：当发电系统并网运行后，在每个电网周期中执行以下步骤：

步骤1：设当前为第n个电网周期，获取并网点电压的第n个电网周期值tn和第n-2个电网周期值tn-2，并计算周期值偏差td＝tn-tn-2，然后执行步骤2。

步骤2：判断周期值偏差td与设定值的大小关系，当周期值偏差td大于设定值时，执行步骤3，当周期值偏差td小于或等于设定值时，执行步骤4。

该步骤中，设定值根据实际电网频率抖动状态确定，保证不误检测孤岛状态即可。

步骤3：将孤岛发生计数变量加1，然后执行步骤9。

步骤4：获取第n个电网周期以及向前连续x个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[m]，m＝n，n-1，n-2，…，n-x，并计算第n-x个周期至第n-x+t个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vhtavg，其中x为[4，6]范围内的整数，t为小于x的正整数，然后执行步骤5。

该步骤4中，先计算第n个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n]并存储，再提取向前连续x个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n-1]、vht[n-2]、…、vht[n-x]。

具体的，计算第n个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n]的方法为：先使用相关性方法提取第n个电网周期的并网点电压的多次谐波的电压有效值vh[h]。即依据

计算得到第n个电网周期的并网点电压的多次谐波的电压有效值vh[h]，其中，

n为采样点数，n＝0，1，2，…，m-1；

m为一个电网周期中采样点总数；

f1为额定电网频率；

h为谐波次数；

x[nt]为第n个电网周期中采样并网点电压获得的采样电压值；

a[h]为h次电压谐波余弦幅值；

b[h]为h次电压谐波正弦幅值。

在本实施例中，h＝2，3，4，5，6，7，即对二次谐波至七次谐波进行计算，从而得到并网点电压的二次谐波至七次谐波的电压有效值vh[2]、vh[3]、vh[4]、vh[5]、vh[6]、vh[7]。

计算出第n个电网周期的并网点电压的多次谐波的电压有效值vh[h]后，再根据第n个电网周期的并网点电压的多次谐波的电压有效值，利用

计算总谐波电压值vht[n]。故在本实施例中，

该步骤4中，计算第n个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n]，并提取向前连续x个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n-1]、vht[n-2]、…、vht[n-x]后，继续利用

vthavg＝(vht[n-x]+vht[n-x+1]+…+vht[n-x+t])/(t+1)

计算第n-x个周期至第n-x+t个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vthavg。

在本实施例中，x＝5，t＝2。因此，共计提取到6个电网周期对应的并网点电压的总谐波电压有效值，分别为vht[n]、vht[n-1]、vht[n-2]、vht[n-3]、vht[n-4]、vht[n-5]。则取前三个电网周期对应的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n-3]、vht[n-4]、vht[n-5]，利用

vthavg＝(vht[n-5]+vht[n-4]+vht[n-3])/3

来计算并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vthavg。

步骤5：设置判断条件为：第n个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n]与并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vhtavg的差值、第n-1个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n-1]与并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vhtavg的差值、…、第n-x+t+1个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n-x+t+1]与并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vhtavg的差值中，全部差值同时大于对应的预设值。

则在本实施例中，需判断第n个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n]与并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vhtavg的差值vht[n]-vhtavg、第n-1个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n-1]与并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vhtavg的差值vht[n-1]-vhtavg、第n-2个电网周期的并网点电压的总谐波电压有效值vht[n-2]与并网点电压的总谐波电压有效值的平均值vhtavg的差值vht[n-2]-vhtavg这三项差值分别与对应的预设值的大小关系。预设值根据实际情况确定，本实施例中，vht[n]-vhtavg对应的预设值为2.0v，vht[n-1]-vhtavg对应的预设值为2.0v，vht[n-2]-vhtavg对应的预设值为0.5v。

判断当前是否满足判断条件，即判断

vht[n]-vhtavg＞2.0v

vht[n-1]-vhtavg＞2.0v

vht[n-2]-vhtavg＞0.5v

是否成立，若是则执行步骤6，若否则执行步骤7。

步骤6：前述差值反映出的谐波电压变化满足了前述判断条件，则将孤岛发生计数变量加2，然后执行步骤9。这里计数加2的原因是频率不发生大的变化但电压谐波发生较大突变可以大概率确定孤岛状态发生，所以对孤岛发生变量进行加2计数，使孤岛状态尽快检出。

步骤7：判断孤岛发生计数变量是否大于0，若是则执行步骤8，若否则执行步骤9；

步骤8：将孤岛发生计数变量减1，然后执行步骤9；

步骤9：判断孤岛发生计数变量是否大于或等于预设的次数值，这里预设的次数值为4，则需判断孤岛发生计数变量≥4是否成立，若是则执行步骤10，若否则结束。

步骤10：检出发生孤岛状态，使并网继电器断开，将孤岛发生计数变量归零；然后结束。

上述孤岛检测方法为被动检测方式，其对电能质量不会产生影响；通过同时检测并网点电压周期和高次谐波的方法，解决了常规被动检测算法死区大的问题。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。