电力孤岛的检测方法及装置的制造方法_2

文档序号:9615297阅读:来源:国知局
预设电流扰动方式对供电网络中的逆变器的输出电流进行处理, 其中,预设电流扰动方式用于改变输出电流的幅值;
[0025] 步骤S104,采集供电网络中的公共耦合点上的电压值以及处理后的输出电流的电 流值;
[0026] 步骤S106,根据电压值和电流值得到目标检测系数;
[0027] 步骤S108,根据目标检测系数与预设检测系数阈值,确定供电网络中是否存在电 力孤岛。
[0028] 在本发明实施例中,采用根据预设电流扰动方式对供电网络中的逆变器的输出电 流进行处理的方式,通过采集供电网络中的公共耦合点上的电压值以及处理后的输出电流 的电流值,进而根据电压值和电流值得到目标检测系数,达到了根据目标检测系数与预设 检测系数阈值,确定供电网络中是否存在电力孤岛的目的。从而实现了提高电力孤岛检测 效率的技术效果,进而解决了电力孤岛检测效率较低的技术问题。
[0029] 可选地,根据IEEE1547. 1(InstituteofElectricalandElectronics Engineers,电气和电子工程师协会)对电力孤岛的定义:一个本地电力系统或若干个本地 电力系统经公共连接点连接,且和其余电力系统在电气上分离的一种电网运行状态。电力 孤岛的基本特点是电压和频率的波动范围较大,受负荷运行的影响较为明显,多数运行在 低压、低频范围内。电力孤岛会导致供电网络的运行频率崩溃,进而引发大面积的停电现 象。
[0030] 其中,该供电网络可以为三相四线制光伏并网供电网络,该逆变器是光伏并网供 电网络的核心,主要接收来自光伏阵列的直流电,并将该直流电转化为与接入电网同频率、 同相位的正弦波电流,为电网或本地负载供电。该逆变器除具有将直流电变为交流电的功 能外,还具备光伏功率最大输出跟踪功能、过压保护、短路保护、孤岛保护、过热保护、过载 保护和直流接地保护等功能。该逆变器可通过液晶屏就地操作,亦可通过专用监控软件实 现远程监控。
[0031] 可选地,根据预设电流扰动方式对供电网络中的逆变器的输出电流进行处理考虑 到了光伏并网供电网络中电网内阻的存在,该预设电流扰动方式可以避免造成电压波动, 并将对配电网络中电压稳定性的影响降至最低。
[0032] 可选地,IEEEStd929-2000标准所规定的最恶劣孤岛检测条件为:逆变器输出功 率与负载消耗功率平衡,本地负载品质因数为2. 5,谐振频率为工频50Hz。在此种条件下, 公共耦合点上的电压和频率在电网断电前后不会发生变化。因此,本发明基于上述最恶劣 孤岛检测条件进彳丁孤岛检测。
[0033] 可选地,根据目标检测系数与预设检测系数阈值,确定供电网络中是否存在电力 孤岛包括:判断目标检测系数是否大于预设检测系数阈值;若目标检测系数大于预设检测 系数阈值,则确定供电网络中存在电力孤岛;若目标检测系数不大于预设检测系数阈值,则 确定供电网络中不存在电力孤岛。
[0034] 其中,该目标检测系数Cf被定义为公共耦合点上的电压与逆变器输出电流之间 的相关系数(CorrelationFactor),该预设检测系数阈值可以被定义为相关系数保护阈值 (CorrelationFactorProtectionThreshold),例如,在对某供电网络进行孤岛检测时,获 取到目标检测系数为6. 5X10 4,并获取到预设检测系数阈值为6X10 4,则确定该供电网络 中存在电力孤岛。
[0035] 可选地,根据电压值和电流值得到目标检测系数包括:获取预设公式,其中,预设 公式为
VCf为目标检测系数,T为预设电流扰 动方式的扰动周期,a为第一相位序号,b为第二相位序号,c为第三相位序号,为电流 值的平均值,14,,为电压值的平均值,以,",(〇为t时刻的电流值,以及为t时刻的电 压值;根据预设公式,计算得到目标检测系数。
[0036] 其中,该目标检测系数Cf被定义为公共耦合点上的电压与逆变器输出电流之间的 相关系数(CorrelationFactor)。由于三相四线制光伏并网供电网络中的三相是对称运行 的,因此,电流扰动过程中,公共耦合点上的电压值与相关系数的数值关系在三相中的任意 一相上都是等同的,公共耦合点上的电压值与相关系数的变化趋势在三相中的任意一相上 也是等同的。
[0037] 基于上述,取三相四线制光伏并网供电网络中的a相,使a相的初始角度Φ从0° 到360°变化,并计算根据预设电流扰动方式进行电流扰动的结束时刻的目标检测系数。经 分析,可以得出扰动角度变化会导致目标检测系数呈周期性变化,变化周期为60°。这与三 相互差120°和正负半波扰动效果一致是相符合的。目标检测系数的波动范围很小,在波动 范围内为中心值的99. 98% -100. 02%。综上,可以确定对于逆变器,根据预设电流扰动方 式进行电流扰动时所选取的初始角度不影响计算目标检测系数的准确性。
[0038] 可选地,根据预设电流扰动方式对逆变器的输出电流进行处理包括:根据正反向 电流幅值扰动方式对逆变器的输出电流进行处理。
[0039] 其中,该正反向电流幅值扰动方式具体为间隔Μ个周期,对逆变器的输出电流进 行扰动,并且将该扰动过程持续2Ν个周期。此外,该正反向电流幅值扰动方式设定的扰动 百分比为k,在对逆变器的输出电流进行扰动时,首先使逆变器的输出电流扩大k倍,并持 续一个完整周期,然后使逆变器的输出电流缩小k倍,并持续一个完整周期。将上述扰动过 程重复N次。
[0040] 可选地,在根据目标检测系数与预设检测系数阈值,确定供电网络中是否存在电 力孤岛之前,方法还包括:采集供电网络中的电阻值;根据电阻值确定预设检测系数阈值。
[0041] 其中,根据电阻值确定预设检测系数阈值需要同时考虑到电网断电和电网正常供 电的两种情况,根据预设检测系数阈值、即相关系数保护阈值的选取规则,在电网正常供电 时,孤岛扰动过程中的目标检测系数不得大于预设检测系数阈值;在电网断电时,孤岛扰动 过程中的目标检测系数应大于预设检测系数阈值。例如,某光伏并网供电网络中,由于配电 变压器容量有限,即存在电网内阻。在电网正常供电时,基于电流幅值扰动的预设电流扰动 方式将造成公共耦合点电压波动,并在电网内阻与负载电阻比值达到〇. 07时,公共耦合点 电压波动达到最大幅度,此时目标检测系数也相应达到最大值,并得到该目标检测系数的 最大值为3. 37X10 4;在电网断电时,根据预设电流扰动方式得到该目标检测系数的最大 值为8. 31X10 4。根据上述相关系数保护阈值的选取规则,为了保证孤岛检测的可靠性和 快速性,可以确定该相关系数保护阈值为6X10 4,即确定预设检测系数阈值为6X10 4。
[0042] 需要说明的是,供电网络中的电阻值对确定预设检测系数阈值有着决定性的影 响,本发明立足于此,弥补了现有技术中因对该事实的忽略而造成的检测缺陷。随着供电电 网中电阻值的不断增大,根据预设电流扰动方式使得公共耦合点上的电压波动幅度也不断 增大,此外,可测量得到的有效值波动幅度与供电电网中电阻值的变化情况基本呈现正比 例关系。例如,在负载功率与配电网额定功率相等的供电电网所允许最大情况下,即电网内 阻与负载电阻比值r/R= 0. 07时,对逆变器的输出电流扰动将导致公共耦合点上的电压波 动,波动范围为98. 7% -101. 3%。随着电流扰动的不断进行,目标检测系数也会不断增大, 在扰动结束时达到最大值3. 37
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