一种集中式光伏电站孤岛运行检测方法与流程
本发明属于集中式大型光伏电站技术领域，具体涉及大型光伏电站孤岛运行的检测方法。（本文所述集中式大型光伏电站指总装机容量大于20mw）。
背景技术：
光伏电站孤岛运行是指当光伏电站与电力系统主网断开后，光伏电站形成一个孤岛并能维持功率或电压输出运行的一种现象。
国家标准《光伏发电站设计规范》（gb50797-2012）9.3.4条规定：对于大型光伏电站，公用电网继电保护装置必须保障公用电网故障时切除光伏电站，光伏电站可不设置防孤岛保护。
国家电网公司标准《光伏电站接入电网技术规定》(q/gdw617-2011)8.2.2条规定：对于大型光伏电站，公用电网继电保护装置必须保障公用电网故障时切除光伏电站，光伏电站可不设置防孤岛保护。
光伏逆变器厂家均承诺逆变器可以有效地防止孤岛运行的发生。但是，当光伏电站并联逆变器支路较多时，其孤岛运行情况仍然存在。
目前，光伏电站的孤岛防范作用是靠逆变器自身孤岛防范功能实现的。逆变器防范功能是通过电力逆变器定时产生干扰信号，观察电网是否受到影响作为判断依据。
现阶段光伏逆变器孤岛保护功能是针对单一逆变器单元设计的，在单一逆变器单元运行情况下具有防范孤岛运行作用。
在实际运行中光伏电站与电力系统主网断开后（图1中开关k1或k2断开），光伏电站便进入孤岛运行状态。
孤岛运行时逆变器输出电压及频率出现异常，用电设备因电压、频率突然升高而造成损毁。（甘肃金昌某光伏电站2014年就因为孤岛运行使得所用电压不稳而将控制室后台电脑烧毁的实例。其孤岛运行电压波形见图2，图3）
现有逆变器自身孤岛检测方法存在局限性，无法检测出多支路并网逆变器的孤岛运行状态。
当光伏电站和主电网断开后，单个逆变器的孤岛防范功能将无法起到电站的孤岛保护作用。
技术实现要素：
本发明提出基于电压、频率、过激磁电气量异常的一种有效检测方法，在多馈线并网线路断开情况下发生孤岛运行情况均能够有效检测出孤岛运行并通过逻辑判据跳闸，及时消除孤岛现象。
本发明成果实现的技术方案如下：
一种集中式光伏电站孤岛运行检测方法，选取有共性的电压、频率、过激磁三个电气量作为判别异常的一种检测方法，具体通过以下步骤实现：
步骤1：选定电压和并网开关位置信号作为输入量；
步骤2：当并网开关断开时，计算电压幅值、频率、过激磁；
判别公式如下：
（1）
（2）
（3）
其中：
步骤3：判别公式（1）、（2）、（3），其中任何一个判别公式成立，则可判定孤岛运行情况发生。
将所述步骤3中判别公式（1）、（2）、（3）扩展至保护跳闸逻辑中，延时0.1s，发出跳闸命令，开关跳闸，孤岛运行现象消除。
本发明立足电气量异常的孤岛检测治理方法，主要有以下优点：
检测多个电气量，提高检测结果的准确性；
判据逻辑计算简易，易于实现；
在光伏电站孤岛运行时快速跳闸，防范孤岛运行。
本发明原理简单，适用范围较广。在多馈线并网线路断开情况下发生孤岛运行情况均能够有效检测出孤岛运行并通过逻辑判据跳闸，及时消除孤岛现象。
附图说明
图1为集中式大型光伏电站电气主接线图；
图2为光伏电站孤岛运行电压及电流波形图；
图3为光伏电站孤岛运行电压波形图；
图4为50mw并网光伏发电系统仿真模型主电路图；
图5为50mw并网光伏发电系统孤岛运行等效电路图；
图6为matlab仿真光伏电站孤岛运行箱变电流波形图；
图7为matlab仿真光伏电站孤岛运行箱变电压波形图；
图8为孤岛运行保护逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作出进一步详细说明。
光伏电站逆变器支路经箱变升压至35kv交流电后汇接到35kv母线上，经35kv线路或主变压器升压至110kv送入电力系统主网并网。并网线路发生故障，开关k1或k2跳闸，短时间内，各条逆变器支路不能迅速断开，35kv光伏馈线上的逆变器支路断续运行并输出电能，通过35kv母线彼此往返充放电，形成孤岛效应。具体并网接线方式见图1。
图1中开关k1或开关k2断开后，35kv光伏馈线之间相互充放电，导致电压、频率、过激磁等电气量突变。
根据电气量判别公式检测出孤岛运行情况。
将孤岛运行情况的逻辑公式扩展至保护跳闸逻辑中，在检测到孤岛运行时迅速跳闸，实现孤岛运行的抑制作用。孤岛运行保护逻辑图见图8。
具体步骤如下：
首先，利用测控装置检测到的电压、并网开关k1或k2的位置信号作为输入变量。
计算35kv母线0.1s内变化的
设定整定值
根据计算出的电气量
（1）
（2）
（3）
当公式（1）、（2）、（3）中任一个成立，则孤岛发生。
当孤岛发生且持续时间超过0.1s，发出跳闸命令，开关跳闸，孤岛运行现象消除。
图2和图3是调研运行50mw光伏电站110kv并网线路故障后采集的电压和电流录波图。由图2和图3可见，发生孤岛时，电压波形发生畸变，电压幅值突变，且持续时间较长。
其中，孤岛故障发生在t=0s时刻，持续时间t>3s（故障录波一次仅能记录3s时长）。
50mw并网光伏发电系统仿真模型如图4所示。该模型按图1集中式大型光伏电站电气接线图所搭建，图中光伏厂区发电系统逆变模块选用与现场实际工作原理完全相同的igbt三相全桥逆变电路，输出电压为270v（线电压），输出功率为500kw。本地负载采用三角形接法的rlc并联电路。经箱变升压至35kv后经变压器升压至110kv输送至电网。该模型参数完全按50mw光伏电站汇流支路实际参数配置。
图5为光伏电站孤岛运行时的等效电路图。并网线路发生故障，开关k1或k2跳闸，短时间内，各条逆变器支路不能迅速断开，35kv光伏馈线上的逆变器支路断续运行并输出电能，通过35kv母线彼此往返充放电，形成孤岛效应。
图6为光伏电站孤岛运行时箱变高压侧电流波形，箱变高压侧与35kv母线连接，多个箱变高压侧电流之和为母线电流，由图可见两者电流波形变化情况一致。
图7为光伏电站孤岛运行时箱变高压侧电压波形，箱变高压侧与35kv母线连接，箱变高压侧电压即为母线电压，由图可见电压波形发生畸变，电压幅值突变，且持续时间较长。
从波形图可以看出，在并网线路断开后，电压在短时间内出现突变，频率激增，孤岛运行现象发生。且与通过设定的判别条件判定一致。
通过多次分析现场发生故障时的录波波形与仿真结果，得出的结论一致。表明所述的检测方法准确有效。
图8为孤岛运行保护逻辑图。将判据结果输入跳闸逻辑，完成孤岛保护跳闸作用，起到防范孤岛作用。
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