一种光伏系统故障穿越方法及装置与流程

本发明涉及光伏系统并网，具体涉及一种光伏系统故障穿越方法及装置。

背景技术：

1、构建以光伏/风电等新能源为主体的新型电力系统，已经成为我国能源体制改革的重要实践路径，为此有必要围绕光伏/风电等新能源的建设、传输、控制以及使用等多方面开展研究。gb/t19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》指出，光伏逆变器需要具备低电压穿越能力，用来应对电网出现的单相/三相短路故障，保证光伏逆变器在故障工况下一定时间内不脱网。为此，我国专家学者针对光伏系统的低电压穿越控制技术开展了大量的研究。

2、针对三相电压跌落的对称故障工况，有学者建立并网点电压与无功电流参考的数学关系，通过改变故障下的无功电流指令值，向交流系统注入无功，实现低电压穿越功能。针对单相/双相电压跌落的不对称故障工况，有学者采用对称分量法实现对正负序电压分量的分离，分别对正负序电压分量进行低电压穿越控制，实现不对称故障工况的低电压穿越功能。

3、然而，上述研究均关注故障后的逆变器无功注入，忽略了故障发生与恢复的暂态过程。由于光伏逆变器的控制策略往往包含限幅等非线性环节，控制策略切换或电压跌落过深等工况使得电流指令值达到限幅，导致暂态过程的过电流或者功率波动等问题，增加光伏并网逆变器的大规模普及适用难度。

技术实现思路

1、本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种光伏系统故障穿越方法及装置，以克服故障发生或恢复过程的暂态过电流或功率波动。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种光伏系统故障穿越方法，包括：

3、步骤s1，获取光伏系统并网点的交流电压测量值，将所述交流电压测量值转换为电压外环控制的限幅指令值与电流内环控制的限幅指令值；

4、步骤s2，比较电压跌落工况下的电压跌落幅值与设定的触发低电压穿越控制的电压幅值的大小，并根据比较结果对电压外环控制的限幅指令值和电流内环控制的限幅指令值进行调节；

5、步骤s3，建立交流电压测量值与无功电流指令值的数学关系，得到光伏逆变器的无功电流指令值；

6、步骤s4，将电压外环控制的限幅指令值、电流内环控制的限幅指令值以及无功电流指令值输入光伏逆变器，实现低电压穿越控制。

7、优选地，所述步骤s1中，将交流电压测量值转换为电压外环控制的限幅指令值与电流内环控制的限幅指令值，具体包括：将获取的交流电压测量值进行对称分量分解，得到电压跌落幅值，将所述电压跌落幅值作为一个比例系数，分别与电压外环控制的d轴和q轴电流参考值相乘，得到电压外环控制的限幅指令值；以及将所述电压跌落幅值作为一个比例系数，分别与电流内环控制的d轴和q轴电流相乘，得到电流内环控制的限幅指令值。

8、优选地，所述步骤s2具体包括：判断所述电压跌落幅值是否小于触发低电压穿越控制的电压幅值；若是，则电压外环控制的限幅指令值为交流电压测量值乘以电压外环控制的额定限幅值，电流内环控制的限幅指令值为交流电压测量值乘以电流内环控制的额定限幅值；若否，则电压外环控制的限幅指令值与电流内环控制的限幅指令值均为额定限幅值。

9、优选地，所述电压跌落幅值为标幺值。

10、优选地，所述步骤s3中，根据电压跌落幅值urms，无功电流指令值iqref的取值包括：

11、当urms>0.9pu时，无功电流指令值由无功功率控制决定；

12、当0.9pu>urms>0.2pu时，无功电流指令值iqref＝1.5(0.9-urms)in；

13、当urms<0.2pu时，无功电流指令值iqref＝1.5(0.9-urms)in；

14、其中，in为光伏系统额定输出电流。

15、优选地，电压跌落幅值urms小于0.9pu时，有功电流指令值iqref为

16、

17、本发明还提供一种光伏系统故障穿越装置，包括：

18、转换模块，用于获取光伏系统并网点的交流电压测量值，将所述交流电压测量值转换为电压外环控制的限幅指令值与电流内环控制的限幅指令值；

19、调节模块，用于比较电压跌落工况下的电压跌落幅值与设定的触发低电压穿越控制的电压幅值的大小，并根据比较结果对电压外环控制的限幅指令值和电流内环控制的限幅指令值进行调节；

20、获取模块，用于建立交流电压测量值与无功电流指令值的数学关系，得到光伏逆变器的无功电流指令值；

21、穿越控制模块，用于将电压外环控制的限幅指令值、电流内环控制的限幅指令值以及无功电流指令值输入光伏逆变器，实现低电压穿越控制。

22、优选地，所述转换模块具体用于：将获取的交流电压测量值进行对称分量分解，得到电压跌落幅值，将所述电压跌落幅值作为一个比例系数，分别与电压外环控制的d轴和q轴电流参考值相乘，得到电压外环控制的限幅指令值；以及将所述电压跌落幅值作为一个比例系数，分别与电流内环控制的d轴和q轴电流相乘，得到电流内环控制的限幅指令值。

23、优选地，所述调节模块具体用于：判断所述电压跌落幅值是否小于触发低电压穿越控制的电压幅值；若是，则电压外环控制的限幅指令值为交流电压测量值乘以电压外环控制的额定限幅值，电流内环控制的限幅指令值为交流电压测量值乘以电流内环控制的额定限幅值；若否，则电压外环控制的限幅指令值与电流内环控制的限幅指令值均为额定限幅值。

24、优选地，根据电压跌落幅值urms，无功电流指令值iqref的取值包括：

25、当urms>0.9pu时，无功电流指令值由无功功率控制决定；

26、当0.9pu>urms>0.2pu时，无功电流指令值iqref＝1.5(0.9-urms)in；

27、当urms<0.2pu时，无功电流指令值iqref＝1.5(0.9-urms)in；

28、其中，in为光伏系统额定输出电流。

29、实施本发明具有如下有益效果：本发明根据非线性限幅环节的动态特性，建立电压跌落幅值与无功电流指令值间的数学关系，使得控制器的限幅值为一个动态值，根据不同电压跌落深度进行调节，实现低电压穿越控制，提升光伏逆变器在单相/三相故障工况下的并网稳定性；本发明可以减小故障发生或恢复过程的暂态过电流或功率波动，降低继电保护装置的误动作发生的概率，提高光伏/风电等新能源消纳能力，减少风光资源的浪费，提升光伏/风电等新能源并网的经济性。

技术特征：

1.一种光伏系统故障穿越方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光伏系统故障穿越方法，其特征在于，所述步骤s1中，将交流电压测量值转换为电压外环控制的限幅指令值与电流内环控制的限幅指令值，具体包括：将获取的交流电压测量值进行对称分量分解，得到电压跌落幅值，将所述电压跌落幅值作为一个比例系数，分别与电压外环控制的d轴和q轴电流参考值相乘，得到电压外环控制的限幅指令值；以及将所述电压跌落幅值作为一个比例系数，分别与电流内环控制的d轴和q轴电流相乘，得到电流内环控制的限幅指令值。

3.根据权利要求2所述的光伏系统故障穿越方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：判断所述电压跌落幅值是否小于触发低电压穿越控制的电压幅值；若是，则电压外环控制的限幅指令值为交流电压测量值乘以电压外环控制的额定限幅值，电流内环控制的限幅指令值为交流电压测量值乘以电流内环控制的额定限幅值；若否，则电压外环控制的限幅指令值与电流内环控制的限幅指令值均为额定限幅值。

4.根据权利要求3所述的光伏系统故障穿越方法，其特征在于，所述电压跌落幅值为标幺值。

5.根据权利要求4所述的光伏系统故障穿越方法，其特征在于，所述步骤s3中，根据电压跌落幅值urms，无功电流指令值iqref的取值包括：

6.根据权利要求5所述的光伏系统故障穿越方法，其特征在于，电压跌落幅值urms小于0.9pu时，有功电流指令值iqref为

7.一种光伏系统故障穿越装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的光伏系统故障穿越装置，其特征在于，所述转换模块具体用于：将获取的交流电压测量值进行对称分量分解，得到电压跌落幅值，将所述电压跌落幅值作为一个比例系数，分别与电压外环控制的d轴和q轴电流参考值相乘，得到电压外环控制的限幅指令值；以及将所述电压跌落幅值作为一个比例系数，分别与电流内环控制的d轴和q轴电流相乘，得到电流内环控制的限幅指令值。

9.根据权利要求8所述的光伏系统故障穿越装置，其特征在于，所述调节模块具体用于：判断所述电压跌落幅值是否小于触发低电压穿越控制的电压幅值；若是，则电压外环控制的限幅指令值为交流电压测量值乘以电压外环控制的额定限幅值，电流内环控制的限幅指令值为交流电压测量值乘以电流内环控制的额定限幅值；若否，则电压外环控制的限幅指令值与电流内环控制的限幅指令值均为额定限幅值。

10.根据权利要求9所述的光伏系统故障穿越方法，其特征在于，根据电压跌落幅值urms，无功电流指令值iqref的取值包括：

技术总结
本发明公开一种光伏系统故障穿越方法及装置，其中，方法包括：获取光伏系统并网点的交流电压测量值，将所述交流电压测量值转换为电压外环控制的限幅指令值与电流内环控制的限幅指令值；比较电压跌落工况下的电压跌落幅值与设定的触发低电压穿越控制的电压幅值的大小，并根据比较结果对电压外环控制的限幅指令值和电流内环控制的限幅指令值进行调节；建立交流电压测量值与无功电流指令值的数学关系，得到光伏逆变器的无功电流指令值；将电压外环控制的限幅指令值、电流内环控制的限幅指令值以及无功电流指令值输入光伏逆变器，实现低电压穿越控制。本发明使控制器的限幅值为一个动态值，根据不同电压跌落深度进行调节，提升光伏逆变器的并网稳定性。

技术研发人员：李鸿鑫,樊丽娟,程卓,柳洲
受保护的技术使用者：深圳供电局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15