光伏并网系统孤岛效应检测方法

1.本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种光伏并网系统孤岛效应检测方法。


背景技术：

2.光伏发电因其发电过程无污染，光伏器件使用寿命长等优点而受到广泛重视。其中，光伏并网发电模式因具有初期投资较低，输出电能稳定等优点，目前已成为光伏发电利用发展最快的形式。所谓光伏并网发电是指光伏器件输出的电能经逆变器后，输送到电网上，成为电网电能来源之一。
3.在光伏并网发电系统并网工作中，市电因人为切断或出现故障而停止向负载供电时，光伏发电系统仍继续向电网供电，从而使电网局部负载仍处于供电状态，这种现象被称为孤岛效应。由于孤岛效应会威胁到设备及人身安全，因此准确、及时地检测出孤岛效应是光伏并网发电系统设计中的一个关键性问题。
4.目前孤岛效应的检测方法主要有被动式和主动式两种；被动式方法利用电网断电时逆变器输出端电压、频率、相位或谐波的变化进行孤岛效应检测，该方法的缺点是，若光伏系统输出功率与局部负载功率平衡，则被动式检测方法将失去孤岛效应检测能力。主动式孤岛检测方法是指通过控制逆变器，使其输出功率、频率或相位存在一定的扰动。电网正常工作时，由于电网的平衡作用，检测不到这些扰动。一旦电网出现故障，逆变器输出的扰动将快速累积并超出允许范围，从而触发孤岛效应检测电路。该方法检测精度高，检测盲区小,但是控制较复杂，且降低了逆变器输出电能的质量。主动式检测方法目前主要有输出功率扰动法、有源频率漂移法和滑动频率移相法。其中afd方法因检测盲区小，检测速度快，应用相对较多。但是，该方法在不同负载性质下，检测效果存在较大的差异，严重时该方法对孤岛效应检测速度变慢，甚至失效。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种光伏并网系统孤岛效应检测方法，消除了采用固定方向cf有源频率漂移法对负载的依赖性；并缩小了检测盲区，提高了孤岛效应的检测效果。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种光伏并网系统孤岛效应检测方法，包括步骤：
7.s1：通过一逆变器使输出电压的频率f
inv
与电网电压的频率f
grid
控制在一定的误差范围δf内，所述误差范围δf在一并网标准范围内；；
8.s2：当电网正常工作时，通过一锁相环电路将所述误差范围δf始终控制在一预设范围内；
9.s3：当电网出现故障时，在所述逆变器下一个工频周期内，以所述输出电压的频率f
inv
为基准，然后加上设定的所述误差范围δf控制所述输出电压的频率f
inv
，所述误差范围δf进一步增，该过程不断重复，直至所述输出电压的频率f
inv
超出并网标准的规定，触发孤岛效应的保护电路动作，所述保护电路识别出孤岛效应并切断所述逆变器与电网的连接。
10.优选地，所述s2步骤中，通过一扰动方法周期性不间断地对所述逆变器输出电压进行正反两个方向的频率扰动。
11.优选地，所述扰动方法包括利用扰动信号，所述扰动信号包括第一扰动信号cf1和第二扰动信号cf2；利用所述第一扰动信号cf1和所述第二扰动信号cf2轮流对所述输出电压的频率f
inv
进行扰动，并比较与所述第一扰动信号cf1对应的第一误差范围δf1和与所述第二扰动信号cf2对应的第二误差范围δf2的大小，当所述孤岛效应发生时，选择所述第一误差范围δf1与所述第二误差范围δf2中较大的一个对应的所述扰动信号为基准，然后对所述逆变器输出电压施加正反馈。
12.本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
13.本发明所述的光伏并网系统孤岛效应检测方法，采用周期性扰动检测方法后，当孤岛效应发生时，对于任何性质的负载，f
inv
总会出现明显的变化，从而消除了采用固定方向cf有源频率漂移法对负载的依赖性，同时，系统对产生频率误差较大的扰动信号cf施加正反馈,使频率误差进一步扩大，从而缩小了检测盲区，提高了孤岛效应的检测效果。
附图说明
14.图1为本发明实施例的光伏并网系统孤岛效应检测方法的流程图；
15.图2为本发明实施例的光伏并网系统孤岛效应检测方法的输出频率扰动孤岛效应检测方法结构流程示意图；
16.图3为本发明实施例的光伏并网系统孤岛效应检测方法的输出频率扰动孤岛效应扰动方法结构流程示意图。
具体实施方式
17.下面根据附图图1～图3，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
18.请参阅图1～图3，本发明实施例的一种光伏并网系统孤岛效应检测方法，包括步骤：
19.s1：通过一逆变器使输出电压的频率f
inv
与电网电压的频率f
grid
控制在一定的误差范围δf内(δf在并网标准允许范围内)；
20.s2：当电网正常工作时，通过一锁相环电路将误差范围δf始终控制在一较小的预设范围内；
21.s3：当电网出现故障时，在逆变器下一个工频周期内，以输出电压的频率f
inv
为基准，然后加上设定的误差范围δf控制输出电压的频率f
inv
，误差范围δf进一步增，该过程不断重复，直至输出电压的频率f
inv
超出并网标准的规定，触发孤岛效应的保护电路动作，保护电路识别出孤岛效应并切断逆变器与电网的连接。
22.s2步骤中，当电网正常工作时，通过一扰动方法周期性不间断地对逆变器输出电压进行正反两个方向的频率扰动，以消除负载性质对单一频率扰动方向的平衡作用。
23.扰动方法包括利用扰动信号，扰动信号包括第一扰动信号cf1和第二扰动信号cf2；利用第一扰动信号cf1和第二扰动信号cf2轮流对输出电压的频率f
inv
进行扰动，并比较与第一扰动信号cf1对应的第一误差范围δf1和与第二扰动信号cf2对应的第二误差范
围δf2的大小，当孤岛效应发生时，选择第一误差范围δf1与第二误差范围δf2中较大的一个对应的扰动信号为基准，然后对逆变器输出电压施加正反馈。
24.通过扰动方法控制下，f
inv
变化加快，从而在较短的时间内超出并网标准的规定，触发保护电路，切断电网与逆变器的连接。
25.本发明实施例的工作原理如下：
26.为了更清楚地了解所提出方法的工作过程，下面以容性负载为例，描述该方法的具体工作过程，这里假设系统正常工作时电网突然停电：1,初始扰动信号cf1＝5％；在cf1的扰动下，此时的逆变器输出电压的频率f
inv
应增加，但由于容性负载会降低f
inv
，因此逆变器输出电压的频率变化δf1低于扰动信号，即[δf1]《[δf2]；2,初始扰动信号cf2＝一5％；此时逆变器输出电压的频率finv受干扰信号的作用应降低，由于容性负载的原因，δf2大于扰动信号，即[δf1]》[δf2]；3,因[δf1]》[δf2]，选择cf2为下一步反馈加强信号，继续对f
inv
施加扰动；4,f
inv
2《f
grid
，系统判断电网出现故障，切断逆变器与电网的连接；
[0027]
分析表明，采用周期性扰动检测方法后，当孤岛效应发生时，对于任何性质的负载，f
inv
总会出现明显的变化，从而消除了采用固定方向cf有源频率漂移法对负载的依赖性，同时，系统对产生频率误差较大的扰动信号cf施加正反馈，使频率误差进一步扩大，从而缩小了检测盲区，提高了孤岛效应的检测效果。
[0028]
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种光伏并网系统孤岛效应检测方法，包括步骤：s1：通过一逆变器使输出电压的频率f
inv
与电网电压的频率f
grid
控制在一定的误差范围δf内，所述误差范围δf在一并网标准范围内；s2：当电网正常工作时，通过一锁相环电路将所述误差范围δf始终控制在一预设范围内；s3：当电网出现故障时，在所述逆变器下一个工频周期内，以所述输出电压的频率f
inv
为基准，然后加上设定的所述误差范围δf控制所述输出电压的频率f
inv
，所述误差范围δf进一步增，该过程不断重复，直至所述输出电压的频率f
inv
超出并网标准的规定，触发孤岛效应的保护电路动作，所述保护电路识别出孤岛效应并切断所述逆变器与电网的连接。2.根据权利要求1所述的光伏并网系统孤岛效应检测方法，其特征在于，所述s2步骤中，通过一扰动方法周期性不间断地对所述逆变器输出电压进行正反两个方向的频率扰动。3.根据权利要求2所述的光伏并网系统孤岛效应检测方法，其特征在于，所述扰动方法包括利用扰动信号，所述扰动信号包括第一扰动信号cf1和第二扰动信号cf2；利用所述第一扰动信号cf1和所述第二扰动信号cf2轮流对所述输出电压的频率f
inv
进行扰动，并比较与所述第一扰动信号cf1对应的第一误差范围δf1和与所述第二扰动信号cf2对应的第二误差范围δf2的大小，当所述孤岛效应发生时，选择所述第一误差范围δf1与所述第二误差范围δf2中较大的一个对应的所述扰动信号为基准，然后对所述逆变器输出电压施加正反馈。

技术总结
本发明提供一种光伏并网系统孤岛效应检测方法，包括步骤：S1：通过逆变器使输出电压的频率与电网电压的频率控制在一定的误差范围内，误差范围在并网标准范围内；S2：当电网正常工作时，通过锁相环电路将误差范围始终控制在预设范围内；S3：当电网出现故障时，在逆变器下一个工频周期内，以输出电压的频率为基准，然后加上设定的误差范围控制输出电压的频率，该过程不断重复，直至输出电压的频率超出并网标准的规定，保护电路识别出孤岛效应并切断逆变器与电网的连接。本发明的一种光伏并网系统孤岛效应检测方法，消除了采用固定方向cf有源频率漂移法对负载的依赖性；并缩小了检测盲区，提高了孤岛效应的检测效果。提高了孤岛效应的检测效果。提高了孤岛效应的检测效果。


技术研发人员：朱彦 冯家举
受保护的技术使用者：上海电机学院
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/10/6