[发明专利]基于李雅普诺夫指数变化的光伏发电孤岛检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明设计光伏发电领域，具体涉及一种基于李雅普诺夫指数变化的光伏发电孤岛检测方法及装置。 

背景技术

在全球范围太阳电池产量飞速增长的同时，光伏并网发电的发展步伐逐年加快。过去几年，随着光伏并网发电技术的快速发展，在政府支持性政策的驱动下，发达国家如美国、德国、日本等国家的并网发电系统装机容量在高速增长。近年来，随着我国光伏发电政策的不断完善，我国光伏并网发电系统装机容量也在迅猛增长。据EPIA统计数据，21世纪末期，太阳能并网发电容量将占世界能源总需求量的50%左右。随着光伏并网发电成本的降低和传统能源的枯竭，光伏并网发电将会与传统发电成本相当，并很快会进入商业化应用阶段。 

然而，孤岛效应（Islanding）是制约光伏并网发电系统电力传输的一个不容忽视的问题，孤岛效应对发电系统的设备、检查维修人员的安全带来致命威胁。传统的孤岛检测方法是采用主动检测方法或被动检测方法实现孤岛检测。在传统方法中，被动检测法不会对系统带来谐波污染，但是其灵敏度不高，在实际系统中经常会出现失效的情况；主动检测法通过有意地加入扰动信号，然后根据输出的响应特性来判断孤岛现象是否产生，该方法能够一定程度上提高孤岛检测灵敏度，但是主动注入的扰动信号会引入新的谐波污染，影响系统的输出电能质量和电网系统的运行安全。 

实际的光伏并网发电系统是一个强非线性系统，已有研究表明：在这种典型的非线性系统中存在复杂的动力学行为。利用非线性系统在不同参数条件下的不同动力学性质，混沌检测理论方法在诸多领域已经得到应用，到目前为止，混沌检测理论在光伏并网发电孤岛检测中并未得到实际应用。现有的基于混沌理论的孤岛检测方法则只是简单地把过压/欠压（OVP/UVP）信号取出，根据信号强度改变系统的某个参数，然后用示波器在时域上观察动力学系统的运动相图，来判断孤岛是否产生。这种通过系统动力学相图判断孤岛现象有明显缺陷。一方面，系统的相图随时间演化不断处于变化之中，机器不便于直接进行判断，必须要有人实时观测，很难实现孤岛的检测、报警自动化；另一方面，一个完整的相图需要较长时间才能形成，因此，通过相图判断孤岛现象实时性不好。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统孤岛检测方法存在检测灵敏度低、可靠性差、对输出电能质量产生谐波污染等问题，提供一种可靠、有效、高灵敏度、且智能化的基于李雅普诺夫指数变化的光伏发电孤岛检测方法及装置。 

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种基于李雅普诺夫指数变化的光伏发电孤岛检测方法，包括如下步骤： 

（1.1）在混沌检测模块中构造一个一维非线性映射的迭代方程： 

x(n+1)=π{A-βsin²[x(n)-v]}  ① 

式中，x(n)为非线性映射的迭代变量，A为偏置值，β为放大倍数相关的量，v为驱动源的偏压； 

（1.2）将上述迭代方程的参数β设置为一个固定的偏置值β*，使得在扰动信号为0时，迭代方程处于周期窗口的中心； 

（2）混沌检测模块对光伏并网发电系统的公共连接点处的电压u进行采样，一旦光伏发电与主电网的公共连接点处的电压u超过光伏并网发电系统技术要求的电压阈值时， 

（2.1）将采样到的电压u按预先设定的比例k衰减后得到扰动电压信号△u，其中△u=ku； 

（2.2）用扰动电压信号△u去调制迭代方程中的参数β，其调制形式为β=β*+△u； 

（2.3）对调制后的迭代方程做一维映射迭代运算，并采用下式计算Lyapunov指数（李雅普诺夫指数）λ，