[发明专利]基于主动频率偏移和电压幅值变化的复合型孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式发电系统检测技术领域，尤其涉及一种光伏发电并网系统的基于主动频率偏移和电压幅值变化的复合型孤岛检测方法。

背景技术

光伏发电已成为当前国内外的研究热点，由于其具有无污染、稳定性好、安装方便等优点受到广泛重视。分布式光伏接入电网成为光伏发电主要的利用形式，而孤岛检测是光伏并网的核心环节。对于不同应用场合，孤岛检测方法也不同，其中主动频率偏移法(AFD)因其操作简单、检测效率高等优点而被广泛使用。

孤岛现象的检测方法根据技术特点，可以分为三大类：被动检测方法、主动检测方法和开关状态监测方法。主动频率偏移法是目前一种常见的主动扰动检测方法。采用主动式频移方案使其并网逆变器输出频率略微失真的电流，以形成一个连续改变频率的趋势，最终导致输出电压和电流超过频率保护的界限值，从而达到反孤岛效应的目的。主动频率偏移(AFD)法的依据是孤岛发生瞬间逆变器输出功率与负载功率之间的不平衡时，会引起逆变器输出电流频率发生变化。

根据IEEE Std 929-2000可知，电压频率在±0.5Hz范围之内变化时，属于正常的频率波动，但此时频率出现的波动说明很可能已经出现孤岛效应。而在某些特殊孤岛情况下，如逆变器输出功率与负载功率很接近时(可认为功率匹配)，频率波动会很小，几乎不会超出主动频率偏移(AFD)法设定的检测阈值|Δf₁|，从而AFD法失效。而且电流频率偏移量越大，斩波率cf越大，检测效率会越高，但同时逆变器输出电流波形的谐波畸变也会越大，从而对电网电能质量的影响也越大。但如果减小频率偏移量，就会加大检测盲区，使得孤岛检测可靠性降低，即传统AFD法无法兼顾高检测效率和高可靠性。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于主动频率偏移和电压幅值变化的复合型孤岛检测方法，将电压幅值变化引入孤岛检测，与主动频率偏移相结合组成复合判据，在保证较高检测效率和较小检测盲区的前提下，有效地降低逆变器输出电流的谐波畸变率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于主动频率偏移和电压幅值变化的复合型孤岛检测方法，它通过检测光伏逆变器输出电流的频率偏移量|Δf|和公用连接点处的电压幅值变化值ΔU来判断光伏发电系统是否处于孤岛运行状态，具体步骤如下：

(1)获得光伏逆变器输出电流的频率偏移量|Δf|和公用连接点处的电压幅值变化量ΔU，设定电压幅值检测阈值为ΔU_n；

(2)设置频率偏移检测阈值|Δf₁|和|Δf₂|，且满足|Δf₁|＞|Δf₂|；

(3)判断是否发生孤岛，根据光伏发电逆变器输出电流频率偏移量|Δf|和公共连接点处电压的幅值变化ΔU的大小判定是否发生孤岛，判据如下：

a、当|Δf|＞|Δf₁|时，采用主导检测，根据主动频率偏移方法判定光伏发电系统为孤岛运行，其中主动频率偏移法中斩波率cf采用如下赋值方式：

cf₀的选取取决于输出电流总谐波畸变率THD，必须保证THD＜5％，使得频率变化|Δf|＜|Δf₂|时不向电网注入谐波。

b、当|Δf₁|＞|Δf|＞|Δf₂|时，采用辅助检测，如果ΔU＞ΔU_n，则判定光伏发电系统为孤岛运行。

上述判据a用于孤岛瞬间光伏逆变器输出功率和负载有功功率不匹配程度较大时的情况，而判据b用于孤岛后光伏逆变器和负载有功功率相匹配或不匹配程度较小时的情况，即传统主动频率偏移法不能检测出的孤岛状况，通过引入电压幅值变化量，将频率偏移和电压幅值变化相结合，判断光伏发电系统是否处于孤岛状态。

所述电压幅值变化检测阈值ΔU_n的选取应小于孤岛瞬间功率不匹配程度较小时产生的电压幅值变化最小值；频率偏移检测阈值|Δf₁|的选取应大于孤岛瞬间功率不匹配程度较小时引起的频率偏移最大值；|Δf₂|的选取与灵敏度要求有关，选取的值越小灵敏度越高，即孤岛检测盲区越小。