[发明专利]一种新型的光伏电站被动式防孤岛保护方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说，本发明涉及一种解决光伏电站及其并网变电站防孤岛保护问题的方法。

背景技术

随着光伏发电的发展，越来越多的大容量光伏电源通过集中送出线接入变电站。光伏电源接入变电站后，一旦变电站主供电源断开或者集中送出线路断开，都可能使电网出现非计划孤岛。一般而言，非计划孤岛包括两种情况，即光伏电站独立运行的小孤岛和光伏电站带变电站母线共同运行的大孤岛。

如果仅光伏送出线路断开，则光伏电站将独立形成孤岛系统，此时即为光伏电站独立运行的小孤岛情况，如图2所示的两种类型。如果变电站主供电源断开，则将形成包括光伏系统和变电站在内的大范围孤岛，此时即光伏电站带变电站母线共同运行的大孤岛情况，如图3所示的两种类型。前者将直接威胁到光伏电站运行检修人员和设备的安全，后者则将可能进一步引起变电站内重合闸和备自投装置拒动，从而引起更大停电事故。因此，如何迅速地在检测出孤岛状态并切除相应光伏电站并网开关成为急需要解决的问题。

目前，电网端孤岛检测的主要方法有：基于频率、电压偏移的被动法、基于负荷投切的主动法以及基于载波或者非特征信号的信号注入法。其中基于频率、电压偏移的被动检测法在功率平衡时存在死区较大、检测灵敏度不高等问题；负荷投切法需要增加一次设备且对电网存在一定扰动；信号注入法需要额外信号注入装置和信号接收装置，投资较大。

从电网实际运行来看，电网内要形成非计划孤岛，一般是由故障导致元件开断或者元件无故障开断引起。因此，可以从元件开断前后电气信息变化特征出发，设计一种简单、可靠的孤岛检测方法。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中光伏电站孤岛检测方法的不足，提供一种新型的光伏电站被动式防孤岛保护方法，该方法基于工频故障阻抗检测和基于功率因数变化检测，简单、可靠，能够灵活适用于光伏电站及其接入的变电站对于防孤岛保护的要求。

具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：

1)实时采集本地电气量信息，所述本地电气量信息包括光伏电站送出线路的三相电流以及所接变电站母线的三相电压，根据采集的信息实时计算光伏电站送出线路的功率因数cosΦ以及电流突变量；

2)判断是否接收到远方的跳闸命令，如果接收到跳闸命令则进入步骤5)，否则进入步骤3)；

3)进行工频故障阻抗判据的判断：

如步骤1)计算的电流突变量大于等于电流启动阈值Izqs，且确认连续一段时间都大于等于电流启动阈值Izqs后，则计算工频故障阻抗Z，否则进入步骤4)；

如计算出的工频故障阻抗Z大于整定阻抗Zset，则经过一定延时后判断光伏电站送出线路电流是否小于有流定值I1，如光伏电站送出线路电流小于有流定值I1，则认为发生光伏电站独立运行的小孤岛、进入步骤5)，如光伏电站送出线路电流不小于有流定值I1或者如计算出的工频故障阻抗Z不大于整定阻抗Zset，则进入步骤4)；

4)进行功率因数判据的判断：

当步骤1)计算的功率因数cosΦ的绝对值|cosΦ|小于功率因数定值cosΦls，且光伏电站送出线路的电流大于等于有流定值I1以及光伏电站送出线路的电压大于等于有压定值U1，且经过一定延时功率因数判据没有被闭锁时，认为发生光伏电站和所接变电站母线形成的大孤岛、进入步骤5)，否则返回步骤1)；

5)根据接收的跳闸命令或者发生的小孤岛或大孤岛的情况，将相应光伏电站内并网馈线开关跳闸，完成保护。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤4)中，当满足以下三式任意之一时，闭锁功率因数判据：

dv/dt≥dv/dt_vb(1)

|cosΦ|≤cosΦb1(2)

df/dt≥df/dt_fb(3)

上述式(1)为电压滑差判断，式(2)为功率因数过低闭锁判据，式(3)为频率滑差判断，其中dv/dt、df/dt为检测到的电压、频率滑差值，dv/dt_vb、df/dt_fb为电压、频率滑差闭锁定值，cosΦb1为低功率因数闭锁定值。

上述技术方案的进一步特征在于，所述dv/dt_vb的取值为80％-90％Un/s，Un为额定电压，df/dt_fb的取值为4-6Hz/s，cosΦb1的取值为正常运行功率因数的50％-60％。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤4)中，根据光伏电站所接变电站母线功率的流入方向，选择是否闭锁功率因数判据。