一种带滞环的频率加速正反馈孤岛检测方法技术

本发明专利技术公开了一种带滞环的频率加速正反馈孤岛检测方法，所述方法步骤为：检测公共点电压频率，根据其大小添加正/负反馈扰动。判断其是否符合运行频率范围，若超出负载运行频率的阈值，判定为发生孤岛，之后改变添加扰动方向，使其运行在频率允许范围内。本发明专利技术方法能在断网后使逆变器继续带负载运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网监测领域，尤其是一种多机并联的孤岛检测方法。
技术介绍
世界发展面临能源枯竭问题，致使发展新能源成为社会发展的热点问题。太阳能拥有丰富、清洁的特点，世界各国都对太阳能展开广泛的研究。孤岛效应是指当电力系统因故障停止供电时，分布式发电系统继续向本地负载提供有功和无功功率的现象。在孤岛状态下，电力公司无法对线路电压和频率进行有效控制，将会带来一些安全隐患。现有的孤岛检测方法中主流方法包括被动孤岛检测方法和主动孤岛检测方法。其中被动孤岛检测方法中过/欠压与过/欠频被较多使用，并与其他主动孤岛检测方法结合使用。而主动孤岛检测方法中主要可以分为幅值扰动/反馈和频率扰动/反馈孤岛检测方法。对于这些现有的方法，主要针对其减小盲区和提高电能质量方面研究的比较成熟，但是其在多机并网情况下的适应性研究相对较少。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种能在断网后使逆变器继续带负载运行的带滞环的频率加速正反馈孤岛检测方法。为实现上述目的，采用了以下技术方案，本专利技术所述方法包括以下步骤：步骤1，在三相逆变器并网系统中，将频率的变化量作为无功功率的正反馈引入，形成正反馈环路；对公共点电压频率采样ω，角频率经过一阶低通滤波器与电网频率作差，乘以反馈系数以正反馈形式加到无功轴电流中，将公共点采样得到的频率转换为即：Iq*=Iref-(ω(s)ωfs+ωf-ω0)Kpf---(1)]]>式中，为三相并网逆变器输出的无功电流，Iref为电流的给定，Kpf为反馈系数，ω0为电网频率；S为复频率ωf为截止频率，ω(s)为电压频率的复频域表达式。当发生孤岛后，使得逆变器输出电压频率超出允许范围，判定为孤岛；步骤2，为满足逆变器在孤岛发生后依然能带本地负载运行的要求，系统添加滞环条件，设定一个阈值范围[ω1,ω2]，且ω1＞49.3、ω2＜50.5；然后判断ω是否在[49.3Hz，50.5Hz]范围内，若在则用频率正反馈，若已经超出此区间则将正反馈换成负反馈，将式(1)变形为：步骤3，若公共点频率在阈值[ω1,ω2]范围内，则计时器i清零，并判断为未发生孤岛，检测信号δ＝0；若公共点频率超出阈值[ω1,ω2]范围，计时器i开始计时：计时器i累计时间t0超过规定数值，判断为发生孤岛，检测信号δ＝1；否则为未发生孤岛，检测信号δ＝0。进一步的，所述步骤2中，判断检测到的电压频率运行范围是否在符合要求阈值内；对角速度添加扰动，若公共点频率在阈值范围内，则用频率正反馈，使得频率逐渐变化至超出阈值范围；若公共点频率不在阈值范围内，为保证系统安全运行，则用频率负反馈，使其逐渐变化至阈值范围内。进一步的，所述步骤2中，为满足断网前添加扰动不对电网产生过量影响，同时又满足在断网后能检测出孤岛效应，对反馈系数Kpf的值进行设定，满足条件：2Qfidω0<Kpf<ηΔωid---(3)]]>式中，η为电网所允许的无功功率最大波动占逆变器输出有功功率的百分比，Qf为负载品质因数，ω0为电网频率，id是逆变器输出电流的有功分量，Δω是频率差。进一步的，所述步骤2中，为使计算的反馈系数具有统一的特性，能适用于所有容量的逆变器，将Kpf设定为与有功电流给定有关的一个量，即令Kpf＝Kid，由此得到K的取值范围为：2Qfω0<K<ηΔω---(4)]]>式中，Qf为负载品质因数，ω0为电网频率，K为人为添加的比例系数。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、本方法不依赖于过零点检测，依赖于锁相环的输出频率，因此适应于三相系统。2、加速正反馈反映了此孤岛检测方法检测速度较快，因为本方法采用的反馈系数与逆变器输出功率成正比，可以加快大功率逆变器的孤岛检测速度，又可以减小对小功率逆变器的电能质量的影响。3、滞环是为频率加上滞环，由于频率存在正反馈，会很快将系统的运行频率推向非正常的运行范围，但若加入滞环，便可使其既能检测成功，又不破坏系统孤岛运行范围。附图说明图1是本专利技术方法的扰动框图。图2是本专利技术方法的逻辑流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：本专利技术所述方法如图2所示，包括以下步骤：步骤1，在三相逆变器并网系统中，将频率的变化量作为无功功率的正反馈引入，形成正反馈环路；对公共点电压频率采样ω，角频率经过一阶低通滤波器与电网频率作差，乘以反馈系数以正反馈形式加到无功轴电流中，将公共点采样得到的频率转换为如图1所示，即：Iq*=Iref-(ω(s)ωfs+ωf-ω0)Kpf---(1)]]>式中，为三相并网逆变器输出的无功电流，Iref为电流的给定，Kpf为反馈系数，ω0为电网频率，S为复频率，ωf是截止频率，ω(s)是电压频率的复频域表达式。其特点是在孤岛发生后，逆变器输出电压频率在正反馈的影响下超出允许范围，判断孤岛发生，并且停止逆变器的运行。当发生孤岛后，使得逆变器输出电压频率超出允许范围，判定为孤岛；步骤2，为满足逆变器在孤岛发生后依然能带本地负载运行的要求，系统添加滞环条件，设定一个阈值范围[ω1,ω2]，且ω1＞49.3、ω2＜50.5；然后判断ω是否在[49.3Hz，50.5Hz]范围内，若在则用频率正反馈，若已经超出此区间则将正反馈换成负反馈，将式(1)变形为：判断检测到的电压频率运行范围是否在符合要求阈值内；对角速度添加扰动，若公共点频率在阈值范围内，则用频率正反馈，使得频率逐渐变化至超出阈值范围；若公共点频率不在阈值范围内，为保证系统安全运行，则用频率负反馈，使其逐渐变化至阈值范围内。为满足断网前添加扰动不对电网产生过量影响，同时又满足在断网后能检测出孤岛效应，对反馈系数Kpf的值进行设定，满足条件：2Qfidω0<Kpf<ηΔωid---(3)]]>式中，η为电网所允许的无功功率最大波动占逆变器输出有功功率的百分比，Qf为负载品质因数，ω0为电网频率，id是逆变器输出电流的有功分量，Δω是频率差。为使计算的反馈系数具有统一的特性，能适用于所有容量的逆变器，将Kpf设定为与有功电流给定有关的一个量，即令Kpf＝Kid，由此得到K的取值范围为：2Qfω0<K<ηΔω---(4)]]>式中，Qf为负载品质因数，ω0为电网频率，K为人为添加的比例系数。步骤3，若公共点频率在阈值[ω1,ω2]范围内，则计时器i清零，并判断为未发生孤岛，检测信号δ＝0；若公共点频率超出阈值[ω1,ω2]范围，计时器i开始计时：计时器i累计时间t0超过规定数值，判断为发生孤岛，检测信号δ＝1；否则为未发生孤岛，检测信号δ＝0。下面对本专利技术所述方法在多机情况下的适应情况进行说明：假设有n台DG并入同一段电网，并且均采用带滞环的频率加速正反馈孤岛检测方法。采用单位功率因数并网，因此无功电流给定为0，仅存在角频率的反馈项：Iqn*=Δin=-(ω(s)ωfs+ωf-ω0)&C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带滞环的频率加速正反馈孤岛检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，在三相逆变器并网系统中，将频率的变化量作为无功功率的正反馈引入，形成正反馈环路；对公共点电压频率采样ω，角频率经过一阶低通滤波器与电网频率作差，乘以反馈系数以正反馈形式加到无功轴电流中，将公共点采样得到的频率转换为即：Iq*=Iref-(ω(s)ωfs+ωf-ω0)Kpf---(1)]]>式中，为三相并网逆变器输出的无功电流，Iref为电流的给定，Kpf为反馈系数，ω0为电网频率，S为复频率，ωf为截止频率，ω(s)为电压频率的复频域表达式；当发生孤岛后，使得逆变器输出电压频率超出允许范围，判定为孤岛；步骤2，为满足逆变器在孤岛发生后依然能带本地负载运行的要求，系统添加滞环条件，设定一个阈值范围[ω1,ω2]，且ω1＞49.3、ω2＜50.5；然后判断ω是否在[49.3Hz，50.5Hz]范围内，若在则用频率正反馈，若已经超出此区间则将正反馈换成负反馈，将式(1)变形为：步骤3，若公共点频率在阈值[ω1,ω2]范围内，则计时器i清零，并判断为未发生孤岛，检测信号δ＝0；若公共点频率超出阈值[ω1,ω2]范围，计时器i开始计时：计时器i累计时间t0超过规定数值，判断为发生孤岛，检测信号δ＝1；否则为未发生孤岛，检测信号δ＝0。...

【技术特征摘要】
1.一种带滞环的频率加速正反馈孤岛检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，在三相逆变器并网系统中，将频率的变化量作为无功功率的正反馈引入，形成正反馈环路；对公共点电压频率采样ω，角频率经过一阶低通滤波器与电网频率作差，乘以反馈系数以正反馈形式加到无功轴电流中，将公共点采样得到的频率转换为即：Iq*=Iref-(ω(s)ωfs+ωf-ω0)Kpf---(1)]]>式中，为三相并网逆变器输出的无功电流，Iref为电流的给定，Kpf为反馈系数，ω0为电网频率，S为复频率，ωf为截止频率，ω(s)为电压频率的复频域表达式；当发生孤岛后，使得逆变器输出电压频率超出允许范围，判定为孤岛；步骤2，为满足逆变器在孤岛发生后依然能带本地负载运行的要求，系统添加滞环条件，设定一个阈值范围[ω1,ω2]，且ω1＞49.3、ω2＜50.5；然后判断ω是否在[49.3Hz，50.5Hz]范围内，若在则用频率正反馈，若已经超出此区间则将正反馈换成负反馈，将式(1)变形为：步骤3，若公共点频率在阈值[ω1,ω2]范围内，则计时器i清零，并判断为未发生孤岛，检测信号δ＝0；若公共点频率超出阈值[ω1,ω2]范围，计时器i开始计时：计时器i累计时间t0超过规定数值，判断为发生孤岛，检测信号δ＝1；否则为未发生孤岛，检测信号δ＝0。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓寰，曹璐，张纯江，辛岩洁，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13