基于无盲区自适应AFDPF算法的光伏并网系统孤岛检测方法技术方案

本发明专利技术涉及光伏并网发电系统控制领域，具体涉及一种基于无盲区自适应AFDPF算法的光伏并网系统孤岛检测方法。为了进一步的消除检测盲区，降低对电能质量的影响，本发明专利技术提出了一种基于无盲区自适应AFDPF算法的光伏并网系统孤岛快速检测方法，改进的正反馈主动频移算法(AFDPF)在频率相对稳定的情况下施加较小的扰动，当频率偏离稳定情况时，在扰动中引入对频率偏差的正反馈，在施加扰动前根据频率偏差函数对频率偏移方向进行判定，通过确立正反馈系数随公共耦合点频率进行自适应变化的关系，以及对正反馈的频率偏差函数的改进，从而达到了消除检测盲区、进一步提高了检测效率，并且在一定程度上避免了引入较大扰动造成的电能污染。

【技术实现步骤摘要】
基于无盲区自适应AFDPF算法的光伏并网系统孤岛检测方法
本专利技术涉及光伏并网发电系统控制领域，具体涉及一种基于无盲区自适应AFDPF算法的光伏并网系统孤岛检测方法。
技术介绍
随着全球能源战略的深入发展，新能源的应用逐渐成为研究热点。光伏资源作为最为丰富的可再生能源之一和重要清洁能源，其发展对于解决石化能源紧缺和严峻的环境问题有深远影响。光伏应用的最重要部分是光伏并网发电。在光伏并网发电系统的应用中，由于电气故障、误操作或自然因素等原因造成电网中断供电时，各个光伏并网发电节点与本地负载连接将会处于独立运行状态，这种现象被称为孤岛效应。当发电系统处于孤岛状态时，会对设备造成损坏，影响电力系统的安全稳定运行、影响人民的生产生活。随着光伏分布式发电系统的广泛接入，保障光伏并网发电系统的安全运行的重要性尤为突出，孤岛问题亟待解决。孤岛检测按照检测端位置区分可分为电网端检测和逆变器端检测，其中逆变器段检测由分为主动式和被动式两种检测方法。电网侧检测方法虽然检测效果最好，但是受限于现在我国电网与智能电网发展的现状，当前此类方法实现的可能性非常低。逆变器侧检测中，被动式孤岛检测工作原理简单，易于实现，但在逆变器输出功率与负载功率相近时则检测失效，存在较大的检测盲区。相对而言，主动式检测从原理上来讲，减小了检测盲区，提高了检测效率，大大的增强了检测的可靠性，但是主动式检测难以做到无盲区与保证电能质量兼顾。
技术实现思路
为了进一步的消除检测盲区，降低对电能质量的影响，本专利技术提出了一种基于无盲区自适应AFDPF算法的光伏并网系统孤岛快速检测方法。本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是：所述基于无盲区自适应AFDPF算法的光伏并网系统孤岛快速检测方法的具体步骤为：步骤a、对光伏逆变器输出电流的频率加入初始扰动；步骤b、通过锁相PLL采集电路获取光伏并网系统和电网的公共耦合点电压过零时的电压频率fPCC，判断电网公共点电压频率是否超越光伏并网稳定运行情况下的频率波动范围，如果：在波动范围内，返回步骤a；不在波动范围内，正反馈增益引入截断系数公式cf＝cf0+k·sin(fPCC-fg)；其中，cf0为初始扰动频率，k为正反馈增益，fPCC为PCC点的电压频率，fg为电网额定频率；步骤c、更新频率扰动方向：根据锁相PLL电路检测公共耦合点电压过零时的频率fPCC，利用(fPCC-fg)的符号来确定频率偏移方向，如果：fPCC-fg≥0，频率向上偏移；fPCC-fg＜0，反之则向下偏移；步骤d、判断电网公共点电压频率fPCC是否满足fmin≤fPCC≤fmax，其中fmin和fmax为触发电网频率异常保护的阈值，如果：满足，返回步骤a；不满足，判定为出现孤岛效应，给逆变器发出跳闸信号。进一步地，所述步骤a中对电流频率加入的初始扰动是截断系数为初始截断系数即cf0＝0.02时对应的扰动。进一步地，所述步骤b中光伏并网稳定运行取电网频率稳定度优于0.1％的情况，即频率波动范围为50Hz±0.05Hz。进一步地，所述步骤b中截断系数的正反馈增益确立为为本地负载阻抗角，fg为电网额定频率。进一步地，所述步骤d中频率异常保护阈值fmin和fmax分别为49.5Hz和50.5Hz。有益效果：第一，通过推导盲区与增加的扰动的关系得到添加扰动的正反馈系数与频率之间的关系，进而根据对公共耦合点电压频率的检测与分析，从而可以使扰动的方式以及扰动量的参数进行率自适应的调整，一旦检测到并网公共点电压频率超出频率保护动作阈值就可以判定孤岛发生，有效地消除了传统主动式频移检测的检测盲区，而且一定程度上提高了检测效率。第二，在实现参数根据频率自适应变化的同时，在传统AFDPF基础上，将反馈扰动的增量变为其原值得正弦值，当在反馈增量极小时并没有区别，当反馈增量较大时则起到了减小反馈增量的作用，一定程度上避免了较大反馈增量下的扰动信号对电网造成较大的谐波污染，从而对提高电能质量有了一定的作用。附图说明图1是本专利技术的孤岛检测方法流程图；图2是光伏并网发电系统图；图3是图3是改进的AFDPF算法在光伏并网发电系统输出与负载消耗达到功率平衡时仿真结果分析图；图4是传统的AFDPF算法在光伏并网发电系统输出与负载消耗达到功率平衡时PCC点电压和并网电流的仿真结果分析图；图5是改进的AFDPF算法与传统AFDPF在光伏并网发电系统输出与负载消耗功率不平衡时的仿真对比分析图；图6是改进的AFDPF算法与传统AFDPF在光伏并网发电系统输出与负载消耗功率不平衡时并网电流的谐波对比分析图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的基于无盲区自适应AFDPF算法的光伏并网系统孤岛检测方法如图1所示，具体步骤为：步骤a、对光伏逆变器输出电流的频率加入初始扰动，初始扰动的截断系数设为cf0＝0.02；步骤b、通过锁相PLL采集电路获取光伏并网系统和电网的公共耦合点电压过零时的电压频率fPCC，判断电网公共点电压频率是否超越光伏并网稳定运行情况下的频率波动范围50Hz±0.05Hz，若在波动范围内，则返回步骤a进入循环，若不在波动范围内则对截断系数引入正反馈，即：cf＝cf0+k·sin(fPCC-fg)(1)截断系数中的正反馈增益公式如式(2)所示：其中：为本地负载阻抗角；fg为电网额定频率；步骤c、更新频率扰动方向：根据锁相PLL电路检测公共耦合点电压过零时的频率fPCC，利用(fPCC-fg)的符号来确定频率偏移方向，若fPCC-fg≥0则频率向上偏移，反之则向下偏移；步骤d、判断电网公共点电压频率fPCC是否满足fmin≤fPCC≤fmax，其中fmin和fmax为触发电网频率异常保护的阈值，分别为49.5Hz和50.5Hz；若满足则返回步骤a进入循环，若不满足，则说明孤岛已发生，判定为出现孤岛效应，给光伏逆变器发出跳闸信号。本专利技术针对传统的AFDPF算法存在检测盲区的缺点，对其检测盲区进行分析。由于在研究和测试孤岛性能时，通常用并联RLC来模拟本地负载，若想要消除盲区，则需在最恶劣的情况下做到有效快速的检测出孤岛的发生，也就在模拟负载RLC的谐振频率与电网额定频率相同时，电网断路器断开后，此时公共耦合点处的频率变化非常小，通过检测频率判定是否发生孤岛最为艰难。根据这种分析，则要求f＝fPCC＝fg时AFDPF算法所添加的扰动使逆变器输出电流的主动频移角比RLC负载的相角增加的更快，则要求：其中：RLC并联模拟负载的相角如式(4)所示：AFDPF算法所添加的扰动使逆变器输出电流的主动频移角，如式(5)所示：由式(3)、(4)、(5)推导出检测无盲区时反馈增益的取值范围，如式(6)所示：考虑到电网断网瞬间是个很小的值，则则有如式(7)所示：将式(7)带入式(6)中可以得到正反馈增益k与本地负载阻抗角之间的关系式，如式(2)所示，根据断网后不同频率，以及不同频率下对应的变化，对正反馈增益k进行自动调整，从而达到消除检测盲区的目的。本实施方式针对传统的AFDPF算法中扰动信号对电网注入较大谐波的问题，对截断系数进行了进一步的改进，用sin(f-fg)代替截断系数正反馈的频率偏差函数Δf＝f-fg。由于截断系数的大小代表了加入扰动大小，因而反馈增加的频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无盲区自适应AFDPF算法的光伏并网系统孤岛检测方法，其特征在于，具体步骤为：步骤a、对光伏逆变器输出电流的频率加入初始扰动；步骤b、通过锁相PLL采集电路获取光伏并网系统和电网的公共耦合点电压过零时的电压频率f

【技术特征摘要】
1.一种基于无盲区自适应AFDPF算法的光伏并网系统孤岛检测方法，其特征在于，具体步骤为：步骤a、对光伏逆变器输出电流的频率加入初始扰动；步骤b、通过锁相PLL采集电路获取光伏并网系统和电网的公共耦合点电压过零时的电压频率fPCC，判断电网公共点电压频率是否超越光伏并网稳定运行情况下的频率波动范围，如果：在波动范围内，返回步骤a；不在波动范围内，正反馈增益引入截断系数公式cf＝cf0+k·sin(fPCC-fg)；其中，cf0为初始扰动频率，k为正反馈增益，fPCC为PCC点的电压频率，fg为电网额定频率；步骤c、更新频率扰动方向：根据锁相PLL电路检测公共耦合点电压过零时的频率fPCC，利用(fPCC-fg)的符号来确定频率偏移方向，如果：fPCC-fg≥0，频率向上偏移；fPCC-fg＜0，反之则向下偏移；步骤d、判断电网公共点电压频率fPCC是否满足fmin≤fPCC≤fmax，其中fmin和fmax为触...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋立新，刘斯琦，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23