本发明专利技术公开一种基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测装置和方法。检测装置包括有源滤波装置、三相并网逆变器和非线性负载，利用有源电力滤波装置补偿非线性负载产生的谐波以提升电能质量，并周期性地改变补偿电流的补偿率，然后把有源电力滤波装置的补偿电流作为注入系统的扰动量，采集有源电力滤波装置的补偿电流和公共耦合点的电压计算从有源电力滤波装置端口看向系统的等效阻抗，通过判断阻抗的变化情况检测是否发生孤岛效应，这样在提高系统的电能质量的同时可以快速地完成孤岛检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测装置和方法，属于微电网故障检测和电能质量治理应用领域。
技术介绍
为了解决世界性的能源问题诸如风能、太阳能之类的可再生新能源得到了广泛应用，分布式发电得到了快速发展。分布式发电系统正常工作在并网状态，但是当电网由于电气故障、误操作等原因中断供电时，分布式发电系统就形成了供电孤岛，这会给电力系统的安全运行带来很严重的问题，甚至会危害到设备维护人员的人身安全。此外，电力电子设备等非线性负载的广泛应用会产生大量的谐波，不但会使分布式发电系统的控制策略变得很复杂，还会严重影响电网质量。因此，需要在不降低电网质量的情况下快速准确地检测出分布式发电系统的孤岛状态。专利1：基于阻抗测量的分布式电源孤岛检测方法，申请号201010210918.0，本专利技术提供了一种孤岛检测方法，包括以下步骤：A、向分布式电源与主电网之间串联一个阻抗并向并网联络点注入高频电压信号；B、根据分压原理，计算分布式电源与主电网并网时的系统等效阻抗上的电压有效值；C、实时测量并网联络点的电压有效值，当电压有效值突然增大一定倍数时，判定为发生孤岛效应。专利2：一种两个谐波电流同时注入时的孤岛效应检测系统及方法，申请号201310261192.7，专利技术提供的方法是向公共耦合点注入25Hz和100Hz两种类型的谐波电流，通过检测公共耦合点处两种频率的谐波电压计算出两种频率下的谐波阻抗，根据阻抗的变化判断是否发生孤岛效应。上述专利中虽然可以通过阻抗的变化检测出孤岛效应，但由于向电网中额外注入了一些信号，使得电网质量不可避免地受到影响。如果系统负载为非线性负载时，系统的电能质量会很差，而额外注入信号会加剧电能质量的恶化。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术所存在的问题，提出了一种基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测装置和方法。主要目的通过有源电力滤波装置补偿非线性负载产生的谐波，把有源电力滤波装置的补偿电流作为注入系统的扰动量，利用有源电力滤波装置的补偿电流和公共耦合点(PCC)的电压计算从有源电力滤波装置端口看向系统的等效阻抗，通过判断阻抗的变化情况检测是否发生孤岛效应，这样在提高系统的电能质量的同时可以快速地完成孤岛检测。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术提出一种基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测装置，其特征在于，包括有源滤波装置、分布式发电装置、非线性负载、三相电网、输出电流传感器、负载电流传感器、电网电流传感器和公共耦合点电压传感器；有源滤波装置、分布式发电装置和非线性负载并联后连接到三相电网；输出电流传感器连接在有源滤波装置输出端；负载电流传感器与非线性负载相连接；电网电流传感器和公共耦合点电压传感器连接到三相电网的输出端，非线性负载包括三相不控整流桥及与其相连的电感负载和电阻负载。本专利技术提出一种基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测方法，具体包括以下步骤：A、利用输出电流传感器、负载电流传感器、电网电流传感器和公共耦合点电压传感器采集相应物理量；B、计算谐波电流；C、设置补偿率K为不同的值，由有源滤波装置根据补偿率和谐波电流发出补偿电流；D、对公共耦合点电压和有源滤波装置的补偿电流分别做离散傅里叶变换，得到h次谐波下的分量；E、根据两个相邻工频周期的电压电流量计算有源滤波装置端口处的等效阻抗，相邻两周期的电路表达式如公式(1)(2)所示；Vpcc1Zs//ZDG//ZL=K1Ic-Ihs-IhDG-IhL---(1)]]>Vpcc2Zs//ZDG//ZL=K2Ic-Ihs-IhDG-IhL---(2)]]>式中，Vpcc1和Vpcc2分别表示连续两周期的PCC点电压，K1和K2分别表示两个周期的谐波补偿率。Zs是电网侧等效谐波阻抗，IhDG和ZDG分别是DG系统发出的h次谐波电流和等效谐波阻抗，IhL和ZL分别是非线性负载等效的谐波电流和阻抗，Ihc表示非理想情况下电网产生的h次谐波电流，Ic是有源滤波装置的补偿率为1时的补偿电流；F、由公式(1)(2)求有源滤波装置端口处的等效阻抗ZNN′，如公式(3)所示；ZNN′=Zs//ZDG//ZL=Vpcc1-Vpcc2K1Ic-K2Ic=ΔVpccΔIc---(3)]]>式中，ΔVpcc表示公共耦合点电压的变化量，ΔIc看作为注入系统的扰动量，即有源滤波装置的补偿电流变化量；G、系统运行中，若计算得到的ZNN′低于阈值Zset，则重复步骤D、E、F；若得到的ZNN′增大至超过阈值Zset，则判定系统发生孤岛效应。上述步骤B中计算谐波电流的方法是基于三相瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测法。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点和效果：本专利技术的一个效果在于，应用有源滤波装置补偿非线性负载产生的谐波，完成孤岛检测的同时可以提高系统的电能质量。本专利技术的一个效果在于，利用相邻两个工频周期的电压电流变化量进行孤岛检测，只需略大于一个工频周期的时间即可检测出孤岛效应，检测时间短。附图说明图1是本专利技术中基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测装置拓扑图；图2是本专利技术中h次谐波下系统的单相等效模型；图3是本专利技术一种基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测方法流程图；图4(a)是本专利技术中谐波补偿前电网电流波形图；图4(b)是本专利技术中谐波补偿后电网电流波形图；图5是本专利技术中提出的基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测方法的检测结果波形图。附图中，各标号所代表的部件：1、有源滤波装置2、分布式发电装置3、非线性负载4、三相电网5、输出电流传感器6、负载电流传感器7、电网电流传感器8、公共耦合点电压传感器9、三相不控整流桥10、电感负载11、电阻负载。具体实施方式实施例：一种基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测装置，其特征在于，包括有源滤波装置(1)、分布式发电装置(2)、非线性负载(3)、三相电网(4)、输出电流传感器(5)、负载电流传感器(6)、电网电流传感器(7)和公共耦合点电压传感器(8)；有源滤波装置(1)、分布式发电装置(2)和非线性负载(3)并联后连接到三相电网(4)的输出端即公共耦合点PCC(12)；输出电流传感器(5)连接在有源滤波装置(1)输出端；负载电流传感器(6)与非线性负载(3)相连接；电网电流传感器(7)和公共耦合点电压传感器(8)连接到三相电网(4)的输出端。所述非线性负载(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测装置，包括有源滤波装置(1)、分布式发电装置(2)、非线性负载(3)、三相电网(4)、输出电流传感器(5)、负载电流传感器(6)、电网电流传感器(7)和公共耦合点电压传感器(8)；所述有源滤波装置(1)、分布式发电装置(2)和非线性负载(3)并联后连接到三相电网(4)的输出端即公共耦合点PCC(12)，输出电流传感器(5)连接在有源滤波装置(1)输出端，负载电流传感器(6)与非线性负载(3)相连接，电网电流传感器(7)和公共耦合点电压传感器(8)连接到三相电网(4)的输出端。
【技术特征摘要】
1.一种基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测装置，包括有源滤波装置(1)、分
布式发电装置(2)、非线性负载(3)、三相电网(4)、输出电流传感器(5)、
负载电流传感器(6)、电网电流传感器(7)和公共耦合点电压传感器(8)；所
述有源滤波装置(1)、分布式发电装置(2)和非线性负载(3)并联后连接到
三相电网(4)的输出端即公共耦合点PCC(12)，输出电流传感器(5)连接在
有源滤波装置(1)输出端，负载电流传感器(6)与非线性负载(3)相连接，
电网电流传感器(7)和公共耦合点电压传感器(8)连接到三相电网(4)的输
出端。
2.如权利要求1所述的一种基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测装置，其特征
在于，非线性负载(3)包括三相不控整流桥(9)及与其相连的电感负载(10)
和电阻负载(11)。
3.一种基于有源滤波及谐波补偿的孤岛检测方法，其特征在于，所述孤岛检测
方法包括以下步骤：
步骤A：利用输出电流传感器(5)、负载电流传感器(6)、电网电流传感器
(7)和公共耦合点电压传感器(8)采集相应物理量；
步骤B：计算谐波电流；
步骤C：设置补偿率K为不同的值，由有源滤波装置(1)根据补偿率和谐
波电流发出补偿电流；
步骤D：对公共耦合点电压Vpcc和有源滤波装置(1)的补偿电流Ic分别做离
散傅里叶变换，得到h次谐波下的分量；
步骤E：根据两个相邻工频周期的电压电流量计算有源滤波装置(1)端口
处的...
【专利技术属性】
技术研发人员：冬雷，韩劲草，黄晓江，
申请(专利权)人：北京动力京工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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