锁相环动态的重合闸过程的分布式光伏输出电流分析方法技术

本发明专利技术公开了一种锁相环动态的重合闸过程的分布式光伏输出电流分析方法，该方法考虑了在分布式光伏电源在重合过程中，其输出电流特性受到锁相环动作特性的影响，适用于含分布式光伏接入后的重合闸的适应性分析；仅通过合闸时的相角差就可以得到该暂态条件下的光伏电源输出电流特性，不受其他运行条件和线路特征数据的限制，方法操作简单，实用性强。

A distributed photovoltaic output current analysis method for the dynamic reclosing process of phase-locked loop

The invention discloses a distributed photovoltaic output current reclosing of a phase-locked loop dynamic analysis method, this method is considered in the distributed photovoltaic power in the process of reclosing, the output current characteristics affected by the PLL operating characteristics, suitable for analysis with distributed photovoltaic access after reclosing only by switching adaptability; when the phase difference can be obtained by photovoltaic power output current characteristics of the transient conditions, without other operation conditions and line feature data limitation method has simple operation, strong practicability.

【技术实现步骤摘要】
锁相环动态的重合闸过程的分布式光伏输出电流分析方法
本专利技术涉及新能源电力系统分析
，尤其涉及一种锁相环动态的重合闸过程的分布式光伏输出电流分析方法。
技术介绍
随着分布式光伏发电技术的发展，其装机容量不断增加，应格外重视其对电网的影响。光伏的大量并网改变了原有配网的供电模式，原有配电网的保护与控制装置将受到一定的影响。在这些影响中，目前的技术研究主要集中在故障后光伏输出特性及对线路保护的影响，鲜有涉及故障切除和线路重合闸动作后光伏输出特性与重合闸的配合问题。由于传统自动装置的正确动作基于电压与相角的检测，因此研究如何处理分布式光伏电源自身特性与现有基于电压与相角检测的自动装置动作的相互配合问题成为了亟需解决的问题之一。光伏并网逆变器的有效控制基于电网电压定向控制策略，将三相abc静止坐标转换为两相dq旋转坐标，需要输入电网电压的相位信号。而相位信号的获得，依赖的正是锁相环(PLL,PhaseLockedLoop)技术。因此，PLL获取电网电压相位角的正确计算是逆变器控制的关键技术。根据经典参数，PLL动态相比于电流内环为慢动态。在重合过程中，由于电压相位等发生突变，PLL会存在暂时的非正确锁相，从而失去对输出电流的有效控制。在这种情况下，光伏电源的输出电流特性将发生变化，从而影响重合闸等设备的正确动作与否。因此，有必要深入研究基于锁相环特性的重合闸动作后分布式光伏电流输出特性，以及探讨这种情况将会对重合闸与保护配合的适应性带来怎样的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锁相环动态的重合闸过程的分布式光伏输出电流分析方法，考虑了在分布式光伏电源在重合过程中，其输出电流特性受到锁相环动作特性的影响，整个分析方法操作简单，实用性强。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种锁相环动态的重合闸过程的分布式光伏输出电流分析方法，包括：基于锁相环的工作原理，结合现有含分布式光伏电源接入配电网故障切除后对于系统电压及频率的支持能力，分析并获得不同场景下锁相环的在重合闸动作后的动态过程及锁相能力；结合上一步骤的结果，分析在不同程度暂时非正确锁相条件下，锁相环输出同步信号与并网点实际相位误差Δθ对分布式光伏电源输出功率PPV的影响，并计算相应的分布式光伏电源输出功率PPV；根据直流侧分布式光伏电源的输出特性，并结合分布式光伏电源输出功率PPV求取分布式光伏电源的输出电压为功率的函数Edc及其变化情况；并结合光伏逆变器的限流要求，计算光伏系统双环控制策略中的电压外环输出值，进而计算内环电流输出值；根据内环电流输出值，并结合实际相位误差Δθ计算重合闸动作后分布式光伏电源的有功电流。所述分析并获得不同场景下锁相环的在重合闸动作后的动态过程及锁相能力包括：对于含分布式光伏电源接入并网联络线放生三相接地故障，锁相环需要动态响应时间，其输出的同步信号θ′与实际相位θ之间存在误差Δθ；根据相位矢量图，分析并获得不同场景下锁相环的在重合闸动作后的动态过程及锁相能力：当分布式光伏电源容量与本地负荷匹配条件下，故障切除后暂时脱网条件下的光伏输出频率和电压幅值保持不变；当重合时Δθ<90°，通过q轴分量Ugq的正负判断当前电压矢量相位与控制信号d轴的相位关系，并送入调节器计算改变旋转坐标系的转速，使得与d轴夹角减小，直至Ugq＝0完成锁相；当重合时Δθ>90°，该条件下Δθ增大时Ugq反而减小，此时不利于重合后锁相环的正确锁相；当分布式光伏电源容量的有功与本地负荷不完全匹配，电压发生偏移；当重合前电压跌落程度高于一定数值，重合瞬间Ugq幅值会小于一定数值，从而导致调节量小于设定值，不利于正确锁相；当分布式光伏电源容量的无功与本地负荷不完全匹配，频率f发生偏移；当重合前f<50Hz且Ugq>0时，即便调节器控制旋转坐标系加快，其转速仍低于并网电压相位，Δθ仍进一步扩大；当重合前f>50Hz且Ugq>0时，由于调节器控制f进一步加速，锁相环需在d轴超过并网点电压的相位后再进行减速调节，不利于正确锁相。所述分析在不同程度暂时非正确锁相条件下，锁相环输出同步信号与并网点实际相位误差Δθ对分布式光伏电源输出功率PPV的影响，并计算相应的分布式光伏电源输出功率PPV包括：由于相位突变，输出电流同步信号I′gd等于相应的参考值I*gd，但并不等同于有功电流Igd；当存在Δθ时，得到分布式光伏电源输出的有功、无功电流分别为：根据上式，计算出在重合过程中Δθ不同时的实际有功电流输出值；Δθ∈(0°～90°)时，实际输出的有功电流小于额定值；当Δθ∈(90°～180°)时输出有功电流为负值；并在此基础上，计算出重合时分布式光伏电源实际输出有功功率为：且Δθ越大，偏离最大功率点程度越深，输出功率越小；无法稳定在最大功率PPV.max点附近，从而使得电流内环参考值发生波动。根据直流侧分布式光伏电源的输出特性，并结合分布式光伏电源输出功率PPV求取光伏偏离最大功率点输出时直流母线电压Edc的变化情况；并结合光伏逆变器的限流要求，计算光伏系统双环控制策略中的电压外环输出值，进而计算内环电流输出值包括：根据直流侧分布式光伏电源的输出特性，计算相应的分布式光伏电源输出功率PPV’，交流测分布式光伏电源输出功率即为PPV；将PPV’＝PPV，则得分布式光伏电源的输出电压为功率的函数；由于相位突变使得PPV下降，从而导致IPV下降，则电压外环电压控制输入电压发生偏移，即Edc上升；当Edc上升，结合光伏逆变器的限流要求，在此基础上得到电压外环输出值：其中，Hcl(s)为电流内环闭环传递函数；从而计算内环d轴电流输出值：其中，为电流内环的参考值，Igd.N为工况电流，U*gd为电压外环d轴电压输入参考值，kup为外环控制器的比例系数，kui为外环控制器积分系数，s为频域量表示。所述根据内环电流输出值，并结合实际相位误差Δθ计算重合闸动作后分布式光伏电源的有功电流的计算公式为：Igd'＝I′gd'cosΔθ；其中，Ig′d'为内环d轴电流输出值。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，该方案适用于含分布式光伏配网新场景下的重合闸适应性新析；仅通过合闸时的相角差就可以得到该暂态条件下的光伏电源输出电流特性，不受其他运行条件和线路特征数据的限制，方法操作简单，实用性强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的一种锁相环动态的重合闸过程的分布式光伏输出电流分析方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的PLL原理图；图3为本专利技术实施例提供的PLL简化模型原理图；图4为本专利技术实施例提供的相位突变Δθ∈(-90°～90°)条件下PLL动态过程电压相位矢量图；图5为本专利技术实施例提供的相位突变Δθ∈(90°～270°)条件下PLL动态过程电压相位矢量图；图6为本专利技术实施例提供的Δθ∈(0°～90°)时，分布式光伏电源输出电流相位矢量图；图7为本专利技术实施例提供的Δθ∈(90°～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锁相环动态的重合闸过程的分布式光伏输出电流分析方法，其特征在于，包括：基于锁相环的工作原理，结合现有含分布式光伏电源接入配电网故障切除后对于系统电压及频率的支持能力，分析并获得不同场景下锁相环的在重合闸动作后的动态过程及锁相能力；结合上一步骤的结果，分析在不同程度暂时非正确锁相条件下，锁相环输出同步信号与并网点实际相位误差Δθ对分布式光伏电源输出功率PPV的影响，并计算相应的分布式光伏电源输出功率PPV；根据直流侧分布式光伏电源的输出特性，并结合分布式光伏电源输出功率PPV求取分布式光伏电源的输出电压为功率的函数Edc及其变化情况；并结合光伏逆变器的限流要求，计算光伏系统双环控制策略中的电压外环输出值，进而计算内环电流输出值；根据内环电流输出值，并结合实际相位误差Δθ计算重合闸动作后分布式光伏电源的有功电流。

【技术特征摘要】
1.一种锁相环动态的重合闸过程的分布式光伏输出电流分析方法，其特征在于，包括：基于锁相环的工作原理，结合现有含分布式光伏电源接入配电网故障切除后对于系统电压及频率的支持能力，分析并获得不同场景下锁相环的在重合闸动作后的动态过程及锁相能力；结合上一步骤的结果，分析在不同程度暂时非正确锁相条件下，锁相环输出同步信号与并网点实际相位误差Δθ对分布式光伏电源输出功率PPV的影响，并计算相应的分布式光伏电源输出功率PPV；根据直流侧分布式光伏电源的输出特性，并结合分布式光伏电源输出功率PPV求取分布式光伏电源的输出电压为功率的函数Edc及其变化情况；并结合光伏逆变器的限流要求，计算光伏系统双环控制策略中的电压外环输出值，进而计算内环电流输出值；根据内环电流输出值，并结合实际相位误差Δθ计算重合闸动作后分布式光伏电源的有功电流。2.根据权利要求1所述的一种锁相环动态的重合闸过程的分布式光伏输出电流分析方法，其特征在于，所述分析并获得不同场景下锁相环的在重合闸动作后的动态过程及锁相能力包括：对于含分布式光伏电源接入并网联络线放生三相接地故障，锁相环需要动态响应时间，其输出的同步信号θ′与实际相位θ之间存在误差Δθ；根据相位矢量图，分析并获得不同场景下锁相环的在重合闸动作后的动态过程及锁相能力：当分布式光伏电源容量与本地负荷匹配条件下，故障切除后暂时脱网条件下的光伏输出频率和电压幅值保持不变；当重合时Δθ<90°，通过q轴分量Ugq的正负判断当前电压矢量相位与控制信号d轴的相位关系，并送入调节器计算改变旋转坐标系的转速，使得与d轴夹角减小，直至Ugq＝0完成锁相；当重合时Δθ>90°，该条件下Δθ增大时Ugq反而减小，此时不利于重合后锁相环的正确锁相；当分布式光伏电源容量的有功与本地负荷不完全匹配，电压发生偏移；当重合前电压跌落程度高于一定数值，重合瞬间Ugq幅值会小于一定数值，从而导致调节量小于设定值，不利于正确锁相；当分布式光伏电源容量的无功与本地负荷不完全匹配，频率f发生偏移；当重合前f<50Hz且Ugq>0时，即便调节器控制旋转坐标系加快，其转速仍低于并网电压相位，Δθ仍进一步扩大；当重合前f>50Hz且Ugq>0时，由于调节器控制f进一步加速，锁相环需在d轴超过并网点电压的相位后再进行减速调节，不利于正确锁相。3.根据权利要求1所述的一种锁相环动态的重合闸过程的分布式光伏输出电流分析方法，其特征在于，所述分析在不同程度暂时非正确锁相条件下，锁相环输出同步信号与并网点实际相位误差Δθ对分布式光伏电源输出功率PPV的影响，并计算相应的分布式光伏电源输出功率PPV包括：由于相位突变，输出电流同步信号I′gd等于相应的参考值I*g...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾科，汪执雅，宣振文，李论，毕天姝，闫人滏，李晨曦，林瑶琪，王昱瑾，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11