一种FIR带通滤波与参数自适应AFDPF相结合的孤岛检测方法技术

一种FIR带通滤波与参数自适应AFDPF相结合的孤岛检测方法，属于分布式电源并网系统的防孤岛保护领域。通过对公共耦合点电压实时采样分析，利用FIR带通滤波提取孤岛特征作为孤岛发生的预判条件，避免了正常并网时带正反馈的主动频移算法引入扰动而产生的谐波污染。为解决FIR带通滤波提取特征的分析方法对非孤岛扰动易产生误判的问题，结合AFDPF算法的电网同步特性，本发明专利技术设置FIR带通滤波提取特征预判孤岛发生后启动AFDPF算法，并设置AFDPF算法正反馈系数根据频率及负载条件自适应调整，达到消除检测盲区的目的，最终在AFDPF扰动的作用下使得PCC点电压频率触发过频保护，从而实现孤岛检测。

【技术实现步骤摘要】
一种FIR带通滤波与参数自适应AFDPF相结合的孤岛检测方法
本专利技术涉及一种孤岛检测方法，具体涉及一种FIR带通滤波与参数自适应AFDPF相结合的孤岛检测方法，属于分布式电源并网系统的防孤岛保护领域。
技术介绍
随着全球新能源时代的到来，光伏能源作为当今最理想的可再生清洁能源，以其无枯竭危险、适应性强、无污染、安全系数高等多种优点受到了广泛的关注。光伏能源的最重要的应用途径之一是光伏发电。光伏并网是光伏发电的最终发展趋势和必然选择。随着分布式光伏发电系统大量接入电网，对系统保护与控制的要求不断提高，其中孤岛检测是当前光伏发电发展亟待解决的重点和难点问题。孤岛是指，当电网侧中断供电后，光伏发电系统单独为相连负载提供电能，形成独立的供电回路。孤岛可以分为计划孤岛与非计划孤岛，孤岛检测是针对非计划孤岛的电力保护措施。计划孤岛是指通过对电力负荷以及电能的规划，将部分配电网转为孤岛自治运行状态；而由于电气故障、检修误操作或其他自然因素断电时，并入电网的光伏系统仍继续为相连负载供电，形成不受大电网控制的供电回路的情况，即为非计划孤岛，形成孤岛效应。光伏发电系统一旦出现孤岛效应，易造成对电网设备及保护动作的严重破坏，使得用电设备受损，更有可能威胁到电力相关人员的人身安全，因而孤岛检测是保障光伏发电系统安全、稳定并网必不可少的保护措施。目前孤岛检测方式主要有电网端检测和逆变器端检测两种，其中电网侧检测效率高、效果好，但由于对电力系统自动化程度要求较高以及设备成本较高，该类方法未在实际工程中大规模使用。逆变器端检测有主动式与被动式两类方法：被动式检测不引入扰动，直接通过监测电气参量是否发生突变且超出并网标准规定阈值来判断是否发生孤岛效应，虽对并网电能质量不会造成影响，但存在很大的检测盲区。相对的，主动式检测通过主动地对逆变器输出的电气参量施加微小扰动，使得孤岛发生时电气量偏移增大增快，进而完成检测。主动式相较于被动式方法对电能质量造成了污染，但大幅度的减小了被动检测的检测盲区、提高了检测效率、增加了检测的可靠性，且实现方法简单便捷，因而多用于工程实际中。近年来，基于信号分析的新型孤岛检测方法得到了广泛的关注，该类方法本质是通过对综合采样的信号加以分析并特征提取，实现孤岛识别与检测。该类方法有着消除检测盲区与大幅减少电能污染的优势，但抗干扰性较差，存在较多误判与漏检的可能，需对孤岛特征量以及分类方式进行严谨分析并做出合理选择。
技术实现思路
在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。鉴于此，本专利技术旨在提出一种FIR带通滤波与参数自适应AFDPF相结合的孤岛检测方法，来解决上述技术问题，达到减小光伏并网的电能污染，消除孤岛检测盲区，提高孤岛检测的抗干扰性的目的。本专利技术所采取的方案为：一种FIR带通滤波与参数自适应AFDPF相结合的孤岛检测方法，具体方法为，步骤a：实时检测光伏发电并网系统公共耦合点的电压频率fPCC以及并网端的有功功率P与无功功率Q，判断电网公共点电压频率fPCC是否满足fmin≤fPCC≤fmax，fmin和fmax为光伏并网电压的过频阈值，如果：满足，执行步骤b；不满足，则判定孤岛发生并断开光伏逆变器；步骤b：步骤b：实时采集一个周期的PCC点电压信号，对信号进行FIR带通滤波，提取进行FIR带通滤波，提取信号中处于为625Hz-1250Hz频带的信号分量，计算提取的信号分量的相对对数能量熵H，判断H是否超过预设阈值εmin，如果：超出阈值，执行步骤c；未超出阈值，则返回步骤a；步骤c：比较并网电压频率fPCC与电网额定频率fg的大小，判断施加扰动的方向：fPCC≥fg，施加正向扰动，使频率向上偏移；fPCC＜fg，施加负向扰动，使频率向下偏移；步骤d：设置光伏输出电流与电网电压的相角同步周期，计算控制频率扰动的斩波因数cf，同步相角时在光伏输出电流中引入扰动，然后返回步骤a。进一步地，所述步骤a中光伏并网电压的过频阈值fmin和fmax分别为49.5Hz和50.5Hz。进一步地，所述步骤b中FIR带通滤波后得到信号分量的相对对数能量熵的计算公式为：其中：Sb(n)为FIR带通滤波后提取的信号分量，S(n)为采集的原电压信号。进一步地，所述步骤b中预设阈值εmin经分析取值为0.04。所述步骤d中斩波因数cf的计算公式为：cf＝cf0+k·sin(fPCC-fg)其中：cf0为初始斩波因数且设置为0.02。进一步地，所述步骤d中光伏输出电流与电网电压的相角同步周期为1/4电网电压周期。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提出一种FIR带通滤波与主动频移法结合的孤岛检测方法，通过对公共耦合点电压实时采样分析，利用FIR带通滤波提取含孤岛信息的信号分量进而提取信号特征作为孤岛发生的预判条件，避免了正常并网时带正反馈的主动频移(ActiveFrequencyDriftwithPositiveFeedback，AFDPF)算法引入扰动而产生的谐波污染。为解决FIR带通滤波分析方法对非孤岛扰动易产生误判的问题，结合AFDPF算法的电网同步特性，本专利技术设置FIR带通滤波提取特征预判孤岛发生后启动AFDPF算法，并设置AFDPF算法正反馈系数根据频率及负载条件自适应调整，达到消除检测盲区的目的，最终在AFDPF扰动的作用下使得PCC点电压频率触发过频保护，从而实现孤岛检测。更具体地：第一，本专利技术所提出的一种FIR带通滤波与参数自适应AFDPF相结合的孤岛检测方法，由于预判过程是根据FIR带通滤波所得信号的特征判定电网状态，未引入扰动，对并网电流未增加电能污染，有效的降低了孤岛检测方法对电能质量的影响。第二，本专利技术所提出的一种FIR带通滤波与参数自适应AFDPF相结合的孤岛检测方法，首先通过FIR带通滤波并提取特征预判孤岛，然后根据电网状态对AFDPF算法参数进行自适应调整，再将对应扰动施加到逆变器的输出电流中，最后通过过频检测实现了无盲区检测。第三，本专利技术所提出的一种FIR带通滤波与参数自适应AFDPF相结合的孤岛检测方法，通过将信号分析方法与AFDPF算法结合，利用并网时电网对频率强大的钳制作用，有效地防止算法对非孤岛电网扰动情况的误判，有良好的抗干扰性。附图说明图1是本专利技术的孤岛检测方法流程图；图2是单相光伏发电并网模型结构图；图3是不同负载品质因数下FIR滤得PCC点电压信号分量(频带范围为625-1250Hz)的相对对数能量熵随时间变化的趋势图；图4是不同功率平衡度下FIR滤得PCC点电压信号分量(频带范围为625-1250Hz)孤岛前后相对对数能量熵对比图；图5是本专利技术所述孤岛检测方法在光伏发电系统输出与负载消耗功率平衡条件下的孤岛检测仿真图；图6是本专利技术所述孤岛检测方法在非孤岛扰动为电压降情况下的检测仿真图；图7是本专利技术所述孤岛检测方法在非孤岛扰动为谐波引入情况下的检测仿真图。具体实施方式在下文中将对本专利技术的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FIR带通滤波与参数自适应AFDPF相结合的孤岛检测方法，其特征在于：具体方法为，步骤a：实时检测光伏发电并网系统公共耦合点的电压频率fPCC以及并网端的有功功率P与无功功率Q，判断电网公共点电压频率fPCC是否满足fmin≤fPCC≤fmax，fmin和fmax为光伏并网电压的过频阈值，如果：满足，执行步骤b；不满足，则判定孤岛发生并断开光伏逆变器；步骤b：实时采集一个周期的PCC点电压信号，对信号进行FIR带通滤波，提取进行FIR带通滤波，提取信号中处于为625Hz‑1250Hz频带的信号分量，计算提取的信号分量的相对对数能量熵H，判断H是否超过预设阈值εmin，如果：超出阈值，执行步骤c；未超出阈值，则返回步骤a；步骤c：比较并网电压频率fPCC与电网额定频率fg的大小，判断施加扰动的方向：fPCC≥fg，施加正向扰动，使频率向上偏移；fPCC＜fg，施加负向扰动，使频率向下偏移；步骤d：设置光伏输出电流与电网电压的相角同步周期，计算控制频率扰动的斩波因数cf，同步相角时在光伏输出电流中引入扰动，然后返回步骤a。

【技术特征摘要】
1.一种FIR带通滤波与参数自适应AFDPF相结合的孤岛检测方法，其特征在于：具体方法为，步骤a：实时检测光伏发电并网系统公共耦合点的电压频率fPCC以及并网端的有功功率P与无功功率Q，判断电网公共点电压频率fPCC是否满足fmin≤fPCC≤fmax，fmin和fmax为光伏并网电压的过频阈值，如果：满足，执行步骤b；不满足，则判定孤岛发生并断开光伏逆变器；步骤b：实时采集一个周期的PCC点电压信号，对信号进行FIR带通滤波，提取进行FIR带通滤波，提取信号中处于为625Hz-1250Hz频带的信号分量，计算提取的信号分量的相对对数能量熵H，判断H是否超过预设阈值εmin，如果：超出阈值，执行步骤c；未超出阈值，则返回步骤a；步骤c：比较并网电压频率fPCC与电网额定频率fg的大小，判断施加扰动的方向：fPCC≥fg，施加正向扰动，使频率向上偏移；fPCC＜fg，施加负向扰动，使频率向下偏移；步骤d：设置光伏输出电流与电网电压的相角同步周期，计算控制频率扰动的斩波因数cf，同步相角时在光伏输出电流中引入扰动，然后返回步骤a。2.根据权利要...

【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