一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法技术

本发明专利技术公开的一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法，包括搭建孤岛检测模型；经DC/AC逆变器流出的i

【技术实现步骤摘要】
一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法
本专利技术属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法。
技术介绍
随着全球不可再生能源的日渐枯竭，太阳能作为一种可再生能源，光伏发电也已成为一种重要的发电方式。光伏发电发出的直流电需经过并网逆变器转换成交流电之后再接入电网。但是，当电网中出现接地、断线、误操作等故障时，为保证正常线路的正常供电，电网会在第一时间跳开断路器。此时，若光伏发电系统未能及时有效的检测到电网此时的状态而持续运行，则光伏发电系统就会处于孤岛运行状态，继续向电网提供电能。光伏发电系统处于孤岛运行时，非计划孤岛状态会给设备和人员带来严重的安全隐患。因此，能及时有效的判别出孤岛运行状态并进一步采取有效的控制措施便十分重要。目前，孤岛检测的方法主要分为通信检测法和本地检测法；本地检测法又分为主动检测法和被动检测法。通信检测法是通过有线或无线信号向光伏系统传递故障信息，此方法效果显著，但其造价较高，需要许多通信设备，又需要多方验证，不适用于小型的光伏发电系统。被动检测法是通过检测公共连接点PCC处的电压、电流、频率、相位等变化来判断光伏发电系统是否为孤岛状态，被动检测法对电能质量没有影响，但检测盲区较大。主动检测法是通过对逆变器发出一个较小的扰动，在正常状态下，由于有电网锁相环的作用，此扰动极其微小，不会被检测出来，但若光伏系统处于孤岛运行状态，失去了电网的调节作用后，此扰动会通过逆变器的正反馈作用被不断放大，最终超过阈值。主动检测法盲区小，但会对电网及电能质量造成扰动及影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法，解决了现有检测方法的检测盲区较大、且易对电网及电能质量产生影响的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法，包括以下步骤：步骤1，搭建孤岛检测模型孤岛检测模型包括光伏发电单元，光伏发电单元通过变压器和电网单元连接；光伏发电单元包括光伏电池，光伏电池通过导线依次连接DC/DC转换器和DC/AC逆变器，设光伏发电单元还包括光伏侧等效电阻和光伏侧等效电感；电网单元包括通过导线与变压器连接的断路器，电网单元包括零序电流保护单元，具体包括电流互感器，电流互感器还依次与零序电流继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器、断路器辅助触点、跳闸线圈、断路器相连接；设电网单元还包括电网侧等效电阻、电网侧等效电感和公共连接点PCC；公共连接点PCC连接RLC负荷单元；设经DC/AC逆变器流出的交流电记为iabc，交流电iabc经过变压器后进入电网单元运行；步骤2，判断零序电流保护中信号继电器是否动作，若信号继电器动作，将信息反馈至DC/AC逆变器，此时DC/AC逆变器被注入零序电流I(0)；步骤3，经步骤2处理后，检测公共连接点PCC处的零序电流值，若公共连接点PCC处的零序电流值超过设定阈值，则判定为孤岛状态。本专利技术的特征还在于，步骤1中RLC负荷单元具体为相互并联的用户侧等效电阻、用户侧等效电感和用户侧等效电容。步骤2中信号继电器的工作过程为：若线路发生接地故障，则会产生零序分量，线路上的电流互感器上会流过零序电流I(0)，零序电流I(0)会继续流向零序电流继电器，零序电流继电器中通入零序电流I(0)开关闭合，动作信号将继续流向时间继电器，时间继电器经过延时后，若零序电流I(0)依然存在，则证明接地故障未消失，此时时间继电器动作开关闭合，信号流向信号继电器，信号继电器将发出信号给DC/AC逆变器，令零序电流I(0)作为扰动注入。步骤2中零序电流I(0)的工作过程如下：设给定电流为i'abc，则可知i'abc＝i'abc(1)+i'abc(0)＝[i'ai'bi'c]T，其中参数i′abc(1)为给定的正序电流，参数i′abc(0)为给定的零序电流，通过给定不同的i′abc(1)和i′abc(0)，即调控注入所述公共连接点PCC的正序电流和零序电流的大小。给定的正序电流i'abc(1)＝[i'a(1)i'b(1)i'c(1)]T，所述给定的零序电流i'abc(0)＝[i'a(0)i'b(0)i'c(0)]T。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法，由于电网中本就配备零序电流保护装置，因此可以直接利用信号继电器给光伏发电单元发出信号，避免了通信检测法成本较高的问题；零序电流的扰动不会自动注入逆变器，只有当收到信号继电器给出信号时，零序电流扰动才会被注入，因此避免了被动检测法盲区大的问题，也一定程度上缓解了主动检测法对电能质量的影响。附图说明图1是本专利技术一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法中模型的结构示意图；图2是本专利技术一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法的流程图；图3是本专利技术一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法中零序过流保护原理图；图4是本专利技术一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法中注入零序电流原理图。图中，1.光伏电池，2.DC/DC转换器，3.DC/AC逆变器，4.光伏侧等效电阻，5.光伏侧等效电感，6.变压器，7.电网侧等效电阻，8.电网侧等效电感，9.断路器，10.跳闸线圈，11.断路器辅助触点，12.中间继电器，13.信号继电器，14.时间继电器，15.零序电流继电器，16.电流互感器，17.公共连接点PCC，18.用户侧等效电阻，19.用户侧等效电感，20.用户侧等效电容。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法，包括以下步骤：步骤1，搭建孤岛检测模型如图1所示，孤岛检测模型包括光伏发电单元，光伏发电单元通过变压器6和电网单元连接；光伏发电单元包括光伏电池1，光伏电池1通过导线依次连接DC/DC转换器2和DC/AC逆变器3，设光伏发电单元还包括光伏侧等效电阻4和光伏侧等效电感5；电网单元包括通过导线与变压器6连接的断路器9，电网单元包括零序电流保护单元，具体包括电流互感器16，电流互感器16还依次与零序电流继电器15、时间继电器14、信号继电器13、中间继电器12、断路器辅助触点11、跳闸线圈10、断路器9相连接；设电网单元还包括电网侧等效电阻7、电网侧等效电感8和公共连接点PCC17；公共连接点PCC17连接RLC负荷单元；模型具体的运行过程如下：光伏电池1发出电能，经过DC/DC转换器2转换得到合格的直流电，再经过DC/AC逆变器3转换得到交流电iabc。iabc流经变压器6变比后并入电网单元。断路器9的开合状态可反应光伏发电单元是否处于孤岛状态，假设负荷为RLC负荷单元，与公共连接点PCC17连接。如图2所示，设步骤1中经DC/AC逆变器3流出的交流电为iabc，交流电iabc经过变压器6后进入电网单元运行；...

【技术保护点】
1.一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，搭建孤岛检测模型/n所述孤岛检测模型包括光伏发电单元，所述光伏发电单元通过变压器(6)和电网单元连接；/n所述光伏发电单元包括光伏电池(1)，所述光伏电池(1)通过导线依次连接DC/DC转换器(2)和DC/AC逆变器(3)，设光伏发电单元还包括光伏侧等效电阻(4)和光伏侧等效电感(5)；/n所述电网单元包括通过导线与变压器(6)连接的断路器(9)，所述电网单元包括零序电流保护单元，具体包括电流互感器(16)，所述电流互感器(16)还依次与零序电流继电器(15)、时间继电器(14)、信号继电器(13)、中间继电器(12)、断路器辅助触点(11)、跳闸线圈(10)、断路器(9)相连接；设所述电网单元还包括电网侧等效电阻(7)、电网侧等效电感(8)和公共连接点PCC(17)；所述公共连接点PCC(17)连接RLC负荷单元；/n设经DC/AC逆变器(3)流出的交流电记为i

【技术特征摘要】
1.一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，搭建孤岛检测模型
所述孤岛检测模型包括光伏发电单元，所述光伏发电单元通过变压器(6)和电网单元连接；
所述光伏发电单元包括光伏电池(1)，所述光伏电池(1)通过导线依次连接DC/DC转换器(2)和DC/AC逆变器(3)，设光伏发电单元还包括光伏侧等效电阻(4)和光伏侧等效电感(5)；
所述电网单元包括通过导线与变压器(6)连接的断路器(9)，所述电网单元包括零序电流保护单元，具体包括电流互感器(16)，所述电流互感器(16)还依次与零序电流继电器(15)、时间继电器(14)、信号继电器(13)、中间继电器(12)、断路器辅助触点(11)、跳闸线圈(10)、断路器(9)相连接；设所述电网单元还包括电网侧等效电阻(7)、电网侧等效电感(8)和公共连接点PCC(17)；所述公共连接点PCC(17)连接RLC负荷单元；
设经DC/AC逆变器(3)流出的交流电记为iabc，交流电iabc经过变压器(6)后进入电网单元运行；
步骤2，判断零序电流保护中信号继电器(13)是否动作，若信号继电器(13)动作，将信息反馈至DC/AC逆变器(3)，此时DC/AC逆变器(3)被注入零序电流I(0)；
步骤3，经步骤2处理后，检测公共连接点PCC(17)处的零序电流值，若公共连接点PCC(17)处的零序电流值超过设定阈值，则判定为孤岛状态。


2.根据权利要求1所述的一种基于注入零序电流的光伏并网孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤1中RLC负荷单元具体为相互并联的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张清，刘洋，刘武旭，袁鹏涛，张渊植，赵丰，王阿荣，高飞雁，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北电力试验研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61