一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检测方法技术方案

一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检测方法。传统的孤岛检测在单逆变器组成的分布式发电系统中，该法能可靠检测出孤岛，但在多逆变器并联分布式系统中，各逆变器产生的扰动相互抵消，即所谓的稀释效应，使孤岛检测失败。本发明专利技术包括如下步骤：检测电网电压频率；计算频率f偏移基频的绝对值；在频率扰动时在使能相位角上加入一个随机的扰动量；计算频率变化率的绝对值；根据计算结果判断是否>＝触发值，降低输出功率为为当前的0.9倍持续30s，并防止30s内反复触发；判断随即扰动持续两分钟是否触发防孤岛保护。本发明专利技术用于逆变器并网系统孤岛检测。逆变器并网系统孤岛检测。逆变器并网系统孤岛检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检测方法


[0001]本专利技术涉及一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检测方法。

技术介绍

[0002]近年来，伴随着经济和社会的不断发展，开放和利用可再生能源越来越被重视起来。作为可再生能源的主要载体，分布式光伏并网发电系统为解决能源短缺和环境污染问题提供了新的途径，给大电网注入了新的活力。但大量的光伏并网发电系统接入传统电力系统将会对电力系统安全运行提出新的技术挑战，其中孤岛检测为光伏并网发电系统的关键技术之一。
[0003]分布式发电系统孤岛检测方法主要分为被动式与主动式两类，被动式孤岛检测方法利用电网断电时逆变器输出端电压、频率、相位或谐波的变化进行孤岛效应检测
[3]，但是被动式方法由于检测盲区较大，在并联运行时不宜单独使用。主动式检测方法是指通过对光伏端的某一输出参量设置一个小扰动，正常并网时，电网的钳制作用使得这些扰动带来的影响非常小，可以忽略；若电网离网产生孤岛状态，致使光伏系统输出的扰动将快速超出正常并网范围，从而实现孤岛检测和触发保护。主动法弥补了被动法的缺点，其中带正反馈的主动频率偏移法(Active Frequency Drift with Positive Feedback，AFDPF)是目前应用最广泛的一种孤岛检测算法，在单逆变器组成的分布式发电系统中，该法能可靠检测出孤岛，但在多逆变器并联分布式系统中，各逆变器产生的扰动相互抵消，即所谓的稀释效应，使孤岛检测失败。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检测方法，以克服现有技术中的缺陷。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检测方法，所述的一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检测方法包括如下步骤：
[0006]步骤一：检测电网电压频率f；
[0007]步骤二：计算频率f偏移基频的绝对值Δf＝|50-f|；
[0008]步骤三：当计算出的Δf＞＝0.1Hz时，执行步骤四，当计算出的Δf＜0.1Hz时返回步骤一；
[0009]步骤四：在频率扰动时在使能相位角上加入一个随机的扰动量；
[0010]步骤五：计算频率变化率的绝对值|df/dt|；
[0011]步骤六：根据计算结果判断|df/dt1是否＞＝触发值，当|df/dt|＞＝触发值时执行步骤七，当|df/dt|＜触发值时返回步骤一；
[0012]步骤七：降低输出功率为为当前的0.9倍持续30s，并防止30s内反复触发；
[0013]步骤八：判断随即扰动持续两分钟是否触发防孤岛保护，如果触发了孤岛保护断开逆变器，如果没有触发孤岛保护返回步骤一。
[0014]作为对本专利技术所述的一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检测方法的进一步说明，优选地，所述的步骤四的具体过程为：
[0015]在频率扰动时在使能相位角上加入一个随机的扰动量；
[0016]以两台逆变器为例，两台逆变器均用AFDPF孤岛检测法并各分担一半的负载有功功率，且斩波系数表达式cf＝cf0+K(f-f
g
)中采用相同的cf0和增益K，并分别加入随机的扰动量R1和R2。若PCC点电压的实际频率为f，两台逆变器检测出的频率分别为f1和f2，两台逆变器输出电流i分别为
[0017][0018][0019]式中：I为电流有效值；θ
AFDPF1
与θ
AFDPF2
分别对应两台逆变器产生移频作用的相位角，其值越大移频作用越强；
[0020]则等效逆变器的电流i
INV
为
[0021][0022]若传感器检测误差较小，即f1≈f2≈f，则上式近似写为
[0023][0024]则等效逆变器的移频相角θ
INV
为
[0025][0026]若传感器检测误差造成Δf1＝-Δf2，则
[0027][0028]作为对本专利技术所述的一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检测方法的进一步说明，优选地，所述的步骤二的具体过程为：当并网系统发生孤岛，并且各逆变器检测同一电网频率时存在幅值相等、符号相反的检测误差，其频率会有一定程度的变化，但是不会达到过欠频保护的保护点，当检测到系统频率发生一定的变化时，如果认为系统基波频率为50Hz，那么|f-50|代表了当前频率偏移基波的程度，当偏移的程度大于设置的基准值时，此时系统可能发生了孤岛。
[0029]作为对本专利技术所述的一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检测方法的进一步说明，优选地，所述的步骤六的具体过程为：根据计算结果判断|df/dt|是否＞＝触发值，随机量为代表的高频分量有明显的增加，当|df/dt|＞＝触发值时执行步骤七，很大可能此时发生了孤岛，当|df/dt|＜触发值时返回步骤一。
[0030]作为对本专利技术所述的一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检
测方法的进一步说明，优选地，所述的步骤七的具体过程为：使逆变器降低有功输出为前一时刻的0.9倍，并防止反复的触发使得有功减少到接近0，如果此时真的发生了孤岛，并发生了稀释效应，那么此刻由于输出有功减少，负载的平衡将很快被打破，使得稀释效应消失，从而快速的检测到孤岛发生；
[0031]如果此时没有发生孤岛，下一个30秒会进一步降低有功为前一刻的0.9倍，并且反复减少，直至2分钟时间到。
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]1、本专利技术通过当检测到频率偏移基频的绝对值超过触发值时，对使能相位角施加随机扰动，通过计算频率变化率的绝对值和降低输出功率精确检测到孤岛发生。采用MATLAB/Simulink进行了试验仿真，结果表明改进的孤岛检测算法能够很好的减小稀释效应，并且提高了孤岛检测精度，减少了谐波污染。
[0034]2、本专利技术在频率扰动时在使能相位角上加入一个随机的扰动量，该随机扰动量由幅值高斯分布、平稳遍历随机信号产生，随机量的大小和方向都随机分布并随时间变化，因此等效逆变器的移频相角不再是固定值，大大减少了稀释效应对孤岛检测产生的影响。
附图说明
[0035]图1为基于相位角随机扰动孤岛检测算法流程图；
[0036]图2为随机扰动量样本图；
[0037]图3为加入随机扰动前使能相位角图；
[0038]图4为加入随机扰动后使能相位角图；
[0039]图5为均采用AFDPF孤岛检测方法的实验波形的PCC点电压图；
[0040]图6为均采用AFDPF孤岛检测方法的实验波形的逆变器1输出电流图；
[0041]图7为均采用AFDPF孤岛检测方法的实验波形的逆变器2输出电流图；
[0042]图8为均采用AFDPF孤岛检测方法的实验波形的并网电压频率变化曲线图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一：检测电网电压频率f；步骤二：计算频率f偏移基频的绝对值Δf＝|50-f|；步骤三：当计算出的Δf>＝0.1Hz时，执行步骤四，当计算出的Δf＜0.1Hz时返回步骤一；步骤四：在频率扰动时在使能相位角上加入一个随机的扰动量；步骤五：计算频率变化率的绝对值|df/dt|；步骤六：根据计算结果判断|df/dt|是否>＝触发值，当|df/dt|>＝触发值时执行步骤七，当|df/dt|＜触发值时返回步骤一；步骤七：降低输出功率为为当前的0.9倍持续30s，并防止30s内反复触发；步骤八：判断随即扰动持续两分钟是否触发防孤岛保护，如果触发了孤岛保护断开逆变器，如果没有触发孤岛保护返回步骤一。2.如权利要求1所述的一种基于相位角随机扰动的分布式逆变器并网系统孤岛检测方法，其特征在于，所述的步骤四的具体过程为：在频率扰动时在使能相位角上加入一个随机的扰动量；以两台逆变器为例，两台逆变器均用AFDPF孤岛检测法并各分担一半的负载有功功率，且斩波系数表达式cf＝cf0+K(f-f
g
)中采用相同的cf0和增益K，并分别加入随机的扰动量R1和R2。若PCC点电压的实际频率为f，两台逆变器检测出的频率分别为f1和f2，两台逆变器输出电流i分别为出电流i分别为式中：I为电流有效值；θ
AFDPF1
与θ
AFDPF2
分别对应两台逆变器产生移频作用的相位角，其值越大移频作用越强；则等效逆变器的电流i...

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