一种高压链式储能系统的孤岛检测方法与系统技术方案

一种基于高压链式储能系统的孤岛检测方法与系统，包括如下步骤：通过对高压链式储能系统三相交流电压的锁相环进行锁相，获得电压相位角Angle；根据电压相位角Angle与储能控制系统控制周期T，获得第一Angle与第二Angle，其中，第一Angle与第二Angle为两个相邻控制周期的值；根据第一Angle与第二Angle，计算电网电压频率Freq_Cal；若Freq_Cal和参考频率Freq_Ref之间的差的绝对值超过孤岛检查频率差阈值DeltFreq，判定储能系统发生孤岛现象。本发明专利技术可以实现快速检测交流电网故障，防止储能系统运行在孤岛状态，保证电网系统的保护装置可以正确动作，使电网运行在电力公司的控制范围内。内。内。

【技术实现步骤摘要】
一种高压链式储能系统的孤岛检测方法与系统


[0001]本专利技术属于电力电子控制
，更具体的，涉及一种高压链式储能系统的孤岛检测方法与系统。

技术介绍

[0002]孤岛现象就是指由于电网系统故障或停电检修等原因，并网发电或储能系统未能及时检测出停电状态而不能迅速将自身切离电网系统，而形成的一个由并网发电或储能系统向周围负载离网供电的一种电力公司无法掌控的自给供电孤岛现象。
[0003]孤岛运行不仅给整个电网设备造成损坏，甚至可能会威胁到维修人员的人身安全。所以，在并网发电或储能系统中装设具有防孤岛保护功能的装置显得尤为重要，目的是对检测弧岛效应并及时将并网发电或储能系统与电网进行切断。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，为应用于高压链式储能系统的控制装置，实现高压链式储能系统检测孤岛运行的方法，保证电网的安全性。进而提出一种高压链式储能系统的孤岛检测方法。
[0005]本专利技术采用如下的技术方案。
[0006]一种基于高压链式储能系统的孤岛检测方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1，通过对高压链式储能系统三相交流电压的锁相环进行锁相，获得电压相位角Angle；
[0008]步骤2，根据电压相位角Angle与储能控制系统控制周期T，获得第一Angle与第二Angle，其中，第一Angle与第二Angle为两个相邻控制周期的值；
[0009]步骤3，根据第一Angle与第二Angle，计算电网电压频率Freq_Cal；
[0010]步骤4，若Freq_Cal和参考频率Freq_Ref之间的差的绝对值超过孤岛检查频率差阈值DeltFreq，判定储能系统发生孤岛现象。
[0011]进一步的，步骤1具体包括：
[0012]步骤11，通过三相交流电压的锁相环进行锁相，进行abc/dq坐标变换；
[0013]步骤12，提取正序电压；
[0014]步骤13，将正序电压作为PI调节环节的输入，输出为电压相位角。
[0015]进一步的，步骤11中：
[0016]abc/dq坐标变换为：
[0017][0018]式中u
sa
、u
sab
、u
sc
为ABC三相交流电压的瞬时值，u
d
、u
q
为dq坐标系下交流电压幅值，α为A相电压角度。
[0019]进一步的，步骤12中：
[0020]正序电压为：
[0021][0022]其中，u
qrel
为u
q
经过四分之一周期延时得到。
[0023]进一步的，该方法还包括：
[0024]步骤5，调整三相交流电压的频率，并再次执行步骤1至步骤4。
[0025]进一步的，调整三相交流电压的频率具体为：
[0026]通过定时改变调整角度DeltaAngle的符号，使得三相交流电压每一相的频率叠加AngleAdd*T，其中DeltaAngle为一个设定值，可以通过HMI软件进行下发。
[0027]进一步的，三相交流电压通过电流内环控制环获得。
[0028]进一步的，步骤3具体包括：
[0029][0030]其中，Angle(T)为第一Angle，Angle(2T)为第二Angle。
[0031]一种基于高压链式储能系统的孤岛检测系统，包括：输出电压频率检测模块与输出电压调节模块；
[0032]输出电压调节模块用于锁相获得电压相位角，以及计算电网电压频率Freq_Cal，并通过定时调整锁相获得的电压相位角改变输出电压调制波；
[0033]输出电压频率检测模块用于根据频率波动范围，判定储能系统是否发生孤岛现象。
[0034]进一步的，高压链式储能系统包括电池模块、BMS、PCS功率链节与储能舱体和能量管理系统，每个PCS功率链节包括1个PCS功率模块、1簇储能电池与BMS系统。
[0035]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0036]本专利技术可应用于类似拓扑的储能系统的孤岛检测。图中交流电压出现电网故障时，高压链式储能系统的控制装置可以通过本专利技术的方法，实现快速检测交流电网故障，防止储能系统运行在孤岛状态，保证电网系统的保护装置可以正确动作，使电网运行在电力公司的控制范围内。
附图说明
[0037]图1为一种高压链式储能系统的孤岛检测系统的示意图。
[0038]图2为高压链式储能系统输出电压调节方法示意图。
[0039]图3为锁相环的控制原理流程图。
[0040]图4为一种高压链式储能系统的孤岛检测方法的示意图。
具体实施方式
[0041]下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
[0042]高压链式储能系统包括电池模块、BMS、PCS功率链节、储能舱体和能量管理系统等，每个PCS功率链节由1个PCS功率模块、1簇储能电池及其BMS系统构成。
[0043]高压链式储能系统的主回路拓扑中包含了三组链式储能功率模块，每组链式储能
功率模块为N个链式储能功率模块的串联组成。每个链式储能功率模块包括：1个PCS功率模块与1簇储能电池。
[0044]本公开实施例的孤岛检测方法，如图1所示，包括：输出电压调节模块和输出电压频率检测模块。下面对各个功能模块的详细设计进行说明：
[0045]输出电压频率检测模块通过周期性的调整高压链式储能系统的输出电压的控制信号，即调制波，使得高压链式储能系统的交流端口电压存在周期性的频率波动，通过检测频率波动范围是否超过孤岛检测频率阈值，判断储能系统是否处于孤岛状态。
[0046]输出电压调节模块具体实现为根据锁相环的输出角度Angle在相邻两个控制周期之间的变化量DeltTheta(DeltThea为Angle在两个相邻控制周期的值angle(T)、Angle(2T)做差计算结果)和控制周期时间T可以计算出当前电压的频率Freq_Cal。再根据当前计算频率Freq_Cal和参考频率Freq_Ref之间的差的绝对值是否超过孤岛检测频率阈值DeltFreq，进行判断是否处于孤岛状态。
[0047]高压链式储能系统的控制框图如图2所示，通过三相交流电压的锁相环进行锁相，获得电压相位角Angle。通过计算此角度的cos值和sin值以及有功电流幅值参考值和无功电流幅值参考值得到储能系统的有功电流瞬时值参考值和无功电流瞬时值参考值，然后经过电流内环控制环获取储能系统的调制波信号，从而控制储能系统的端口电压。锁相环的控制框图如图3所示，主要包括abc/dq坐标变换、正序电压提取、PI调节环节。abc/dq坐标变换为：
[0048][0049]上述坐标变换公式中u
sa
、u
sb...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高压链式储能系统的孤岛检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，通过对高压链式储能系统三相交流电压的锁相环进行锁相，获得电压相位角Angle；步骤2，根据电压相位角Angle与储能控制系统控制周期T，获得第一Angle与第二Angle，其中，第一Angle与第二Angle为两个相邻控制周期的值；步骤3，根据第一Angle与第二Angle，计算电网电压频率Freq_Cal；步骤4，若Freq_Cal和参考频率Freq_Ref之间的差的绝对值超过孤岛检查频率差阈值DeltFreq，判定储能系统发生孤岛现象。2.根据权利要求1所述的一种基于高压链式储能系统的孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：步骤11，通过三相交流电压的锁相环进行锁相，进行abc/dq坐标变换；步骤12，提取正序电压；步骤13，将正序电压作为PI调节环节的输入，输出为电压相位角。3.根据权利要求2所述的一种基于高压链式储能系统的孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤11中：abc/dq坐标变换为：式中u
sa
、u
sab
、u
sc
为ABC三相交流电压的瞬时值，u
d
、u
q
为dq坐标系下交流电压幅值，α为A相电压角度。4.根据权利要求3所述的一种基于高压链式储能系统的孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤12中：正序电压为：其中，u
qrel
为u
q
经过四分之一周期延时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇琦，陈满，马彦宾，汪志强，梅红明，彭鹏，于华龙，朱焕杰，黄辉，
申请(专利权)人：北京四方继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：