本发明专利技术公开了一种适用于并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法，包括步骤：(1)基于同步参考坐标系的锁相环获得电网正常运行下的幅值信息；(2)将采样的电网电压按A、B、C三相分离，对采样的电压进行一周期的延时，对差值求绝对值；（3）设定一个电压门槛值，比较步骤（2）的差值与电压门槛值的大小；（4）若差值小于电压门槛值，则正常；若差值大于等于电压门槛值，则转到步骤（5）；（5）当判断系统进入低电压状态后，每相并分别将实时的电压信号同时送入到最大值追踪模块和过零点追踪模块；（6）记录最大值追踪模块与过零点追踪模块最终都会获得电网电压跌落后的幅值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于新能源并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法，特别涉及用于提高新能源发电的低电压穿越能力的适用于并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法。
技术介绍
低电压穿越(LVRT)，最早是指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。而随着新能源发电技术的快速发展，尤其是光伏发电技术的迅速发展，使得光伏发电等新能源发电也要提高自身的低电压穿越能力，即低电压穿越的概念也应用到了光伏电站等新能源发电领域。低电压穿越是对并网的新能源发电设备在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。不同国家(和地区)所提出的低电压穿越要求不尽相同。目前在一些新能源发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则，定量地给出了新能源发电系统离网的条件(如最低电压跌落深度和跌落持续时间)，只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许新能源发电设备脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。要提高各种新能源发电系统的低电压穿越能力，首先要做的就是对系统出口侧的电网电压进行快速准确的检测，进而得出是三相电压对称跌落，还是三相电压不对称跌落，如果是不对称跌落还要分出跌落的是哪几相，最后还要检测电压跌落深度和跌落持续时间。传统的低电压检测方法是使用锁相环检测电压的跌落。基于同步参考坐标系的锁相环在得出相角信息的同时，一并得出电网电压的直轴(d轴)分量，根据直轴分量可以得出相应的幅值的信息。基于同步参考坐标系的锁相环的原理图如附图1所示。基于同步参考坐标系的锁相环技术在电网正常运行情况下可以对电网电压的幅值信息进行实时、准确的提取与检测。而当电网出现各种故障尤其是不对称故障(诸如单相断线、单相短路、两相短路)时，电网电压会出现三相电压幅值不平衡跌落，与此同时跌落相电压可能还会伴随相角的突变，此时上述的幅值检测方法已经不能有效的检测变化的幅值。针对以上问题，世界范围内已经有一些研究人员提出了几种解决的方法，这些方法主要围绕改进锁相环的功能来实现低电压的快速检测。以下列举两种比较典型的低电压检测方式。首先介绍第一种方法，如附图2所示，该方法是一种改进的单相锁相环，该锁相环利用三相电压中的单相(A或B或C相)电压构造出两相(α β)电压，再经过α β/dq变换后，利用其平方和求得单相电压幅值，与此同时对变换后的q轴电压进行PI调节后，再与标准频率比较，得出该相的相角信息，将其移相四分之一周期，并与得到的幅值相乘后得出该相电压的基波分量，求得的基波分量可以用来构造两相电压，整个系统构成闭环。其次，是第二种方法，如附图3所示，该方法在基于同步参考坐标系的锁相环的基础上提出了将三相电压分别进行正负序派克变换(d为直轴分量，q为交轴分量)后，得到相互关联的正负序的d轴与q轴分量与相角。与此同时,将正负序的d轴与q轴分量根据相关公式进行相互解耦，即可得到准确的正负序的d轴与q轴分量，进而可以得出三相正序与负序电压的幅值与相角信息，从而分析三相电压的跌落深度与跌落时间。以下分析基于同步参考坐标系的锁相环的两种改进方法在检测低电压的优势与不足。第一种方法是在用单相构造出两相(α β)电压，再经过α β/dq后得出幅值与相角信息，最终可以得出单相的基波分量。该类方法的研究核心是单相锁相，它的优势是可以检测单相电压或分相检测三相电压的幅值信息，同时可以检测三相电压的相角突变。但该检测方法的缺点是在检测三相电压跌落时，需要三套单相系统，其中的模块数量很多，占用的资源也随之增加。此外，该方法在检测时间上，因为加入了延时模块与低通滤波模块，检测时间至少要在IOms以上，这较难满足新的低电压穿越的要求。因为低电压穿越对新能源发电系统的新要求是不但要检测电压跌落的深度与时间，还要对电网系统进行无功支持，所以检测电压跌落的时间尽可能短。第二种方法将三相电压分为正负序，可以清楚的看出三相电压不平衡故障持续的时间与类型。同时，利用正负序电压解耦，可以分离出正序电压，以完成锁相和观察正序电压幅值。在有些控制方法中还需要用到分离的负序分量进行相应的控制。但该方法需要同时对正负序电压进行变换与解耦，实现的方法比较繁琐，而且无法确定三相电压各自的幅值与相角，也就无法准确的测定相电压幅值的跌落信息，进而无法准确的进行无功补偿。此外，其检测时间受坐标变换与低通滤波器的影响较大，故检测时间也较长。综上所述，目前三相电压低电压检测存在的主要问题是若使用三相锁相环无法准确的检测三相电压各自的幅值与相角，检测受电压不平衡的影响较大，若使用单相锁相环则需要的锁相环数量为三个，这样包含的模块大量增加，实现难度较大。此外，各种现有的检测方法的检测时间都偏长。
技术实现思路
本专利技术的目的就是解决以上问题，本专利技术提出了适用于并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案:适用于并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法，包括以下步骤:(I)基于同步参考坐标系的锁相环获得电网正常运行时的幅值信息；(2)将采样的电网电压按Α、B、C三相分离，在分离的每一相中对采样的电压进行一周期的延时，然后将每一相电压与对应相(Α相对应A相，B相对应B相，C相对应C相)的原信号(非延时信号)相减，取得差值后，对差值求绝对值；(3)设定一个电压门槛值，比较步骤(2)的差值与电压门槛值的大小；(4)若差值小于电压门槛值，则正常，认为系统处于正常运行状态，继续保持采样与检测；若差值大于等于电压门槛值，说明系统可能进入到低电压状态，则转到步骤(5)；(5)当判断系统进入低电压状态后，并分别将每相实时的电压信号同时送入到最大值追踪模块和过零点追踪模块，两个模块同时对实时的电压信号进行处理；(6)记录最大值追踪模块与过零点追踪模块最终都会获得电网电压跌落后的幅值，利用较快获得的电压跌落后幅值与锁相环获得的电网正常运行情况下的电压幅值，来获得跌落深度与跌落时间。所述的步骤(2)中，通过延时一周期的方式，取得电网电压一周期前，即0.02s前电网电压正常运行情况下的对应点的电压值信息，进而与当前采样得到的电压作比较，快速判断电压是否存在跌落。所述的最大值追踪模块的处理过程是:当判断系统可能进入低电压状态后，采样装置将实时的电压信号送入最大值追踪模块，进而求实时的电压信号的导数值，当导数值为零时，则电网电压过最大值点，记录该点的值并将其保持到下一次电压突变时。值得一提的是，因为导数值为零的只是一个点，若采样频率较低，则无法捕捉到该点，在这种情况下，可以将导数等于零修改为导数值的绝对值小于一个很小的数值，这样可以更有利于捕捉最大值点。所述的过零点追踪模块的处理过程是，判断系统进入低电压状态后，将实时的电压信号送入过零点追踪模块，同时触发计时模块，开始计时，当电网电压信号等于零时，停止计时，利用计时得到的时间与当前过零点的信息计算触发计时时刻的电网电压值，进而利用计得的时间与电网电压周期(认为电网电压频率为50赫兹，周期为0.02秒)求得触发计时时刻的电网电压单位幅度正弦值，最后利用触发计时时刻的电网电压值与单位幅度正弦值求得突变后的电网电压本文档来自技高网...
【技术保护点】
适用于并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法，其特征在于，包括以下步骤：(1)基于同步参考坐标系的锁相环获得电网正常运行下的幅值信息；(2)将采样的电网电压按A、B、C三相分离，在分离的每一相中对采样的电压进行一周期的延时，然后将每一相电压与对应相的原信号相减，取得差值后，对差值求绝对值；（3）设定一个电压门槛值，比较步骤（2）的差值与电压门槛值的大小；（4）若差值小于电压门槛值，则正常，认为系统处于正常运行状态，继续保持采样与检测；若差值大于等于电压门槛值，说明系统可能进入到低电压状态，则转到步骤（5）；（5）当判断系统进入低电压状态后，每相并分别将实时的电压信号同时送入到最大值追踪模块和过零点追踪模块，两个模块同时对实时的电压信号进行处理；（6）记录最大值追踪模块与过零点追踪模块最终都会获得电网电压跌落后的幅值，利用较快获得的电压跌落后幅值与锁相环获得的电网正常运行情况下的电压幅值，来获得跌落深度与跌落时间。
【技术特征摘要】
1.适用于并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法，其特征在于，包括以下步骤: (1)基于同步参考坐标系的锁相环获得电网正常运行下的幅值信息； (2)将米样的电网电压按A、B、C三相分离,在分离的每一相中对米样的电压进行一周期的延时，然后将每一相电压与对应相的原信号相减，取得差值后，对差值求绝对值； (3)设定一个电压门槛值，比较步骤(2)的差值与电压门槛值的大小； (4)若差值小于电压门槛值，则正常，认为系统处于正常运行状态，继续保持采样与检测；若差值大于等于电压门槛值，说明系统可能进入到低电压状态，则转到步骤(5)； (5)当判断系统进入低电压状态后，每相并分别将实时的电压信号同时送入到最大值追踪模块和过零点追踪模块，两个模块同时对实时的电压信号进行处理； (6)记录最大值追踪模块与过零点追踪模块最终都会获得电网电压跌落后的幅值，利用较快获得的电压跌落后幅值与锁相环获得的电网正常运行情况下的电压幅值，来获得跌落深度与跌落时间。2.根据权利要求1所述的适用于并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法，其特征在于:所述的步骤(2)中，通过延时一周期的方式，取得电网电压一周期前，即0.02s前电网电压正常运行情况下的对应点的电压值信息，进而与当前采样得到的电压作比较，快速判断电压是否存在跌落。3.如权利要求1所述的适用于并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法，其特征在于:步骤(5)中所述的最大值追踪模块的处理过程是:当判断系统可能进入低电压状态后，采样装置将实时的电压信号送入最大值追踪模块，进而求实时的电压信号的导数值，当导数值为零时，则电 网电压过最大值点，记录该点的值并将其保持到下一次电压突变时。4.如权利要求1所述的适用于并网发电系统低电压穿越功能的电压快速检测算法，其特征在于:步骤(5)所述的过零点追踪模块的处理过程是，当判断系统进入低电压状态后，采样装置将实时的电压信号送入过零点追踪模块，同时触发计时...
【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，马聪，何国庆，
申请(专利权)人：山东大学， 中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。