一種孤島檢測方法和裝置製造方法
2023-06-01 14:48:01 1
一種孤島檢測方法和裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種孤島檢測方法和裝置，通過同時檢測一個檢測周期內採集的逆變器併網點的電壓相位突變情況和電壓頻率突變情況，當判斷出電壓相位突變值大於第一閾值且頻率突變值大於第二閾值時，才確定發生孤島，提高了抗幹擾能力，減小了檢測盲區，從而提高了孤島檢測準確性。
【專利說明】一種孤島檢測方法和裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光伏併網發電系統的應用領域，更具體地說，涉及一種孤島檢測方法 和裝置。
【背景技術】
[0002] 目前，光伏發電技術已經成為全球增長速度最快的高新技術產業之一。光伏併網 系統通過逆變器直接將直流電變換成交流電送至電網，需要有各種完善的保護措施，在實 際應用中，除了通常的電流、電壓和頻率檢測保護外，還需要考慮一種特殊的故障狀態，即 孤島效應。
[0003] 其中，孤島效應是指電網由於電氣故障、人為或者自然等原因中斷供電時，光伏並 網系統未能及時檢測出停電狀態並脫離電網，使該系統和周圍的負載組成一個不受電力公 司掌控的自給供電孤島的情況，具體到目前常用的太陽能併網系統中，若其處於孤島運行 狀態時會對整個配電系統設備以及用戶端的設備造成非常不利的影響，因而，為了保證該 系統中併網逆變器的安全可靠運行，亟需快速且有效檢測出孤島以避免所帶來的危害。
[0004] 為了避免孤島運行狀態所帶來的危害，現有技術中常用的孤島檢測方法，是通過 檢測電壓的電氣特性，包括電壓幅值、頻率、相位、諧波畸變率等，來分析並判斷是否發生孤 島效應，但是，這種方法存在較大檢測盲區，且抗幹擾能力差，很容易導致誤動作，影響了孤 島檢測的準確性。
【發明內容】
[0005] 有鑑於此，本發明提供了一種孤島檢測方法和裝置，解決了現有的孤島檢測方法 存在較大檢測盲區，且抗幹擾能力差，容易導致誤動作，從而影響孤島檢測準確性的技術問 題。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0007] -種孤島檢測方法，所述方法包括：
[0008] 實時採集逆變器併網點的電壓信號和頻率信號；
[0009] 根據第一預設規則和所述電壓信號，計算出每個採樣周期內所述併網點的電壓相 位突變值；
[0010] 對所述頻率信號進行平滑濾波處理，並計算出每個採樣周期內所述併網點的電壓 頻率突變值；
[0011] 當判斷出所述電壓相位突變值大於第一閾值且所述電壓頻率突變值大於第二閾 值時，確定發生孤島。
[0012] 優選的，所述根據第一預設規則和所述電壓信號，計算出每個採樣周期內所述並 網點的電壓相位突變值包括：
[0013] 當所述電壓信號為過零點上升沿信號時，獲取標準給定相位角，並根據所述電壓 信號計算每個採樣周期與所述標準給定相位角同步的反饋相位角；
[0014] 計算所述標準給定相位角和所述反饋相位角之差，並根據所得差值確定每個採樣 周期內所述併網點的電壓相位突變值。
[0015] 優選的，所述根據所得差值確定每個採樣周期內所述併網點的相位突變值具體包 括：
[0016] 對所得差值進行上下限處理，得到第一相位角；
[0017] 對所述第一相位角進行平均值濾波運算，將運算結果作為電壓相位突變值。
[0018] 優選的，當得到所述第一相位角後，所述方法還包括：對所述第一相位角進行滑動 平均處理；
[0019] 判斷所述滑動平均處理的結果是否大於第三閾值；
[0020] 如果是，則保持上一採樣周期的角度步長不變，累加計算出當前採樣周期的標準 給定相位角；
[0021] 如果否，則更新當前採樣周期的角度步長，並依據所述當前採樣周期的角度步長， 累加計算出當前採樣周期的標準給定相位角。
[0022] 優選的，所述根據所述電壓信號計算每個採樣周期的與所述標準給定相位角同步 的反饋相位角具體包括：
[0023] 對所述電壓信號進行clarke坐標變換，得到所述併網點電壓在兩相靜止坐標系 的α軸分量和β軸分量；
[0024] 對所述併網點電壓在兩相靜止坐標系的β軸分量和α軸分量之比進行反正切運 算，確定第二相位角；
[0025] 對所述第二相位角進行補償校正，得到與所述標準給定相位角同步的反饋相位 角。
[0026] 優選的，所述對所述頻率信號進行平滑濾波處理，並計算出頻率突變值，包括；
[0027] 對採集的與當前頻率信號相鄰的第一預設數量的頻率信號進行滑動平均處理，得 到與所述當前頻率信號對應的滑動平均信號；
[0028] 計算所述當前頻率信號和所述滑動平均信號之差，得到每個採樣周期內所述併網 點的電壓頻率突變值。
[0029] 優選的，所述對計算所得所述標準給定相位角和所述反饋相位角的差值進行上下 限處理，得到第一相位角具體包括：
[0030] 判斷所述標準給定相位角和所述反饋相位角的差值是否大於第四閾值；
[0031] 如果大於，則將計算出的所述標準給定相位角和所述反饋相位角的差值與所述第 四閾值之差作為第一相位角；
[0032] 如果小於，則將計算出的所述標準給定相位角和所述反饋相位角的差值與所述第 四閾值之和作為第一相位角。
[0033] 一種孤島檢測裝置，所述裝置包括：
[0034] 採集模塊，用於實時採集逆變器併網點的電壓信號和頻率信號；
[0035] 第一計算模塊，用於根據第一預設規則和所述電壓信號，計算出每個採樣周期內 所述併網點的電壓相位突變值；
[0036] 第二計算模塊，用於對所述頻率信號進行平滑濾波處理，並計算出每個採樣周期 內所述併網點的電壓頻率突變值；
[0037] 第一判斷模塊，用於當判斷出所述電壓相位突變值大於第一閾值且所述電壓頻率 突變值大於第二閾值時，確定發生孤島。
[0038] 優選的，所述第一計算模塊包括：
[0039] 第三計算模塊，用於當所述電壓信號為過零點上升沿信號時，獲取標準給定相位 角，並根據所述電壓信號計算每個採樣周期與所述標準給定相位角同步的反饋相位角；
[0040] 第四計算模塊，用於計算所述標準給定相位角和所述反饋相位角之差，並根據所 得差值確定每個採樣周期內所述併網點的電壓相位突變值。
[0041] 優選的，所述第二計算模塊包括：
[0042] 第一滑動平均處理模塊，用於對採集的與當前頻率信號相鄰的第一預設數量的頻 率信號進行滑動平均處理，得到與所述當前頻率信號對應的滑動平均信號；
[0043] 第五計算模塊，用於計算所述當前頻率信號和所述滑動平均信號之差，得到每個 採樣周期內所述併網點的電壓頻率突變值。
[0044] 從上述的技術方案可以看出，本發明通過同時檢測一個檢測周期內採集的逆變器 併網點的電壓相位突變情況和電壓頻率突變情況，當判斷出電壓相位突變值大於第一閾值 且頻率突變值大於第二閾值時，才確定發生孤島，提高了抗幹擾能力，減小了檢測盲區，從 而提高了孤島檢測準確性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0045] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0046] 圖1為本發明一種孤島檢測方法的流程圖；
[0047] 圖2為本發明另一種孤島檢測方法的流程圖；
[0048] 圖3為本發明又一種孤島檢測方法的流程圖
[0049] 圖4為本發明一種孤島檢測裝置的結構示意圖；
[0050] 圖5為本發明另一種孤島檢測裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0051] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0052] 本發明通過同時檢測一個檢測周期內採集的逆變器併網點的電壓相位突變情況 和電壓頻率突變情況，當判斷出電壓相位突變值大於第一閾值且頻率突變值大於第二閾值 時，才確定發生孤島，提高了抗幹擾能力，減小了檢測盲區，從而提高了孤島檢測準確性。
[0053] 實施例一：
[0054] 如圖1所示，為本發明一種孤島檢測方法的流程圖，該方法可包括以下步驟：
[0055] 步驟S110 :實時採集逆變器併網點的電壓信號和頻率信號。
[0056] 在實際應用中，可利用DSP(Digital Signal Processing,數位訊號處理）對太陽 能發電併網系統中的逆變器併網點的三相電壓和頻率進行實時採集。
[0057] 步驟S120 :根據第一預設規則和所述電壓信號，計算出每個採樣周期內所述併網 點的電壓相位突變值。
[0058] 本發明實施例中，步驟S120具體可以包括：
[0059] 步驟S121 :當採集的電壓信號為過零點上升沿信號時，獲取標準給定相位角，並 根據該電壓信號計算每個採樣周期與所述標準給定相位角同步的反饋相位角。
[0060] 步驟S122 :計算標準給定相位角和反饋相位角之差，並根據所得差值確定每個採 樣周期內所述併網點的電壓相位突變值。
[0061] 本發明實施例中，在得到標準給定相位角和反饋相位角的差值後，可先對其進行 上下限處理，得到第一相位角後，再對其進行平均值濾波運算，所得結果即為每個採樣周期 內所述併網點的電壓相位突變值。
[0062] 其中，需要說明的是，對於上述電壓相位突變值的計算還可以採用現有的電壓相 位突變檢測方法確定，本發明對此並不作限定。
[0063] 步驟S130 :對採集的頻率信號進行平滑濾波處理，並計算出每個採樣周期內所述 併網點的頻率突變值。
[0064] 步驟S140 :當判斷出電壓相位突變值大於第一閾值且電壓頻率突變值大於第二 閾值時，確定發生孤島。
[0065] 即本實施例中，當判斷出僅電壓相位突變值大於第一閾值或電壓頻率突變值大於 第二閾值時，系統不會直接判定發生孤島，將進入下一檢測周期繼續檢測，直至電壓相位突 變值大於第一閾值且電壓頻率突變值大於第二閾值時，系統才會確定發生孤島，並據此進 行後續處理。
[0066] 優選的，當確定發生孤島時，為了提醒工作人員，此時還可以進行報警，從而停止 向孤立的電網供電，該停機控制過程屬於本領域公知常識，本發明在此將不再詳述。
[0067] 由上述分析可知，本發明實施例通過同時檢測一個檢測周期內採集的逆變器併網 點的電壓相位突變情況和電壓頻率突變情況，當判斷出電壓相位突變值大於第一閾值且頻 率突變值大於第二閾值時，才確定發生孤島，提高了抗幹擾能力，減小了檢測盲區，從而提 高了孤島檢測準確性。
[0068] 實施例二：
[0069] 如圖2所示，在上述實施例一的基礎上，對於逆變器併網點的電壓相位角突變情 況的檢測過程可以包括：
[0070] 步驟S201 :當採集的電壓信號為過零點上升沿信號時，獲取標準給定相位角。
[0071] 步驟S202 :對採集的電壓信號進行clarke坐標變換，得到併網點電壓在兩相靜止 坐標系的α軸分量和β軸分量。
[0072] 若將採集的逆變器併網點的三相電壓信號記為Va、Vb、Vc，對其進行clarke坐標 變換，即根據下述公式（1)進行α β轉換，得到併網點電壓在兩相靜止坐標系的α軸分量 Va和β軸分量Ve。
[0073]
【權利要求】
1. 一種孤島檢測方法，其特徵在於，所述方法包括： 實時採集逆變器併網點的電壓信號和頻率信號； 根據第一預設規則和所述電壓信號，計算出每個採樣周期內所述併網點的電壓相位突 變值； 對所述頻率信號進行平滑濾波處理，並計算出每個採樣周期內所述併網點的電壓頻率 突變值； 當判斷出所述電壓相位突變值大於第一閾值且所述電壓頻率突變值大於第二閾值時， 確定發生孤島。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據第一預設規則和所述電壓信號， 計算出每個採樣周期內所述併網點的電壓相位突變值包括： 當所述電壓信號為過零點上升沿信號時，獲取標準給定相位角，並根據所述電壓信號 計算每個採樣周期與所述標準給定相位角同步的反饋相位角； 計算所述標準給定相位角和所述反饋相位角之差，並根據所得差值確定每個採樣周期 內所述併網點的電壓相位突變值。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述根據所得差值確定每個採樣周期內 所述併網點的電壓相位突變值具體包括： 對所得差值進行上下限處理，得到第一相位角； 對所述第一相位角進行平均值濾波運算，將運算結果作為電壓相位突變值。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，當得到所述第一相位角後，所述方法還包 括： 對所述第一相位角進行滑動平均處理； 判斷所述滑動平均處理的結果是否大於第三閾值； 如果是，則保持上一採樣周期的角度步長不變，累加計算出當前採樣周期的標準給定 相位角； 如果否，則更新當前採樣周期的角度步長，並依據所述當前採樣周期的角度步長，累加 計算出當前採樣周期的標準給定相位角。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述根據所述電壓信號計算每個採樣周 期與所述標準給定相位角同步的反饋相位角具體包括： 對所述電壓信號進行clarke坐標變換，得到所述併網點電壓在兩相靜止坐標系的α 軸分量和β軸分量； 對所述併網點電壓在兩相靜止坐標系的β軸分量和α軸分量之比進行反正切運算， 確定第二相位角； 對所述第二相位角進行補償校正，得到與所述標準給定相位角同步的反饋相位角。
6. 根據權利要求1-5任一項所述的方法，其特徵在於，所述對所述頻率信號進行平滑 濾波處理，並計算出頻率突變值，包括； 對採集的與當前頻率信號相鄰的第一預設數量的頻率信號進行滑動平均處理，得到與 所述當前頻率信號對應的滑動平均信號； 計算所述當前頻率信號和所述滑動平均信號之差，得到每個採樣周期內所述併網點的 電壓頻率突變值。
7. 根據權利要求3-5任一項所述的方法，其特徵在於，所述對計算所得所述標準給定 相位角和所述反饋相位角的差值進行上下限處理，得到第一相位角具體包括： 判斷所述標準給定相位角和所述反饋相位角的差值是否大於第四閾值； 如果大於，則將計算出的所述標準給定相位角和所述反饋相位角的差值與所述第四閾 值之差作為第一相位角； 如果小於，則將計算出的所述標準給定相位角和所述反饋相位角的差值與所述第四閾 值之和作為第一相位角。
8. -種孤島檢測裝置，其特徵在於，所述裝置包括： 採集模塊，用於實時採集逆變器併網點的電壓信號和頻率信號； 第一計算模塊，用於根據第一預設規則和所述電壓信號，計算出每個採樣周期內所述 併網點的電壓相位突變值； 第二計算模塊，用於對所述頻率信號進行平滑濾波處理，並計算出每個採樣周期內所 述併網點的電壓頻率突變值； 第一判斷模塊，用於當判斷出所述電壓相位突變值大於第一閾值且所述電壓頻率突變 值大於第二閾值時，確定發生孤島。
9. 根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述第一計算模塊包括： 第三計算模塊，用於當所述電壓信號為過零點上升沿信號時，獲取標準給定相位角，並 根據所述電壓信號計算每個採樣周期與所述標準給定相位角同步的反饋相位角； 第四計算模塊，用於計算所述標準給定相位角和所述反饋相位角之差，並根據所得差 值確定每個採樣周期內所述併網點的電壓相位突變值。
10. 根據權利要求8或9所述的裝置，其特徵在於，所述第二計算模塊包括： 第一滑動平均處理模塊，用於對採集的與當前頻率信號相鄰的第一預設數量的頻率信 號進行滑動平均處理，得到與所述當前頻率信號對應的滑動平均信號； 第五計算模塊，用於計算所述當前頻率信號和所述滑動平均信號之差，得到每個採樣 周期內所述併網點的電壓頻率突變值。
【文檔編號】G01R31/00GK104090195SQ201410374569
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】耿後來, 邢軍, 徐清清, 楊本和, 李浩源, 梅曉東 申請人:陽光電源股份有限公司