基於衛星授時和管理網絡的微電網孤島檢測系統的製作方法
2023-10-30 23:33:57
基於衛星授時和管理網絡的微電網孤島檢測系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基於衛星授時和管理網絡的微電網孤島檢測系統，包括中央控制器，中央控制器通過GPS接收器獲得與國際標準時間保持同步的秒脈衝信號，中央控制器從大電網與微電網之間的公共連接點採集電壓信號，中央控制器與併網逆變器控制單元通信。本實用新型不需要隨時對併網逆變器輸出電流進行周期性擾動，僅在公共連接點電壓正向過零點的相對相位變化較大、推斷可能發生孤島現象時，才通過微電網管理網絡通知併網逆變器輸出功率因數發生變化，從而進一步的確認是否真正發生孤島現象，因此採用本實用新型裝置進行孤島檢測對電能質量造成影響較小。
【專利說明】基於衛星授時和管理網絡的微電網孤島檢測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及微電網系統領域，尤其涉及一種基於衛星授時和管理網絡的微電網孤島檢測系統。
【背景技術】
[0002]孤島是指電網故障導致微電網與公共電網斷開,微電網內的分布式電源繼續向本地負載供電，形成電力供應的「孤島」。微電網在併網與孤島情況下的控制模式完全不同，必須及時檢測出孤島並適時進行控制模式的切換。
[0003]目前，多數孤島檢測方法是在併網逆變器內植入孤島檢測算法進行孤島檢測。併網運行時，併網逆變器發出擾動，採樣轉換電路將公共連接點(PCC)點的電壓信號傳遞給併網逆變器的控制單元，控制單元採取一定的檢測算法來判斷是否發生了孤島。但是這種主動式孤島檢測方法會使逆變器的控制算法變得複雜，並且會因併網逆變器輸出周期性擾動，而對電能質量產生影響甚至造成系統不穩定。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題是:提供一種基於衛星授時和管理網絡的微電網孤島檢測系統，能夠減輕併網逆變器控制算法的複雜性，解除主動式孤島檢測與併網逆變器功率控制/頻率控制的耦合影響，也能夠徹底消除多逆變器並聯運行時孤島檢測擾動間的幹擾/削弱導致孤島檢測失敗的因素。
[0005]本實用新型為解決上述技術問題所採取的技術方案為:一種基於衛星授時和管理網絡的微電網孤島檢測系統，其特徵在於:它包括中央控制器，中央控制器通過GPS接收器獲得與國際標準時間保持同步的秒脈衝信號，中央控制器從大電網與微電網之間的公共連接點採集電壓信號，中央控制器與併網逆變器控制單元通信。
[0006]按上述方案，所述的中央控制器通過過零檢測電路與所述的公共連接點連接。
[0007]按上述方案，所述的中央控制器通過CAN總線與併網逆變器控制單元通信。
[0008]本實用新型的有益效果為:
[0009]本實用新型不需要隨時對併網逆變器輸出電流進行周期性擾動，僅在公共連接點電壓正向過零點的相對相位變化較大、推斷可能發生孤島現象時，才通過微電網管理網絡通知併網逆變器輸出功率因數發生變化，從而進一步的確認是否真正發生孤島現象，因此採用本實用新型裝置進行孤島檢測對電能質量造成影響較小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型一實施例的結構原理圖。
[0011]圖2為相對相位計算原理圖。
[0012]圖3為CAN電路圖。
[0013]圖4為過零檢測電路原理圖。[0014]圖5為本實用新型一實施例的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合具體實例和附圖對本實用新型做進一步說明。
[0016]圖1為本實用新型一實施例的結構原理圖，它包括中央控制器，中央控制器的輸入端通過過零檢測電路(如圖4所示)從大電網與微電網之間的公共連接點採集電壓信號，中央控制器通過CAN總線(如圖3所示)與併網逆變器控制單元通信，中央控制器通過GPS接收器獲得與國際標準時間保持同步的秒脈衝信號。
[0017]利用上述系統實現的基於衛星授時和管理網絡的微電網孤島檢測方法如圖5所示，包括以下步驟:
[0018]步驟一、信號採集:捕獲與國際標準時間保持高度同步的秒脈衝信號的上升沿；捕獲大電網與微電網之間的公共連接點的電壓正向過零點。這樣便能夠獲得國際標準時間下的信號。
[0019]步驟二、採用秒脈衝信號進行定標，計算公共連接點電壓正向過零點與此秒脈衝信號的相對相位；
[0020]具體計算方法如圖2所示:
[0021]在Al、A2、A3…An時刻捕獲到公共連接點的電壓正向過零點，就可以得出電壓正向過零點的相對相位，依次為:
[0022]ZAl=COtljZAS=COt2-Seo0 , Z A3= ω t3_360° X 2,
[0023]ZA4=cot4_360° X 3，...，Z An= ω tn_360° X (η_1)，
[0024]其中廣Al- Z An分別為Al-An時刻的過零點相對相位，trtn分別為Al-An時刻距離最近一個秒脈衝的時間間隔，角頻率ω=2π +T，T為電網的電壓周期標稱值。
[0025]本實施例中T為0.02秒。在第一個秒時間間隔內，以第一個秒脈衝(IPPS)到來時刻為基準，可以獲得這個時間段內公共連接點的電壓正向過零點，並計算得到公共連接點電壓相對於IPPS的相位。同樣在第2秒時間間隔內，我們也可以用第2個秒脈衝作為基準，捕獲在這個時間段的電壓正向過零點，得到公共連接點電壓相對相位；同樣在第3個秒脈衝時間間隔內，我們也可以用第3個秒脈衝作為基準，捕獲在這個時間段的電壓正向過零點，得到相對相位；以此類推。
[0026]當微電網在併網條件下穩定運行時，公共連接點的電壓為220ν的正弦交流電，所以Z Al，Z Α2，Z A3，…Z An也近似相等。
[0027]步驟三、當檢測到相對相位變化達到預設的閥值時，中央控制器通知併網逆變器控制單元控制併網逆變器輸出功率因數發生變化；併網逆變器輸出功率因數變化的同時，捕獲大電網與微電網之間的公共連接點的電壓正向過零點，並計算公共連接點電壓正向過零點的相對相位，與前期公共連接點電壓正向過零點的相對相位進行比較，若公共連接點電壓正向過零點的相對相位因併網逆變器輸出功率因數的變化而相應變化(例如，功率因數正負間隔變化，同期檢測到的電壓相對相位也發生周期性地增減)，則說明已發生孤島現象。
【權利要求】
1.一種基於衛星授時和管理網絡的微電網孤島檢測系統，其特徵在於:它包括中央控制器，中央控制器通過GPS接收器獲得與國際標準時間保持同步的秒脈衝信號，中央控制器從大電網與微電網之間的公共連接點採集電壓信號，中央控制器與併網逆變器控制單元通信。
2.根據權利要求1所述的基於衛星授時和管理網絡的微電網孤島檢測系統，其特徵在於:所述的中央控制器通過過零檢測電路與所述的公共連接點連接。
3.根據權利要求1或2所述的基於衛星授時和管理網絡的微電網孤島檢測系統，其特徵在於:所述的中央控制器通過CAN總線與併網逆變器控制單元通信。
【文檔編號】H02J3/38GK203732650SQ201420035745
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月21日 優先權日:2014年1月21日
【發明者】劉芙蓉, 周小龍, 朱思瑞, 黃建煌, 朱科俊, 陳偉, 朱國榮, 張東華, 徐冰溶, 範敏毅 申請人:武漢理工大學