CN105629087A - 一种改进的逆变器防孤岛检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种改进的逆变器防孤岛检测方法，所述检测方法包括：在品质因数和基波电流满足现有标准初始条件情况下，将所述RLC负载谐振频率调整至不同区间，通过所述示波器分别记录所述RLC负载不同谐振频率时所述逆变器防孤岛检测时间。该***首次引入RLC负载谐振频率作为测试关键量进行逆变器防孤岛检测，在充分考虑现有标准中所规定的品质因数、基波电流大小等因素的基础上，还充分考虑RLC负载谐振频率对防孤岛检测结果的影响，比现有检测更加准确。

Description

一种改进的逆变器防孤岛检测方法

技术领域

本发明涉及一种光伏并网逆变器检测领域的方法，具体讲涉及一种改进的逆变器防孤岛检测方法。

背景技术

当公共电网突然停止供电时，与电网相连的分布式光伏发电***未能及时检测出电网的停电状态而仍继续工作，从而形成一个自给供电孤岛。处于孤岛运行状态的光伏并网发电***会产生严重的后果，如孤岛中的电压和频率无法控制，可能会对用户的设备造成损坏；孤岛中的线路仍然带电，可能会危及检修人员的生命安全；不仅如此，还会影响电网***保护开关的动作时序；当电力公司恢复供电时，由于相位不同步产生大的冲击电流等问题。为此，现有技术披露了相应的防孤岛检测标准和检测流程。

IEEE1547.1规定，对运行至额定功率的33％、66％和100％的逆变器分别开展防孤岛测试。测试装置为RLC负载，调节负载品质因数Q_f＝1.0±0.05，且流过并网开关的基波电流小于被测设备额定电流的2％，断开并网开关，记录防孤岛检测时间；随后以1％速率调节感性或容性无功负载，并根据防孤岛测试时间趋势判断是否增加测试。

VDE0126规定，对运行至额定功率的25％、50％以及100％时的逆变器分别进行防孤岛测试。调整负载品质因数Q_f>2，流过并网开关的基波电流尽可能地小，断开并网开关，记录防孤岛检测时间。完成基准测试后，分别选定参数L或C，以1％的参数值为步长进行调整，整个改变量不超过±5％，再重新测试。

Q/GDW618中对逆变器防孤岛性能的测试，没有对逆变器输出功率做出规定，仅规定逆变器稳定运行后，调节测试装置品质因数为1±0.2，且流过并网开关的基波电流小于被测逆变器输出电流的5％，断开并网开关，记录防孤岛检测时间。

防孤岛检测的现有技术仅考虑了初始测试条件中基波电流大小，而并未对基波电流分别呈现阻性、感性和容性三种情况进行进一步的规定，本发明人的观察、研究、分析发现：阻性、感性和容性三种基波电流的大小对测试结果具有明显影响，而基波电流是否呈现阻性、容性和感性均由负载谐振频率所决定。

因此，需要提供一种改进的逆变器防孤岛检测方法。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种改进的逆变器防孤岛检测方法。

实现上述目的所采用的解决方案为：

一种改进的逆变器防孤岛检测方法，所述逆变器防孤岛检测的***包括用于连接配电网与光伏逆变器的并网开关，所述并网开关与所述光伏逆变器之间通过负载开关K1连接RLC负载，所述并网开关与所述光伏逆变器之间连接示波器，所述并网开关与所述配电网之间连接功率测试装置；其改进之处在于：所述检测方法包括：在品质因数和基波电流满足初始条件情况下，将所述RLC负载谐振频率调整为不同区间，分别确定所述RLC负载在不同谐振频率区间时所述逆变器防孤岛检测时间。

进一步的，投入满足初始条件且谐振频率为49.9Hz～50.1Hz的RLC负载，断开所述并网开关，进行防孤岛检测；

记录所述并网开关断开时刻至被测逆变器停止运行的时间t1，若所述时间t1大于2s，检测结束，防孤岛能力不合格，若所述时间t1小于2s，则在初始条件不变的条件下第一次调节RLC负载谐振频率，断开所述并网开关，进行防孤岛检测；

记录所述并网开关断开时刻至被测逆变器停止运行的时间t2，若所述时间t2大于2s，结束检测，防孤岛能力不合格，若所述时间t2小于2s，则在初始条件不变的条件下第二次调节RLC负载谐振频率，断开所述并网开关，进行防孤岛检测；

记录所述并网开关K2断开时刻至被测逆变器停止运行的时间t3，若所述时间t3大于2s，检测结束，防孤岛能力不合格，若所述时间t2小于2s，则防孤岛能力合格，结束检测。

进一步的，所述初始条件包括：

LC消耗的无功功率等于被测逆变器发出的无功功率、RLC消耗的有功功率等于被测逆变器发出的有功功率、RLC负载的品质因数为1±0.2及流过并网开关K2的基波电流小于被测逆变器输出电流的5％。

进一步的，所述第一次调节RLC负载谐振频率为将所述谐振频率调节为50.1Hz～50.2Hz。

进一步的，所述第二次调节RLC负载谐振频率为将所述谐振频率调节为49.5Hz～49.9Hz。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的逆变器防孤岛检测方法中，提出流过并网开关的基波电流特性与RLC负载特性有关，同时RLC负载特性由负载谐振频率所决定，测试时需要考虑负载谐振频率对防孤岛检测方法的影响。

2、本发明提供的逆变器防孤岛检测方法中，首次引入RLC负载谐振频率作为测试关键量的进行逆变器防孤岛检测，在充分考虑现有标准中所规定的品质因数、基波电流大小等因素的基础上，还充分考虑RLC负载谐振频率对防孤岛检测结果的影响。

3、依据现有防孤岛检测方法对逆变器开展防孤岛现场检测时，会出现型号完全相同的两台逆变器仅仅由于RLC负载谐振频率的细微差别而导致防孤岛检测结果不同，甚至出现一台检测合格，一台检测不合格的情况。通过本发明人的研究发现：在流过并网开关的基波电流大小相等的情况下，RLC负载谐振频率的不同导致基波电流可能呈现为感性、容性和阻性三种情况，而基波电流呈现感性或容性时，可能导致逆变器防孤岛检测时间偏小，即出现检测结果合格的几率更大，这对于相同型号的逆变器出现不同的检测结果是不公平的，该防孤岛检测也不能客观地体现逆变器防孤岛性能。而本发明提供的逆变器防孤岛检测方法中，在考虑Q/GDW617《光伏电站接入电网技术规定》中规定光伏逆变器正常运行时并网点频率范围为49.5Hz～50.2Hz的基础上，将负载谐振频率分别设置为49.5Hz～49.9Hz、49.9Hz～50.1Hz和50.1Hz～50.2Hz三个区间，在各区间内逐一开展防孤岛检测，有效规避了上述误判情况的发生。

4、本发明提供的防孤岛检测方法，在原有仅考虑负载品质因数和流过并网开关基波电流大小的基础上，还充分考虑的负载谐振频率对防孤岛检测的影响，更加客观、公正地体现逆变器防孤岛检测结果，将有效丰富和完善现有国内外防孤岛检测领域相关标准体系

附图说明

图1为本发明中逆变器防孤岛检测***示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如图1所示，图1为本发明中逆变器防孤岛检测***示意图，该***包括：通过并网开关K2与配电网连接的光伏逆变器，并网开关K2与光伏逆变器之间通过负载开关K1连接RLC负载，所述并网开关K2与光伏逆变器之间连接示波器，所述并网开关K2与所述配电网之间连接功率测试装置，功率检测装置测量流过所述并网开关K2的有功功率和无功功率。

本发明提供一种改进的防孤岛检测方法，该方法为一种考虑负载谐振频率的防孤岛检测方法，以Q/GDW617《光伏电站接入电力***技术规定》为例，在品质因数和基波电流不变的情况下，调整所述RLC负载谐振频率，开展RLC负载为不同谐振频率时逆变器防孤岛检测。

检测开始，首先投入满足如下条件的RLC负载，断开所述并网开关K2，进行防孤岛检测；条件包括：

1)LC消耗的无功功率等于被测逆变器发出的无功功率；

2)RLC消耗的有功功率等于被测逆变器发出的有功功率；

3)RLC负载的品质因数为1±0.2；

4)流过K2的基波电流小于被测逆变器输出电流的5％；

5)RLC负载谐振频率为49.9Hz～50.1Hz。

然后，记录并网开关K2断开时刻至被测逆变器停止运行的时间t1，即为被测逆变器的防孤岛检测时间，判断时间t1是否大于2s，若所述时间t1大于2s，检测结束，防孤岛能力不合格，若所述时间t1小于2s，则在其他初始条件不变的条件下第一次调节RLC负载谐振频率，断开所述并网开关K2，进行防孤岛检测；

记录所述并网开关K2断开时刻至被测逆变器停止运行的时间t2，若所述时间t2大于2s，检测结束，防孤岛能力不合格，若所述时间t2小于2s，则在初始条件不变的条件下第二次调节RLC负载谐振频率，断开所述并网开关K2，进行防孤岛检测；

记录所述并网开关K2断开时刻至被测逆变器停止运行的时间t3，若所述时间t3大于2s，检测结束，防孤岛能力不合格，若所述运行时间t2小于2s，则防孤岛能力合格，结束测试。

第一次调节RLC负载谐振频率为将所述谐振频率调节为50.1Hz～50.2Hz。

第二次调节RLC负载谐振频率为将所述谐振频率调节为49.5Hz～49.9Hz。

本实施例中，认为逆变器的防孤岛能力不合格是指该逆变器防孤岛能力不符合Q/GDW617《光伏电站接入电力***技术规定》。

针对某型100kW光伏逆变器在Matlab/Simulink环境下开展防孤岛仿真检测，检测***如图1所示。

获得RLC负载呈阻性时，逆变器防孤岛检测结果如下表1所示,RLC负载呈感性时，逆变器防孤岛检测结果如下表2所示，RLC负载呈现容性时，逆变器防孤岛检测结果如下表3所示，表1～表3分别体现了流过并网开关K2的基波电流大小不同且RLC负载特性不同时，逆变器防孤岛检测时间。

表1

通过表1发现，RLC负载呈现阻性时，谐振频率为50Hz，流过并网开关K2的基波电流小于输出电流5％时，流过并网开关K2的基波电流大小对逆变器防孤岛检测时间基本无影响。

通过表2发现，RLC负载呈现感性时，谐振频率小于50Hz，流过并网开关K2的基波电流小于输出电流5％时，流过并网开关K2的基波电流越大，谐振频率偏离50Hz越远，甚至超出标准规定的49.5Hz，且谐振频率在49.5Hz～50Hz之间时，防孤岛检测时间随谐振频率偏离50Hz不断减小，谐振频率小于49.5Hz时，逆变器防孤岛检测时间基本不变。

表2

表3

通过表3发现，RLC负载呈现容性时，谐振频率大于50Hz，流过并网开关K2的基波电流小于输出电流5％时，基波电流越大，谐振频率偏离50Hz越远，甚至超出标准规定的50.2Hz，且谐振频率在50Hz～50.2Hz之间时，防孤岛检测时间随谐振频率偏离50Hz不断减小，谐振频率大于50.2Hz时，逆变器防孤岛检测时间基本不变。

通过表1～表3对比可以发现，该型号逆变器的防孤岛能力检测过程中，流过并网开关K2的基波电流不论是满足IEEE1547.1标准中规定的“小于设备额定电流的2％”，还是满足Q/GDW617标准规定的“小于输出电流的5％”，对于相同大小的基波电流，均存在下述现象：谐振频率为50Hz时，防孤岛检测时间最长，谐振频率偏离50Hz越远，检测时间越短，该检测结果越不具有客观性。

因此，测试时除品质因数、基波电流达到标准要求外，还充分考虑***谐振频率对防孤岛检测结果的影响。将测试条件按负载谐振频率分别为49.9至50.1Hz、49.5至49.9Hz以及50.1至50.2Hz三个区间，更加准确地评估逆变器的防孤岛保护性能。

最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种改进的逆变器防孤岛检测方法，所述逆变器防孤岛检测的***包括用于连接配电网与光伏逆变器的并网开关，所述并网开关与所述光伏逆变器之间通过负载开关K1连接RLC负载，所述并网开关与所述光伏逆变器之间连接示波器，所述并网开关与所述配电网之间连接功率测试装置；其特征在于：所述检测方法包括：在品质因数和基波电流满足初始条件情况下，将所述RLC负载谐振频率调整为不同区间，分别确定所述RLC负载在不同谐振频率区间时所述逆变器防孤岛检测时间。

2.如权利要求1所述逆变器防孤岛检测方法，其特征在于：投入满足初始条件且谐振频率为49.9Hz～50.1Hz的RLC负载，断开所述并网开关，进行防孤岛检测；

记录所述并网开关断开时刻至被测逆变器停止运行的时间t1，若所述时间t1大于2s，检测结束，防孤岛能力不合格，若所述时间t1小于2s，则在初始条件不变的条件下第一次调节RLC负载谐振频率，断开所述并网开关，进行防孤岛检测；

记录所述并网开关断开时刻至被测逆变器停止运行的时间t2，若所述时间t2大于2s，结束检测，防孤岛能力不合格，若所述时间t2小于2s，则在初始条件不变的条件下第二次调节RLC负载谐振频率，断开所述并网开关，进行防孤岛检测；

记录所述并网开关K2断开时刻至被测逆变器停止运行的时间t3，若所述时间t3大于2s，检测结束，防孤岛能力不合格，若所述时间t2小于2s，则防孤岛能力合格，结束检测。

3.如权利要求1所述逆变器防孤岛检测方法，其特征在于：所述初始条件包括：

LC消耗的无功功率等于被测逆变器发出的无功功率、RLC消耗的有功功率等于被测逆变器发出的有功功率、RLC负载的品质因数为1±0.2及流过并网开关K2的基波电流小于被测逆变器输出电流的5％。

4.如权利要求1所述逆变器防孤岛检测方法，其特征在于：所述第一次调节RLC负载谐振频率为将所述谐振频率调节为50.1Hz～50.2Hz。

5.如权利要求1所述逆变器防孤岛检测方法，其特征在于：所述第二次调节RLC负载谐振频率为将所述谐振频率调节为49.5Hz～49.9Hz。