CN108445326B - 主动式无功孤岛检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主动式无功孤岛检测方法；本发明对主动式无功防孤岛增加一个频率检测模块进行主动检测，无须扰动量超出孤岛谐振的工作范围；通过本方案的主动式扰动，主动频率检测后，可以大幅下降扰动值大小，扰动值只有0.3％，比原来的下降了20倍，并且响应时间更快。

Description

主动式无功孤岛检测方法
技术领域
本发明涉及无功孤岛检测领域，特别是一种主动式无功孤岛检测方法。
背景技术
并网发电***，都要求有防孤岛功能，目前孤岛检测主要分为被动检测和主动检测。被动式检测都存在较大的非检测区,通过该方式检测无法满足产品性能。主动式检测是通过引入扰动因素如谐波、有功、无功、频移、相差等，使其输出电压、相位、频率存在一定的扰动。主动式检测精度高，非检测区间较小，但是控制相对复杂，会对逆变器的主要性能造成影响，如谐波量增加、发电效率变低等。
目前主动式无功孤岛检测是通过调节无功功率输出，加大无功不匹配度，通过负载频率持续变化，超出正常工作范围，达动孤岛检测。
无功扰动量大小，直接影响产品性能变差层度的大小。现有无功扰动存在缺陷，要不扰动量大，要不存在盲区；本发明解决这些问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种主动式无功孤岛检测方法；本发明对主动式无功防孤岛增加一个频率检测模块进行主动检测，无须扰动量超出孤岛谐振的工作范围。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
主动式无功孤岛检测方法，包括如下步骤：
步骤一，在逆变器中，若要增加无功控制功能，则要求无功控制比例大于等于0.3％；若要增加电网频率检测功能，则要求检测分辨率为0.001HZ，数据采样率100HZ；
步骤二，加入微量无功扰动Id＝±0.3％I，I为逆变器输出电流幅值；
设输出电流为i＝I*sin(ωt)，则加入扰动后输出电流i'＝I*sin(ωt)±0.003*I*cos(ωt)，以0.5S进行正负扰动切换，即频率为1Hz脉冲波；
步骤三，加入无功扰动后，在孤岛上会出现频率变化，采用频率检测模块检测，频率检测模块的频率检测分辨率为0.001HZ，设采样频率100HZ，循环记录100个值；
步骤四，分别对前50个值和后50个值做累加计算和如下计算：
Figure GDA0002700916280000011
对所得的值进行差平方运算v＝(f前-f后)2，如果v超过16，则判断为孤岛。
前述的主动式无功孤岛检测方法，步骤三中，频率检测模块检测的方法为：采用计数器计录电网周期，周期的倒数为电网频率，设电网频率最大60HZ，检测分辨率为0.001HZ，则计数器最大间隔时间为(1/60)*0.001＝16.67uS。
前述的主动式无功孤岛检测方法，孤岛开始时间为4s，检测孤岛时间为4.9s，响应时间为0.9s。
本发明的有益之处在于：
主动式无功扰动孤岛检测，一般都是要加入无功，然后检测频率，一直检测到频率超过工作频率，才能停止工作；本发明对主动式无功防孤岛增加一个频率检测模块进行主动检测，无须扰动量超出孤岛谐振的工作范围。
加入无功需要达到6％以上才可能使频率超出工作频率，这也就需要设备控制无功量达到6％以上；通过本方案的主动式扰动，主动频率检测后，可以大幅下降扰动值大小，扰动值只有0.3％，比原来的下降了20倍，并且响应时间更快。
附图说明
图1是本发明无扰动时的无功比例值控制参考脉冲图；
图2是本发明在第3秒开始加入无功扰动的无功比例值控制参考脉冲图；
图3是本发明在孤岛与5秒时电网脱网的发电频率记录图；
图4是本发明在孤岛与4秒时电网脱网的发电频率记录图；
图5是本发明在孤岛与5秒时电网脱网的情况下，计算f前得到的频率数值图；
图6是本发明在孤岛与4秒时电网脱网的情况下，计算f前得到的频率数值图；
图7是本发明在孤岛与5秒时电网脱网的情况下，计算f后得到的频率数值图；
图8是本发明在孤岛与4秒时电网脱网的情况下，计算f后得到的频率数值图；频率差平方值
图9是本发明在孤岛与5秒时电网脱网的情况下，计算频率差平方值v得到的数值图；
图10是本发明在孤岛与4秒时电网脱网的情况下，计算频率差平方值v得到的数值图；
图11是本发明在孤岛与5秒时电网脱网的情况下的孤岛响应图；
图12是本发明在孤岛与4秒时电网脱网的情况下的孤岛响应图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
主动式无功孤岛检测方法，包括如下步骤：
步骤一，在逆变器中，若要增加无功控制功能，则要求无功控制比例大于等于0.3％；若要增加电网频率检测功能，则要求检测分辨率为0.001HZ，数据采样率100HZ；
步骤二，加入微量无功扰动Id＝±0.3％I，I为逆变器输出电流幅值；
设输出电流为i＝I*sin(ωt)，则加入扰动后输出电流i'＝I*sin(ωt)±0.003*I*cos(ωt)，以0.5S进行正负扰动切换，即频率为1Hz脉冲波，如图2在第3秒开始加入无功扰动的无功比例值控制参考脉冲图所示；
步骤三，加入无功扰动后，在孤岛上会出现频率变化，如图3、4所示，采用频率检测模块检测，频率检测模块的频率检测分辨率为0.001HZ，设采样频率100HZ，循环记录100个值；作为一种实施例，频率检测模块检测的方法为：采用计数器计录电网周期，周期的倒数为电网频率，设电网频率最大60HZ，检测分辨率为0.001HZ，则计数器最大间隔时间为(1/60)*0.001＝16.67uS。；需要说明的是，只要频率检测模块的频率检测分辨率的精度达到0.001HZ，就适用于本发明的方案。
步骤四，如图5、6、7、8所示，分别对前50个值和后50个值做累加计算和如下计算：
Figure GDA0002700916280000031
对所得的值进行差平方运算v＝(f前-f后)2，如果v超过16，则判断为孤岛，如图9、10所示。
如图11、12所示，纵坐标为1表示是孤岛，纵坐标为0表示不是孤岛，孤岛开始时间为4s，检测孤岛时间为4.9s，响应时间为0.9s；相比现有技术的响应时间更快。
主动式无功扰动孤岛检测，一般都是要加入无功，然后检测频率，一直检测到频率超过工作频率，才能停止工作；本发明对主动式无功防孤岛增加一个频率检测模块进行主动检测，无须扰动量超出孤岛谐振的工作范围。
加入无功需要达到6％以上才可能使频率超出工作频率，这也就需要设备控制无功量达到6％以上；通过本方案的主动式扰动，主动频率检测后，可以大幅下降扰动值大小，扰动值只有0.3％，比原来的下降了20倍，并且响应时间更快。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.主动式无功孤岛检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在逆变器中，若要增加无功控制功能，则要求无功控制比例大于等于0.3％；若要增加电网频率检测功能，则要求检测分辨率为0.001HZ，数据采样率100HZ；
步骤二，加入微量无功扰动Id＝±0.3％I，I为逆变器输出电流幅值；
设输出电流为i＝I*sin(ωt)，则加入扰动后输出电流i'＝I*sin(ωt)±0.003*I*cos(ωt)，以0.5S进行正负扰动切换，即频率为1Hz脉冲波；
步骤三，加入无功扰动后，在孤岛上会出现频率变化，采用频率检测模块检测，频率检测模块的频率检测分辨率为0.001HZ，设采样频率100HZ，循环记录100个值；
步骤四，分别对前50个值和后50个值做累加计算和如下计算：
Figure FDA0002700916270000011
对所得的值进行差平方运算v＝(f前-f后)2，如果v超过16，则判断为孤岛。
2.根据权利要求1所述的主动式无功孤岛检测方法，其特征在于，步骤三中，频率检测模块检测的方法为：采用计数器计录电网周期，周期的倒数为电网频率，设电网频率最大60HZ，检测分辨率为0.001HZ，则计数器最大间隔时间为(1/60)*0.001＝16.67uS。
3.根据权利要求1所述的主动式无功孤岛检测方法，其特征在于，孤岛开始时间为4s，检测孤岛时间为4.9s，响应时间为0.9s。
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