CN116338294B - 电网掉电拖尾检测方法及应用其的光伏储能*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电网掉电拖尾检测方法及应用其的光伏储能***，其包括：获取光伏储能***的逆变器输出侧的继电器状态信息和电网各相的电压信息；判断继电器是否吸合，如果是，则执行下一步；如果否，则结束；任意一相或多相分别判断相电压是否大于0，如果是，则相电压正负标志位置1，检测计时；如果否，则相电压正负标志位置0，检测计时；判断相电压正负标志是否不变，如果是，则检测计时增加；如果否，检测计时清零；判断检测计时是否大于预先设置的阈值一，如果是，则判定为网侧掉电，输出继电器断开控制指令；如果否，则返回判读继电器是否吸合。本申请具有在在逆变器封波期间判断网侧是否掉电，防止逆变器封闭后再发波的效果。

Description

电网掉电拖尾检测方法及应用其的光伏储能***
技术领域
本申请涉及光伏储能技术领域，尤其是涉及一种电网掉电拖尾检测方法及应用其的光伏储能***。
背景技术
在光伏储能***中，PCS（电源转换***）和光伏并网逆变器均为重要组成部分，连接蓄电池组和电网（或负荷）之间，是实现电能双向转换的装置；既可把蓄电池的直流电逆变成交流电，输送给电网或者给交流负荷使用；也可把电网的交流电整流为直流电，给蓄电池充电。
上述储能逆变装置应用有并网模式和离网模式，其中，离网模式可称孤王网运行，即 (PCS)可以根据实际需要，在满足设定要求的情况下，与主电网脱开，给本地的部分负荷提供满足电网电能质量要求的交流电能。
如图1所示，在逆变器不带负载并网运行工况下，电网掉电时逆变器因逐波限流等逻辑而短暂封波，此时滤波电容中残留的电场能量通过杂散损耗放出，滤波电容电压波形呈直流电压缓慢衰减状；此时原有的网侧电压保护逻辑，欠压故障不能快速判别出网压异常，影响逆变器离网切换等后续快速处理逻辑响应。
发明内容
为了在在逆变器封波期间判断网侧是否掉电，防止逆变器封闭后再发波，本申请提供一种电网掉电拖尾检测方法及应用其的光伏储能***。
第一方面，本申请提供一种电网掉电拖尾检测方法，采用如下的技术方案：
一种电网掉电拖尾检测方法，包括：
获取光伏储能***的逆变器输出侧的继电器状态信息和电网各相的电压信息；
判断继电器是否吸合，如果是，则执行下一步；如果否，则结束；
任意一相或多相分别判断相电压是否大于0，如果是，则相电压正负标志位置1，检测计时；如果否，则相电压正负标志位置0，检测计时；
判断相电压正负标志是否不变，如果是，则检测计时增加；如果否，检测计时清零；
判断检测计时是否大于预先设置的阈值一，如果是，则判定为网侧掉电，输出继电器断开控制指令；如果否，则返回判读继电器是否吸合。
可选的，计算各相电压的和Us；判断Us是否大于预先设置的阈值二，如果是，则中止判断检测计时是否大于预先设置的阈值一，并输出相电压检测异常提示。
可选的，还包括：
基于时间参数记录历次掉电，并记录历次掉电前T1时长的各相电压信息，产生掉电前电压记录；
对各相的掉电前电压记录分别进行特征识别和提取，得特征分布数据集，基于特征分布数据集预测掉电发生时段。
可选的，利用Box-Cox变换函数对特征分布数据集处理，其中，所述Box-Cox变换函数满足：
；其中，/>为输出，/>为输入，/>为欧拉常数，/>为人工预设值，最佳取值根据最大似然或最大对数似然确定。
可选的，还包括：
以T2为分段时长分割一天24小时；
基于历次掉电记录验证每段T2时长中掉电预测的准确率；
当准确率高于预先设置的阈值三，则在该段T2时长对应的下一个掉电预测时段中输出继电器断开控制指令。
第二方面，本申请提供一种光伏储能***，采用如下的技术方案：
一种光伏储能***，***的控制模块加载并执行如上述中所述任一种电网掉电拖尾检测方法的计算机程序，且配置为：
获取继电器断开后各相的电压信息；
如果各相电压信息符合预先设置的合闸条件，则输出继电器吸合控制指令。
可选的，***的控制模块配置为：
获取光伏储能信息；
判断光伏储能信息是否高于预先设置的阈值四，如果是，则中止基于掉电预测时段中输出继电器断开控制指令。
可选的，***的控制模块配置为：
基于公式一求继电器输出侧的电压负序分量，且公式一满足：
；其中，/>、/>、/>分别表示A相、B相和C相；/>为120°的旋转因子；
基于公式二求继电器输出侧的电压零序分量，且公式二满足：
；
判断或/>是否大于预先设置的阈值五，如果是，则将时间参数对应的掉电前电压记录标记1；如果否，将时间参数对应的掉电前电压记录标记0；
标记为1的掉电前电压记录汇总，产生数据集合of；
标记为0的掉电前电压记录汇总，产生数据集合no；
对数据集合of利用Box-Cox变换函数对特征分布数据集处理。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：当网侧掉电逆变器封波，可以直接采用关断方式断开逆变器与电网，不会造成二次发波引起的逆变器端电压升高。
附图说明
图1是本发明所述的电网掉电时电网及PCS输出电压、电流的波形示意图；
图2是本发明的方法的主流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种电网掉电拖尾检测方法，其应用于光伏储能***，可以理解的是：在光伏储能***中为了能够在故障时及时隔断光伏储能单位与电网的连接匹配有继电器。
参照图2，电网掉电拖尾检测方法包括：
获取光伏储能***的逆变器输出侧的继电器状态信息和电网各相的电压信息；
判断继电器是否吸合，如果是，则执行下一步；如果否，则结束；
任意一相或多相分别判断相电压是否大于0，如果是，则相电压正负标志位置1，检测计时；如果否，则相电压正负标志位置0，检测计时；
判断相电压正负标志是否不变，如果是，则检测计时增加；如果否，检测计时清零；
判断检测计时是否大于预先设置的阈值一，如果是，则判定为网侧掉电，输出继电器断开控制指令；如果否，则返回判读继电器是否吸合。
根据上述可知，当网侧掉电逆变器封波，本方法可以直接采用关断方式断开逆变器与电网，不会造成二次发波引起的逆变器端电压升高。
上述继电器状态信息可以根据继电器控制端信号确定，也可以通过对继电器触点端做电流采样确定；电网各相在本实施例中指的是三相电的各相，其可以通过电压传感器或诸如BL655一类的三相电监测及分析芯片获取。上述阈值一根据验证，取值可以是15ms。
在本方法的一个实施例中，为了防止上述电压检测异常造成误判和误控制，还计算各相电压的和Us；判断Us是否大于预先设置的阈值二，如果是，则中止判断检测计时是否大于预先设置的阈值一，并输出相电压检测异常提示。
根据三相电原理三相电压之和是0，因此Us可以取值为0；当非0，可以认为是电压检测故障，考虑实际设备误差等Us为一个非0的误差允许量。
在本方法的一个实施例中，本方法还包括：
基于时间参数记录历次掉电，并记录历次掉电前T1时长的各相电压信息，产生掉电前电压记录；
对各相的掉电前电压记录分别进行特征识别和提取，得特征分布数据集，基于特征分布数据集预测掉电发生时段。
基于已知的三相电的波形结构，关于掉电前电压记录的特征识别和提取，其包括：识别各相电压，提取各相每个周期的最大幅值和最小幅值，提取各相在T1时长内的周期数，其中，T1可以是3S或5s等，具体数值由工作人员验证设置。同一相提取的数据汇总，即可得到特征分布数据集。
关于基于特征分布数据集预测掉电发生时段，例如：
计算特征相似度，如果相似度（差值）小于分类阈值，则认为相同；
统计各种特征、各种特征组合出现的频次，取最高的特征、特征组合作为掉电前特征数据。若当前的电压信息特征识别和提取结果匹配掉电前特征数据（相似度符合条件），则认为随后的T3时长为掉电发生时段。
上述示例仅为一种预测方式，可以理解的是，还可以将特征数据导入合适的预先基于神经网络建立的预测模型进行训练，以预测模型来预测发生时段。
需要注意的是，在上述特征分析过程中存在一个问题，对于三相电而言，受负载等影响存在三相不平衡现象，这导致特征书分布倾斜，影响预测的准确性，因此本方法还利用Box-Cox变换函数对特征分布数据集处理。
Box-Cox变换函数满足：
；其中，/>为输出，/>为输入，/>为欧拉常数，/>为人工预设值，最佳取值根据最大似然或最大对数似然确定。
在本方法的一个实施例中，根据电网用电特征，以T2为分段时长分割一天24小时；例如：T2可以是1小时，此时即分割出24个时段。
后续，基于历次掉电记录验证每段T2时长（每小时）中掉电预测的准确率。
当准确率高于预先设置的阈值三（如：95%），则在该段T2时长对应的下一个掉电预测时段中输出继电器断开控制指令。
根据上述可知，本方法可以是计算每个小时的预测准确性，只有在准确性高的时段，才会在预测出后续的掉电时段后主动预先断开光伏储能和电网，以减小电网掉电影响。该方式可以避免电网干扰因素、变量多的时段增加误判的可能性，提高预断网的准确性。
本申请实施例还公开一种光伏储能***，可以理解的是，该***至少有一控制模块。
光伏储能***，其控制模块加载并执行如上述中任一种电网掉电拖尾检测方法的计算机程序，且配置为：
获取继电器断开后各相的电压信息；
如果各相电压信息符合预先设置的合闸条件，则输出继电器吸合控制指令。
根据上述可知，如果电网掉电，则光伏储能***在逆变器封波后会直接关断与电网的连接，不会造成二次发波引起的逆变器端电压升高，从而起到保护作用。
因为实际测试中发现上述对于掉电时段的预测暂时还无法达到百分之百正确，因此为了不过多干扰光伏储能，***的控制模块配置为：
获取光伏储能信息（如：蓄电池组的储能反馈）；
判断光伏储能信息是否高于阈值四，如果是，则中止基于掉电预测时段中输出继电器断开控制指令。
即，当本地已经储能接近满溢时，本***不再基于预测结果主动断开电网，而是基于检测计时被动的对继电器触发控制，因为其响应迅速，且时间更短，可尽量减小对光伏储能***的正常使用影响。
在本***的一个实施例中，***的控制模块配置为：
基于公式一求继电器输出侧的电压负序分量，且公式一满足：
；其中，/>、/>、/>分别表示A相、B相和C相；/>为120°的旋转因子；
基于公式二求继电器输出侧的电压零序分量，且公式二满足：
；
判断或/>是否大于预先设置的阈值五，如果是，则将时间参数对应的掉电前电压记录标记1；如果否，将时间参数对应的掉电前电压记录标记0；
标记为1的掉电前电压记录汇总，产生数据集合of；
标记为0的掉电前电压记录汇总，产生数据集合no；
对数据集合of利用Box-Cox变换函数对特征分布数据集处理。
根据上述可知，本***会基于零序和负序的数值判断三相电是否出现不平衡，上述Box-Cox变换所匹配的是出现三相不平衡的数据集合，因此可减小***数据分析难度和处理量。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电网掉电拖尾检测方法，其特征在于，包括：
获取光伏储能***的逆变器输出侧的继电器状态信息和电网各相的电压信息；
判断继电器是否吸合，如果是，则执行下一步；如果否，则结束；
任意一相或多相分别判断相电压是否大于0，如果是，则相电压正负标志位置1，检测计时；如果否，则相电压正负标志位置0，检测计时；
判断相电压正负标志是否不变，如果是，则检测计时增加；如果否，检测计时清零；
判断检测计时是否大于预先设置的阈值一，如果是，则判定为网侧掉电，输出继电器断开控制指令；如果否，则返回判读继电器是否吸合。
2.根据权利要求1所述的电网掉电拖尾检测方法，其特征在于：计算各相电压的和Us；判断Us是否大于预先设置的阈值二，如果是，则中止判断检测计时是否大于预先设置的阈值一，并输出相电压检测异常提示。
3.根据权利要求1所述的电网掉电拖尾检测方法，其特征在于，还包括：
基于时间参数记录历次掉电，并记录历次掉电前T1时长的各相电压信息，产生掉电前电压记录；
对各相的掉电前电压记录分别进行特征识别和提取，得特征分布数据集，基于特征分布数据集预测掉电发生时段。
4.根据权利要求3所述的电网掉电拖尾检测方法，其特征在于：利用Box-Cox变换函数对特征分布数据集处理，其中，所述Box-Cox变换函数满足：
；其中，/>为输出，/>为输入，/>为欧拉常数，/>为人工预设值，最佳取值根据最大似然或最大对数似然确定。
5.根据权利要求4所述的电网掉电拖尾检测方法，其特征在于，还包括：
以T2为分段时长分割一天24小时；
基于历次掉电记录验证每段T2时长中掉电预测的准确率；
当准确率高于预先设置的阈值三，则在该段T2时长对应的下一个掉电预测时段中输出继电器断开控制指令。
6.一种光伏储能***，其特征在于：***的控制模块加载并执行如权利要求1至5中所述任一种电网掉电拖尾检测方法的计算机程序，且配置为：
获取继电器断开后各相的电压信息；
如果各相电压信息符合预先设置的合闸条件，则输出继电器吸合控制指令。
7.根据权利要求6所述的光伏储能***，其特征在于，***的控制模块配置为：
获取光伏储能信息；
判断光伏储能信息是否高于预先设置的阈值四，如果是，则中止基于掉电预测时段中输出继电器断开控制指令。
8.根据权利要求7所述的光伏储能***，其特征在于，***的控制模块配置为：
基于公式一求继电器输出侧的电压负序分量，且公式一满足：
；其中，/>、/>、/>分别表示A相、B相和C相；/>为120°的旋转因子；
基于公式二求继电器输出侧的电压零序分量，且公式二满足：
；
判断或/>是否大于预先设置的阈值五，如果是，则将时间参数对应的掉电前电压记录标记1；如果否，将时间参数对应的掉电前电压记录标记0；
标记为1的掉电前电压记录汇总，产生数据集合of；
标记为0的掉电前电压记录汇总，产生数据集合no；
对数据集合of利用Box-Cox变换函数对特征分布数据集处理。
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