一種用于光伏微電網共網控制的系統暫態特征波檢測方法技術方案

一種用于光伏微電網共網控制的系統暫態特征波檢測方法。是采用電力系統暫態保護理論，對光伏電力與市政電力共同向負載供電時，對該微電網系統中所發生的重大暫態變化實施超高速特征波檢測和預判，并由共網控制逆變裝置對系統實施零逆流保護和防孤島效應保護控制。有效實現光伏微電網對市政電網零逆流，保證大電網的安全。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及太陽能光伏并網發電的控制
，特別是涉及ー種太陽能光伏電力與市政電カ共同向負載供電的共網應用光伏微電網系統中，用于防止光伏電カ向市政電網饋電，實現系統對市政電網的設備級本質安全零逆流；包括系統市電失電時，對系統實現防孤島效應保護的ー種用于光伏微電網共網控制的系統暫態特征波檢測方法。
技術介紹
當前包括太陽能發電、風カ發電等可再生新能源(本專利說明僅以太陽能光伏發電應用為例)發展十分迅速，其中ー種主要應用方式是與市政電網并網應用，又分為可逆流和不可逆流兩種方式。 可逆流并網系統，指太陽能光伏電カ可直接輸送給市政電網，進入電網統ー調配使用。不可逆流并網系統(又稱用戶側并網)，指太陽能光伏電カ與市政電網并聯，與其保持同步，實現共同向用戶負載供電，并在系統中優先使用光伏電力。當系統中光伏電カ不足或沒有吋，由市政電網向負載提供電能；當光伏電カ超過本系統用戶負載用電需求時，則應通過某種手段對系統中多余光伏電カ加以處理或放棄，防止光伏電カ通過配電變壓器向市政電カ網絡大量饋電，減小逆功率發生對大電網的影響。同時要求當系統市電失電時，保護光伏電カ不再向系統供電——稱之為防孤島效應的保護。目前國家標準《光伏系統并網技術要求》(GB/T 19939-2005)對防孤島效應的保護的要求是“當電網失壓時，防孤島效應保護應在2s內動作，將光伏系統與電網斷開。” 對逆向功率保護的規定是“系統在不可逆的并網方式下工作，當檢測到供電變壓器次級處的逆流為逆變器額定輸出的5%時，逆向功率保護應在O. 5s-2s內將光伏系統與電網斷開。” 這是對不可逆流并網逆變器的防止逆向功率要求，以保證與之并網應用的市政電網運行安全。由此可以看出，當并網逆變器實施逆向功率保護之時，實際上光伏系統已經在O. 5s-2s內，向市政電網輸送了超過其額定功率5%的逆向功率。當這種應用尚不普遍時，還不至于對市政電網安全運行造成較大影響。如果普遍推廣這種應用吋，即便每個裝置逆功率都很小，但是由于其大量存在，其綜合效應也勢必將影響市政電網的安全運行。目前為實現上述逆功率保護而進行的逆功率檢測，采用的是通常エ頻電壓、電流檢測，原則上一定要十幾個エ頻周期(エ頻50Hz吋，20ms為ー個周期)才能準確檢測出有逆功率發生(一般需300 ms)，可以滿足對逆功率保護在O. 5s-2s內完成的標準要求。如果能夠找到ー種快速檢測與預判方法，能在一個エ頻周期(50Hz時為20ms)內完成對系統逆向功率的檢測和控制，使光伏逆變裝置實現設備級本質安全零逆流，將消除光伏電カ在這種應用時對市政電網安全的影響，徹底解決這種光伏電カ不可逆并網方式大量應用的技術瓶頸問題。我們將這種實現系統光伏電カ對市政電網絕對零逆流的應用方式稱之為共網應用方式。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題，是提供一種基于對光伏微電網系統暫態過程高速檢測其系統重大變化特征波，之后進行控制，完全防止逆向功率發生的用于光伏微電網共網控制的系統暫態特征波檢測方法。采用的技術方案是 ，是在光伏電力、市政電力、用電負載和共網控制逆變裝置組成的光伏微電網，通過暫態特征波檢測單元對系統暫態特征波高速采樣，再由共網控制逆變裝置的DSP處理器完成控制IGBT等功率器件的光伏輸出，實現共網應用方式的光伏電カ對市政電網零逆流。該方法包括如下步驟 步驟一、采集系統變化暫態特征波，采樣頻率可高達50MHz ； 步驟ニ、由共網控制逆變裝置DSP對采集系統暫態過程數據進行快速傅里葉變換，求 取并網電壓電流暫態特征波的幅相頻特征參數； 步驟三、由DSP確定特征波發生并預判將發生逆向功率或市電失電，向IGBT等功率器件發出停止光伏輸出控制指令。以此循環往復。上述的高頻率采集的特征波，將進行特定諧波頻率下的暫態特征波數學模型計算，得出準確檢測數學模型數據。上述的光伏微電網共網控制逆變裝置得到負載變化的指令后，立即啟動該負載變化是否將引起系統逆功率發生的計算。當計算結果為將引起系統逆功率發生時，立即由共網控制逆變裝置DSP進行減少系統光伏出力或關斷系統光伏出力的控制，其檢測和控制可在20ms內完成。本專利技術的光伏微電網共網控制系統的暫態特征波檢測，是專門針對光伏微電網中重大負載變化引起逆向功率發生的檢測，實現光伏微電網對市政電網的零逆流，保證大電網的的安全運行。附圖說明圖I為本專利技術的暫態特征波檢測結構框圖。圖2為本專利技術工作流程圖。具體實施例方式，是依據電カ系統暫態過程理論，任何一個處于穩態運行的包括光伏電カ和市政電カ在內的微電網系統，當系統內任何一個改變原有穩定狀態的事件發生后，必將在一定時間內經歷ー個暫態過程，重新穩定到ー個新的穩定狀態運行，即必定發生暫態過程。比如在上述包括光伏電力、市政電力、用電負載在內的微電網系統中，當負載用電遠遠大于光伏電カ時，系統主要靠市政電カ供電，光伏電カ對系統供電的貢獻微乎其微，此時系統中負載功率的局部變動，不會造成逆向功率發生。但是當系統中光伏電カ接近負載所需電カ時，一旦再發生系統內較大負載關斷，就有可能出現光伏電カ大于負載所需電力，進而發生光伏電カ向市政電網饋電(即發生逆向功率)。在光伏微電網系統中，負載突然的關斷將產生ー個典型的從ー個穩態到另ー個穩態的系統暫態過程。本專利技術就是由共網控制逆變裝置在該暫態過程發生的瞬間(ms級之內)，對系統暫態特征波高速采樣和快速傅里葉變換，再由共網控制逆變裝置的DSP處理器完成特征波零逆流判斷計算、并直接控制IGBT等功率器件的光伏輸出，實現共網應用方式的零逆流。本專利技術暫態特征波檢測，是根據電カ系統暫態保護理論，當一個暫態過程發生，必將同時產生各種高次諧波向外發散，高次諧波的頻率越高其發散速度越快。本專利技術暫態特征波采樣頻率可根據系統特點，即根據系統所包含的各類不同負載特征波典型表現，確定為50MHz以內。采樣處理系統(通常即共網控制逆變裝置的控制核心DSP控制處理器)將對采樣數據進行快速傅里葉變換，提取該暫態波形中所包含的各頻段的幅相頻特征。不同負載在不同的高次諧波中其特征波表現會有顯著不同。選擇較高采樣頻率將在暫態特征波發生的短暫時間內獲取大量數據信息，保證其可在ms級內完成。采用系統特征波檢測的并網逆變控制裝置實現防孤島效應保護，將變得十分簡便。本專利技術所述的暫態特征波檢測方法涵蓋市網失電的特殊情況，當快速檢測到市網停電暫態特征波后，DSP立即關斷逆變器輸出，實現簡便快捷的防孤島效應保護功能。光伏微電網系統暫態特征波檢測結構框圖如圖I所示。該方法包括如下步驟(見圖2): 步驟一、采集系統變化暫態特征波，采樣頻率可高達50MHZ ； 步驟ニ、由共網控制逆變裝置DSP對采集系統暫態過程數據進行快速傅里葉變換，求取并網電壓電流暫態特征波的幅相頻特征參數； 步驟三、由DSP確定特征波發生并預判發生逆向功率或市電失電，向IGBT等功率器件 發出停止光伏輸出控制指令。以此循環往復。本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種用于光伏微電網共網控制的系統暫態特征波檢測方法，其特征包括如下步驟 步驟一、采集系統變化暫態特征波，采樣頻率可高達50MHZ ； 步驟ニ、由共網控制逆變裝置DSP對采集系統暫態過程數據進行快速傅里葉變換，求取并網電壓電流暫態特征波的幅相頻特征參數； 步驟三、由DSP確定特征波發生并預判發生逆向功率或市電失電，向IGBT等功率器件發出停止光伏輸出控制指令，以此循環往復。2.根據權利要求I所述的ー種用于光伏微電網共網控制的系統暫態特征波...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉葉兵，石亞和，賈寧，邢巖，王欣，蔣平，王立武，
申請(專利權)人：沈陽西東控制技術有限公司，
類型：發明
國別省市：