论述分布式光伏发电系统的孤岛故障检测
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智能电网中的分布式光伏逆变器故障检测与诊断随着可再生能源的快速发展,分布式光伏逆变器在智能电网中扮演着重要的角色。
然而,由于复杂的工作环境和长期运行的不可避免的老化问题,分布式光伏逆变器故障频繁发生。
及时检测和诊断分布式光伏逆变器故障对于保证智能电网的稳定运行和提高光伏发电系统的可靠性至关重要。
本文将介绍智能电网中的分布式光伏逆变器故障检测与诊断的方法和技术。
首先,分布式光伏逆变器故障的检测方法有多种,其中一种常用的方法是基于遥测数据的故障检测。
通过对光伏逆变器的重要参数进行监测和采集,如电压、电流、频率、功率因数等,并结合数据分析方法,可以检测出诸如过温、过流、过压等常见故障。
此外,还可以利用波形分析、频谱分析等信号处理技术来检测光伏逆变器的故障情况。
这些方法可以快速、准确地检测故障,并及时发出警报,提醒运维人员进行修复和维护操作。
其次,分布式光伏逆变器故障的诊断涉及到故障类型的判断和原因的分析。
对于故障类型的判断,可以利用人工智能技术和模式识别方法来实现。
通过对已知故障模式的标记和训练,可以构建故障模式识别模型。
当出现故障时,该模型可以对故障进行分类判断,从而准确识别故障类型。
对于故障原因的分析,可以通过故障数据的记录和分析来得出结论。
此外,也可以通过光伏逆变器和其他设备的联动关系来推断故障的原因,进一步提高诊断的准确性和可靠性。
要实现分布式光伏逆变器故障检测与诊断,还需要有一套完善的监控系统。
该系统可以对分布式光伏逆变器进行远程监控和故障诊断,并具备数据存储、分析和可视化展示的功能。
通过对光伏逆变器的状态进行实时监测,可以发现潜在的故障隐患,并采取相应的措施进行维护和修复。
同时,监控系统还可以对大量的数据进行分析和挖掘,通过建立故障数据库和故障统计模型,不断提升故障检测与诊断的准确度和效率。
此外,为了更好地应对分布式光伏逆变器故障,还可以采用一些预防和保护措施。
例如,定期进行光伏逆变器的维护和保养,及时清理光伏板和散热器上的灰尘和杂物,保持散热通畅。
光伏发电系统的故障检测与解决方法随着环境保护意识的增强和可再生能源的重要性日益凸显,光伏发电作为一种清洁能源成为了备受关注的领域。
然而,光伏发电系统在运行过程中难免会遇到各种故障,这些故障可能导致系统效率下降甚至完全瘫痪。
因此,故障的检测与解决方法显得尤为重要。
本文将介绍几种光伏发电系统常见的故障以及相应的解决方法。
一、组件故障光伏组件是光伏发电系统的核心组成部分,常见的组件故障包括电池片断裂、接线板松动、背板老化等。
这些故障可能导致组件的工作能力下降,从而影响整个系统的发电效率。
因此,定期对组件进行检查和维护至关重要。
可以通过红外热像仪进行热成像检测,查找组件间的温差,发现断裂或破损的电池片。
此外,还应定期检查组件的机械连接件是否松动,保持组件外部的清洁,并及时更换老化的背板。
二、逆变器故障逆变器是将光伏发电产生的直流电转换为交流电的关键设备,因此逆变器故障会直接影响发电系统的运行。
逆变器常见的故障包括故障代码显示、接线错误、电子元件老化等。
在故障检测方面,可以通过逆变器自带的故障代码显示来定位问题的具体原因,或者通过检查逆变器接线情况来发现接线错误。
在故障解决方面,可根据故障代码的说明进行调试和维修,或者更换老化的电子元件。
三、电网连接故障光伏发电系统的电网连接问题是导致系统故障的常见原因之一。
电网连接故障包括电网电压不稳定、频率偏差过大等。
检测电网连接故障可以通过测量光伏系统的电网电压和频率来判断,如果电压或频率超出了设定的范围,那么就说明存在电网连接故障。
解决电网连接故障的方法包括增加电网滤波器、改进电网连接线路等,以确保光伏系统和电网之间的稳定连接。
四、阴影遮挡故障在光伏发电系统中,阴影遮挡可能导致部分组件或整个阵列的输出功率下降。
因此,及时发现和解决阴影遮挡故障对于提高光伏系统的发电效率至关重要。
可以通过分析光伏组件的电流、电压和功率曲线来判断是否存在阴影遮挡故障。
对于发现的阴影遮挡问题,可以通过重新设计阵列布置、调整组件间距离等方式进行解决。
探讨光伏并网发电系统的孤岛效应在电网有误操作、电气故障出现或者自然因素出现供电中断的情况时,和公共电网连接的各个光伏发电系统无法及时的将停电现象检测出来,会导致光伏发电系统对某个区域单独进行供电,出现无法通过电力部门控制的孤岛效应,此情况出现会降低电网的安全标准,使得频率超出了规定的范围,会对孤岛上的检修人员和设备的安全造成大的安全隐患,因此对孤岛效应的控制策略和检测方法进行研究,有非常重要的现实意义。
1出现孤岛效应的主要原因图1光伏系统并网等效电路图通常情况下,可以使用RLC并联电路模拟光伏发电系统的负载,假如负载接入点的电压频率和电压分别为f和U,输出的无功功率和有功功率分别为Qpv 和Ppv,负载吸收的无功功率和有功功率分别为QL和PL,负载和光伏系统直接的功率偏差分别使用△P和△Q表示,那么光伏发电系统并网的等效电路如图1所示。
在光伏系统的运行状态为正常时,负载端电压是受公共电网电压制约的,而不是受并网逆变器输出电压影响,当电网有异常情况出现时,一旦逆变器的负载和输出功率不匹配,就会导致电网光伏系统的无功功率和有功功率出现比较大的变化,进而导致负载频率和负载电压出现较大的变化,电压频率和副值会在限定值以上,此时,检测系统就很容易出现孤岛,控制系统会立即把电网和逆变器切断,使光伏系统停止电能的输出。
在光伏发电系统的负载消耗功率和输出功率平衡时,由于电网频率f和RLC组成的负载谐振频率相同,次数并网逆变器的并网输出电流为零,当负载功率和并网逆变器的输出功率相同时,很难对孤岛效应进行检测,此时就会进入到检测盲区,导致光伏发电系统和负载进入到孤岛运行的状态。
2防止出现孤岛效应的方法一般情况下,会通过对电压幅指数、频率情况、相位偏移情况判断并网系统中的孤岛效应,在对孤岛效应进行检测的过程中,主要有主动检测和被动检测两种方法。
在使用主动方法进行检测时,会先将并网逆变器控制住,然后使输出功率、输出频率、相位出现扰动的情况,在电网实际运行的过程中,由于电网具有自我平衡的能力,扰动不能检测出来,而在电网工作停止时,并网逆变器的扰动会迅速积累,并超过并网的规定范围,触动电路保护,使用这种方法进行检测,具有检测盲区小,检测准确度高的优点。
并网光伏发电系统孤岛效应的危险性分析一、孤岛效应概念相对于离网光伏发电系统而言,并网光伏发电系统在运行时具有较高的光伏电能利用率,然而由于并网光伏发电系统直接将光伏阵列发出的电能逆变后馈送到电网,因此在工作时必须满足并网的技术要求,以确保系统安装者的安全以及电网的可靠运行。
对于通常系统工作时可能出现的功率器件过电流、功率器件过热、电网过/欠电压等故障状态,比较容易通过硬件电路与软件配合进行检测、识别并处理。
但对于并网光伏发电系统来说,还应考虑一种特殊故障状态下的应对方案,这种特殊故障状态就是所谓的孤岛效应。
实际上,孤岛效应问题是包括光伏发电在内的分布式发电系统存在的一个基本问题,所谓孤岛效应是指:在下图所示的分布式发电系统中,当电网供电因故障事故或停电维修而跳闸时,各个用户端的分布式并网发电系统(如光伏发电、风力发电、燃料电池发电等)未能及时检测出停电状态从而将自身切离市电网络,最终形成由分布电站并网发电系统和其相连负载组成的一个自给供电的孤岛发电系统。
▲分布式发电系统的孤岛效应示意图二、孤岛效应的危害孤岛效应的发生会给系统设备和相关人员带来如下危害:1、孤岛效应使电压及其频率失去控制,如果分布式发电系统中的发电装置没有电压和频率的调节能力,且没有电压和频率保护继电器来限制电压和频率的偏移,孤岛系统中的电压和频率将会发生较大的波动,从而对电网和用户设备造成损坏。
2、孤岛系统被重新接入电网时,由于重合闸时系统中的分布式发电装置可能与电网不同步而使电路断路器装置受到损坏,并且可能产生很高的冲击电流,从而损害孤岛系统中的分布式发电装置,甚至导致电网重新跳闸。
3、孤岛效应可能导致故障不能清除(如接地故障或相间短路故障),从而可能导致电网设备的损害,并且干扰电网正常供电系统的自动或手动恢复。
4、孤岛效应使得一些被认为已经与所有电源断开的线路带电,这会给相关人员(如电网维修人员和用户)带来电击的危险。
由上可知,当主电网跳闸时,分布式发电装置的孤岛运行将对用户以及配电设备造成严重损害,因此在包括并网光伏发电等系统在内的分布式发电系统中,并网发电装置必须具备反孤岛保护的功能,即具有检测孤岛效应并及时与电网切离的功能。
光伏并网发电系统孤岛检符测技术的综述作者:陈江艳来源:《消费电子·理论版》2013年第01期摘要:太阳能越来越多的受到广大人们的热爱和喜欢,它作为一种新的能源系统,正在影响着传统能源系统。
本文通过对光伏并网发电系统孤岛检测技术,分析和介绍了光伏并网发电系统对孤岛效应可能发生的现象进行了阐述,并提出防止孤岛效应的措施以及光伏并网发电系统对电网的影响。
关键词:光伏并网发电系统;检测;孤岛效应中图分类号:TM615 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 02-0060-01一、光伏并网发电系统孤岛监测的概念光伏并网发电技术除了对平常的电压、电流和频率进行保护监测外,对孤岛效应也要采取一定的故障保护措施。
并网发电系统因电力公司停电检修或者因故障而跳闸,没有及时的对停电状态检测出来的时候,形成了由当地负载和并网发电系统组成的没有办法掌握的自给供电孤岛。
此成为光伏并网发电系统的孤岛效应。
它主要包括几个主要方面的危害:对配电系统的保护开关动程序的危害、对电力维修工作人员生命安全的危害、对用电设备的危害、对光伏负载、供电系统危害、对系统三相负载的欠相供电的危害等等。
为了能够及时的检测出孤岛效应带来的危害,就必须建立一个安全可靠的并网逆变的系统。
在实际工程中,孤岛检测方法必须要有一项新的检测方法,能够对电能质量和孤岛效应做出最有效地检测。
二、光伏并网发电系统孤岛效应的相关标准以及检测方法(一)关顾并网发电系统孤岛效应的检测方法探析我国对在光伏并网发电系统的技术里对孤岛效应有着明确的防犯要求。
电网与光伏并网发电运行同步时,光伏并网的频率允许偏差值在0.5HZ,电网额定功率在50HZ,超出频率范围时,要早0.2S内动作,断开电网和光伏系统的连接。
在国际上对于孤岛效应也有一定的标准,即在UL174和IEEEStd.2000.929中有详细的标准,对于光伏并网发电系统的并网逆变器检测到的孤岛效应时,要及时与电网断开。
孤岛现象一、概述孤岛现象也称孤岛效应,有时简称孤岛。
比如:防孤岛就是指防止孤岛现象产生的意思。
美国桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)提供的报告对孤岛现象描述如下:当电力公司的供电系统因故障事故或停电维修等原因停止工作时,安装在各个用户端的光伏并网发电系统未能及时检测出停电状态而不能迅速将自身切离市电网络,而形成的一个由光伏并网发电系统向周围负载供电的一种电力公司无法掌控的自给供电孤岛现象。
国家电网公司企业标准“Q/GDW480-2010分布式电源接入电网技术规定”对孤岛现象定义如下:孤岛现象islanding电网失压时,电源仍保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态。
孤岛现象可分为非计划性孤岛现象和计划性孤岛现象。
非计划性孤岛现象unintentional islanding非计划、不受控地发生孤岛现象。
计划性孤岛现象intentional islanding按预先设置的控制策略,有计划地发生孤岛现象。
孤岛效应总是与分布式能源并网联系在一起,因为分布式能源并网的需要,一个电网存在包括分布式电源在内的多个电源。
这样,当电力部门需要维护或检修或其它任何原因需要断电时,其余电源可能还在供电,这样,线路上就会存在电压,给维护带来不便甚至危及维护人员的生命安全。
二、非计划性孤岛现象的危害非计划性孤岛现象发生时,由于系统供电状态未知,将造成以下不利影响:①可能危及电网线路维护人员和用户的生命安全;②干扰电网的正常合闸;③电网不能控制孤岛中的电压和频率,从而损坏配电设备和用户设备。
三、防孤岛技术非计划性孤岛现象是需要防止的。
防止非计划性孤岛现象的发生就称为防孤岛(anti-islanding)。
防孤岛在许多技术文献中也称反孤岛效应。
防孤岛的核心技术是检测电网是否存在。
一般分为被动式检测方法和主动式检测方法。
被动式防孤岛检测方法通过检测并网变流器的输出电压、电流、频率、谐波等的变化来判断电网是否存在,一般无需增加逆变器硬件电路。
阻抗测量的分布式光伏孤岛检测方法的相关分析摘要:本文从阻抗测量原理和分压原理分析着手,探讨了基于阻抗测量的分布式光伏孤岛检测方法的基本原理。
将信号发生器加入到并网点,并在微电网与主网连接处引入高频电压信号,通过电压检测和阻抗测量来判断孤岛状态,实现孤岛检测。
仿真分析表明,这种检测方法的精确性和灵敏性较高,能够打破传统检测方法的局限性,消除检测盲区,值得推广和应用。
关键词:阻抗测量;分布式光伏;孤岛检测前言:在光伏新能源技术不断发展和应用的背景下,电网运维面临着更多的挑战,孤岛防护就是其中之一。
现有孤岛检测方法大多为被动检测,存在一定的局限性。
本文提出了一种基于阻抗测量的分布式光伏检测方法,探讨了具体的检测实现原理和过程,旨在为相关研究和实践提供参考。
1阻抗测量原理分析对于配电网来说,其采用闭环结构,但运行方式却是开环的径向稳态运行,在整个线路中,参数R/X比值较大,配电网络对地导纳较小,其阻抗主要包括负载阻抗和电源内阻两部分,其中负载阻抗包括用户处阻抗和配电变压器阻抗,其受到线路参数的影响相对较小[1]。
因此,在阻抗计算的过程中,只需要准确测量支路负荷阻抗和上级变压器阻抗就可以获取准确的配电网络阻抗参数。
从负荷的角度来看,配电网属于无穷大的网络,负荷供电配变是阻抗的主要来源。
不同网络结构及线路参数的配电网阻抗往往有着一定的差异性,但一般来说,接入微电网的电网容量较大,等效阻抗较小,且微电网系统容量小,等效阻抗大。
微电网处于不同的状态,其与主网公共连接点处的等值阻抗测量值有着一定的区别,具体来说,当微电网处于并网状态的时候,连接点处等值阻抗为二者并联阻抗,其值很小,当微电网处于孤岛状态的时候,连接点处等值阻抗为微电网阻抗,其值较大。
因此,可以通过对连接点处阻抗值大小变化的测量来判断微电网是否处于孤岛状态。
2分压原理因为装置设置在并网点,所以其所在线路阻抗值十分小,对并网点工频阻抗的测量难度较大,在本文提出的阻抗测量的分布式光伏孤岛检测方法中,采用阻抗分压方式,将一定值的分压电阻并入到并网点[2]。
光伏发电中的孤岛检测技术【摘要】本文对孤岛效应的形成及影响进行了论述,在此基础上对比介绍了基于电力线路通信、被动式和主动式的孤岛检测方法,重点分析了主动频率偏移孤岛检测技术及其改进方法。
【关键字】光伏发电;孤岛效应;孤岛检测【中图分类号】tm615 【文献标识码】a1、引言随着全球能源形势的日益紧张和环境污染的加剧,光伏发电以其环境友好而成为了世界各国争相发展的能源新宠。
本文在详细分析并网型光伏发电系统运行中的孤岛效应基础上,对三类孤岛检测方法进行了对比介绍。
2、孤岛效应如图1所示,并网光伏发电系统(grid-connected pv system)经过断路器1接至公共连接点(point of common coupling,pcc),r、l、c为光伏发电系统负载。
孤岛效应是指电网从pcc处断开,进而使得分布式电源(distributed generation,dg)与其负载形成封闭系统的现象[1]。
一般情况下,因为dg输出功率和负载的不匹配,电网和dg系统间都会有能量的流动,即。
当孤岛产生时,突变为0,这将导致pcc处电压和频率发生突变,进而出现过电流等现象,威胁到系统运行、设备及人员的安全,因此,孤岛的快速有效检测对保护控制尤为重要[1]。
图1光伏发电系统运行原理图3、孤岛检测孤岛检测方法主要分为基于电力线路通信的检测方法、被动式孤岛检测方法和主动式孤岛检测方法三种。
3.1基于电力线路通信的检测方法基于电力线路通信的检测方法有:基于scada系统的断路器和重合闸装置状态检测方法和电力线路载波方法[2]。
这种方法的可靠性较强,但因为成本较高,联动操作复杂及延时较长,基于电力线路通信的检测方法未被广泛应用。
3.2被动式孤岛检测方法被动式孤岛检测方法是通过检测pcc处电压、频率等电参量来完成孤岛检测的。
主要有:过/欠电压和高/低频率检测法(over/under voltage and over/under frequency,ouv and ouf)、电压相位跳变检测(phase jump detection,pjd)和电压谐波检测法(harmonic detect,hd)[3]。
光伏逆变器防孤岛保护原理
光伏逆变器防孤岛保护是指在光伏发电系统中,当主电网发生故障或停电时,逆变器能够及时检测到,并主动切断与主电网的连接,以防止光伏逆变器形成孤岛运行。
光伏逆变器防孤岛保护的原理主要包括两个方面:电流监测和频率监测。
1. 电流监测:当主电网故障或停电时,光伏逆变器通过感知电网电流的变化来判断是否发生了故障。
如果光伏逆变器检测到电网电流下降到一定程度或消失,则说明发生了故障或停电。
2. 频率监测:主电网的频率通常是恒定的,当发生故障或停电时,主电网的频率会发生变化。
光伏逆变器通过频率监测来检测主电网频率的变化情况。
如果光伏逆变器检测到主电网频率超出一定范围或变化较大,则说明发生了故障或停电。
当光伏逆变器同时检测到电流异常和频率异常时,会主动切断与主电网的连接,以避免形成孤岛运行。
切断连接后,光伏逆变器将停止向主电网注入电能,确保安全运行。
需要注意的是,光伏逆变器防孤岛保护的实现还需要符合相关的国家和地区的技术规范和标准,以确保系统的可靠性和安全性。
孤岛检测知识部分文档1、IEEE孤岛检测标准国际通行的光伏系统入网标准IEEE Std.2000-929以及分布式电站入网标准IEEE1547,都对并网逆变器孤岛检测功能做出了要求。
两种异常(公共点的频率和电压)2000-929规定当公共点的频率在59.3~60.5(美国60hz工频)之外时,并网逆变器在6个周期内停止供电;在公共点电压异常下逆变器停止供电时间标准如表:2、户用光伏系统国际检测标准对比:美国、英国、中国我国的光伏系统并网技术要求(GB/T 19939-2005)规定光伏系统并网后的频率允许偏差值为正负0.5Hz,一旦超过,则应在0.2s内动作,即与电网断开。
电压异常见下表。
同时还规定,在电网的电压和频率恢复到正常范围后的20s~5min,光伏系统不应向电网送电。
北美标准至少延迟5min,德国标准延迟20s。
3、检测通用电路和流程检测电路:2000-929标准给出了一套标准的检测方法。
测试电路主要由电网、rlc负载和并网逆变器以及电网隔离开关组成。
检测点在电网隔离开关和负载开关之间。
其中在选择RLC 参数时牵涉到电路品质因数Q值的选取问题,因为高Q值使电路有朝着并保持于谐振频率处工作的趋势。
在使用频率扰动反孤岛检测时,Q值越高,频率漂移的困难越大。
因此在进行反孤岛测试时,太小或太大的Q,值都是不实际和不可取的。
IEEE Std 929工作组成员和十几位电网工程师经过讨论认为选取Q=2.5符合电网的实际情况。
下图为基于逆变器的孤岛效应RLC型测试电路图,当电网隔离开关断开时,发电系统处于孤岛状态。
各国采用的测试电路都不尽相同,比如日本就采用电容补偿的单相感应电机带大惯性负载(某种程度与RLC负载等效)。
而欧盟的ENS标准则采用0.5欧的电阻切投,测试对阻抗变化的敏感程度。
为统一标准,在2003.11制定的草案上规定用rlc并联谐振电路,但降低了要求,品质因数只取0.65。
由于该草案还未成为正式标准,一般我们还是取品质因数为2.5,检测出孤岛并作出保护。
光伏发电系统孤岛的检测廖红伟;林永君【摘要】介绍了光伏并网发电出现孤岛会带来的负面影响,同时引入了关键电量检测法和主动频率偏移法(AFD法)及在其基础上改进的2 N周期扰动法.2 N周期扰动法极大地减小了主动频率偏移法的死区,并减小对电流质量的影响,但由于2 N周期扰动法仍存在比较严重的非检测区的问题,提出了2 N周期扰动法和关键电量检测法相结合的方法,通过对比分析可以发现,这个方法可以有效减小非检测区并且在检测区内可以提高孤岛检测的可靠性.【期刊名称】《电力科学与工程》【年(卷),期】2010(026)011【总页数】4页(P1-4)【关键词】孤岛检测;2 N周期扰动法;关键电量检测法【作者】廖红伟;林永君【作者单位】华北电力大学,控制与计算机工程学院,河北,保定,071003;华北电力大学,控制与计算机工程学院,河北,保定,071003【正文语种】中文【中图分类】TM615近年来随着世界能源危机和环境污染的加剧,光伏发电污染少,使用寿命长,得到了人们的广泛重视。
光伏并网发电有初期投资低、电能输出稳定等优点,目前已成为光伏发电发展最快的形式之一。
[1]光伏并网系统孤岛效应是指当与光伏发电系统相连接的电网的部分线路因故障或维修停电时,停电线路所带负载由所连的光伏并网系统继续供电,并连同周围负载构成一个自给的供电的孤岛。
孤岛效应会对配电网和用户端设备造成严重的危害。
因此研究孤岛效应的检测方法和保护措施,将孤岛效应的危害降至最低,具有很重要的理论意义和工程应用意义。
[2]孤岛的检测方法主要有被动检测法和主动扰动法。
被动检测法的优点是实现简单,缺点是当发生孤岛后公共耦合点电压处于非检测区内时,存在无法识别问题。
主动扰动方法一般是通过定时地改变输出信号,实现对电网的扰动效果。
根据逆变输出电流公式Iinv=Im sin(2πft+θ)可知,对幅值 Im、频率 f或初始相位θ进行扰动,使处于孤岛状态下的系统公共耦合点电压的参数:幅值、频率或谐波含量等超出正常范围,从而达到检测孤岛效应的目的。
光伏并网发电系统之孤岛检测技术研究概要华中科技大学硕士学位论文光伏并网发电系统之孤岛检测技术研究姓名:薛明雨申请学位级别:硕士专业:电力电子与电力传动指导教师:康勇20080608华中科技大学硕士学位论文摘要世界范围的能源危机和环境污染致使新能源的应用成为热门,而太阳能依靠其洁净、可重生、散布宽泛等优势获取了广泛关注。
此中光伏并网发电系统作为一种环境友善型、能缓减现有电力系统用电顶峰压力、能有效提高生活标准的发电方式,正快速获取应用。
本文针对并网光伏发电系统及其余散布式发电系统独有的孤岛检测问题做了深入剖析和研究。
第一,论述了孤岛现象的成因和危害,介绍了国际和国内通用的孤岛检测标准,介绍了常有的被动式和主动式孤岛检测方法,经过比较各自的优弊端指出其合用范围。
接着,就切合将来发展主流的主动移频式和主动移相式孤岛检测做了深入商讨:论述其原理,提出了各自的参数设计方法,优化了各自表达式的构造,能保证在标准规定质量因数的谐振负载下无检测盲区,以盲区散布、 Matlab 仿真、实验等手段考证了其有效性,并提出一种性能较佳的主动移相式孤岛检测的实现方法。
最后,跟着光伏并网规模的增大,逆变器并联运转是大势所趋,本文将主动移频移相两类主动孤岛检测技术在多机工作的状态下的互相联系及内在影响进行深入剖析,进而为多机光伏并网逆变器的孤岛检测供应了理论指导。
要点词:光伏系统并网孤岛检测主动移频式主动移相式多机孤岛检测I华中科技大学硕士学位论文AbstractThe non-renewable energy crisis and environment pollution all around the world result in immense desire for renewable energy today, thus solar energy is wildly accepted for its particular advantages. Grid-connected photovoltaic (PV) system, as one way in solar energy utilization, is being developed rapidly because it is environment friendly, efficient to lighten the peak pressure of power system and valid to improve the living standards. Islanding phenomenon, which is inherent in grid-connected PVsystem and光伏并网发电系统之孤岛检测技术研究概要other distribute generators, is investigated deeply and some effective detectingmethods are proposed.First, the mechanism of islanding with its hazard is described in details. Thestandards accepted both international and at home are introduced. Classifying thepopular anti-islanding techniques into two major categories: the passive and theactive methods, advantage and restriction are presented respectively.Then, for active frequency drift and auto phase shift being the most promisingmethods in future, their principles, guidelines and improvement are presented, whichare evaluated by non detection zone (NDZ), and verified by Matlab based simulatingand experiment. An efficient way to implement auto phase shift is proposed.Finally, with the scale expanding of grid connected PV systems, that inverters ’ operating in shunt indicates the trend in future. So how active frequency drift and autophase shift work in multi inverters and how they influence each other are analyzedwith experiment to verify.Keywords: photovoltaic system, grid-connected, islanding detection, activefrequency drift, auto phase shift,multi-inverters islanding detectionII独创性声明自己申明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及获得的研究成就。
论述分布式光伏发电系统的孤岛故障检测
发表时间:2019-06-11T17:41:10.070Z 来源:《电力设备》2019年第1期作者:朱增强[导读] 摘要:能源攸关国计民生。
为了解决日益凸显的能源问题,人们把目光投向了以光伏、风力发电为代表的新能源。
(宁夏盐池光大新能源有限公司宁夏吴忠 751504)摘要:能源攸关国计民生。
为了解决日益凸显的能源问题,人们把目光投向了以光伏、风力发电为代表的新能源。
其中光伏发电得到最广泛的应用。
随着光伏发电系统数量的增多,会给原配电网的安全及稳定性带来一系列的危害,这其中主要的影响就是孤岛效应。
为了最大可能的减小孤岛效应的危害,研究性能良好的孤岛检测方法有着重要的现实作用。
本文针对分布式光伏发电系统的孤岛故障检测进行
了研讨,以供参考。
关键词:分布式;光伏发电系统;孤岛故障;检测分布式光伏发电系统具有生产成本低、原料资源丰富、环保无污染、发电设备寿命长、能源效率转换率高等诸多优点,在燃料资源日益衰竭、用电高峰期电力负荷急剧增大的今天,作为集中供电模式的重要补充,分布式光伏发电系统具有广阔的发展空间和巨大的应用价值。
然而,孤岛效应对于公共电网、负荷、发电系统本身都具有不利影响,从电网的安全性和可靠性角度出发,及时检测出孤岛运行状态并停止逆变器的运行是非常必要的。
研究准确、可靠而又快速的孤岛检测方式是并网逆变器实现反孤岛功能的前提,具有重要的理论与应用价值。
下文主要对分布式光伏发电系统的孤岛故障检测进行分析。
1分布式光伏发电系统的孤岛故障检测的必要性分布式光伏发电系统在具有给电网供电功能的同时,其还具有对本地负载供电的作用,当上级电网发生故障而停电的情况下,会失去与光伏发电系统的联系,但此时光伏发电系统仍具有给本地负载供电的作用,此时就出现自持供电的孤岛即孤岛故障,孤岛故障的发生不仅会对电力检修人员的生命健康构成严重的威胁,而且也会影响本地负载和相关电力设备的运行,甚至使其直接被损坏,所以要保证分布式光伏发电系统引用的可靠性和安全性,必须对孤岛故障有效的检测。
2分布式光伏发电系统的控制分析
在我国应用光伏发电分布式发电技术的过程中,运用互联网技术进行控制是一种十分有效的方法,互联网技术可以实时监测和调控不同容量的光伏发电原件,保证他们的输出和发电占比率在一致的水平,整体上保证电网电压的稳定和平衡,从而实现信息的共享和控制,增强对于电网发电系统中输电设备及电能变化设备的调节。
但这种方法应用过程中,需要注重两方面的问题:首先在于影响光伏发电技术输出功率的原因是多元的,怎样在当前我国所有的技术上进行系统设备的调节是需要考虑的;其次需要在光伏发电应用过程中对于部件的抗干扰性能进行整体提升,这两方面问题是需要提前思考的。
对于上述问题来说,一方面可以采用均衡输出率的公式进行调控,让施工人员对于分布式光伏发电系统的互联网控制更加熟练;其中,均衡输出率的公式为:
其中n代表光伏发电单元的序列数;Pi代表序列数为i的光伏发电单元的实际输出功率;Pimax代表序列数为i的光伏发电单元所能输出的最大功率,其通常结合环境温度和光照强度估算获取;另一方面也要合理进行仿真的验证,笔者运用相关网络技术设计出包括4.16kV和13.8kV的仿真系统,而因为太阳光辐射系统会在一定程度上影响光伏发电技术的应用,笔者对于互联网控制太阳光有效辐射利用率的性能进行了确定。
因为光伏发电技术中电流整体输出比率是直接相关的,所以可以进行不同能量节点输出功率的控制,从而实现均衡稳定的控制。
但是因为这种分布式光伏发电技术中的变量不能够通过设备进行直接读取,因此需要施工人员实时的监控系统,对于输出功率的波动进行有效的反馈,并结合观测结果来调节,保证分布式光伏发电技术需要让节点输出功率达到一定标准,当地的控制器也需要结合网络控制器进行实际设置,在仿真的结构中才可以更好的结合辐射曲线进行矫正。
当前我国互联网控制光伏发电技术的应用范围也在不断地扩大,对其稳定均衡的应用是需要不断深化开展的。
3分布式光伏发电系统的孤岛故障检测分析 3.1分布式光伏发电系统的孤岛故障分布式光伏发电技术在一方面有着电网供电功能,另一方面可以对本地的负载进行供电。
一旦上级的电能网络产生运行故障,整体停电会让其与光伏发电技术相联系,但光伏发电技术在停电状态下依旧可以为当地负载进行供电。
这种现象所导致自持供电系统的孤岛称为“孤岛故障”,这种情况的产生会对检修人员的生命安全有着一定的威胁,还会较为影响本地的电力设备运行,降低设备使用寿命。
因此在分布式光伏发电技术应用过程中,孤岛故障的及时检测以及处理、预防是十分重要的,其可以有效提升设备系统的可靠安全性。
3.2分布式光伏发电系统的孤岛故障检测方法 3.2.1被动检测
所谓分布式光伏发电系统的被动检测,即是通过检测有无同时期的过、欠电压,从而判断是否有过、前频率,这种检测技术用采集PCC的电流信号方式进行相位、幅度等信息的检测,判断有无孤岛故障的情况出现。
在笔者的实践调查中发现这方面的检测存在盲区,不能够有效保证检测准确性。
光伏发电机技术检测盲区也主要是逆变器的产生,其会使整体电流电压的输出功率和本地负载消耗出现紊乱,这种出现孤岛故障的问题会导致即使检测处电压和频率无变化,整体的被动检测就会产生误差,不能够发挥预期作用。
3.2.2主动监测
此种方法使直接对光伏逆变器输出电流频率扰动,使其波形产生一定的变化,出现零电流漂移,通过PCC处电压与电流的变化情况判定是否出现孤岛故障,其主要利用公式
表示,其中I0代表参考电流的幅值;
代表上个时刻相同采集获取的电压频率;Δf代表频率扰动的程度,此方法在频率扰动量合理的情况下,可以有效地避免检测盲区,保证检测的准确性,但此方法会对光伏逆变器输出电能的质量产生一定的影响,而且在频率扰动的方向存在差异的情况下会使检测的结果受到影响。
输出功率扰动法,此方法主要是对分布式光伏发电系统输出功率进行周期性的干扰,通过判断PCC处电压在扰动的过程中是否会发生变化,实现对孤岛故障的检测,其可以表示为
其中Iref代表光伏发电逆变器的输出参考电流;I0代表而定电流值;ΔI代表周期性的扰动程度;w0代表基准角频率;θ0代表初始相位,此检测方法在应用的过程中并不会使输出的电能质量下降,而且可操作性较强,但其在扰动的过程中相互抵消的可能性较大,会直接影响检测结果的准确性,另外可能会冲击局部电网,使电网整体的可靠性受到影响。
3.2.3自适应相位漂移法
这种自适应的相位漂移方法主要是针对电流参考值相位输入产生干扰的现象,其效果在于可以让孤岛故障产生之后进行自适应的相位漂移,所以检测位的电压频率就会发生变化,在这之后可以运用被动检测方法进行检测,结果也较为可靠。
这种方式在一定程度上是将被动检测和主动检测相结合的,因为对盲区有着针对性的消除,所以整体检测结果是更为理想的,自适应的相位漂移发有着较为复杂的过程,同时参与检测的施工人员也要有相关专业的知识素养。
结语
综上所述,当前我国企业已经认识到分布式光伏发电技术在能源利用方面的重要性,并且进行了一系列有规模、有重点的尝试,分布式光伏发电技术在一方面有着电网供电功能,另一方面可以对本地的负载进行供电,但因为并网发电原理的影响,整体上没有达到预期效果,对分布式光伏发电系统有效控制和重视孤岛故障检测问题可以有效提升效果。
参考文献:
[1]谢东.分布式发电多逆变器并网孤岛检测技术研究[D].合肥:合肥工业大学,2014.
[2]赵子琼.分布式光伏发电系统孤岛检测技术的研究[D].广州:华南理工大学,2015
作者简介:
朱增强(1986-09-13),男,汉族,助理工程师,本科学历,研究方向:关于光伏电站孤单保护技术的分析。