適用于電網(wǎng)電壓諧波含量大的電壓跌落檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電能變換技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種適用于電網(wǎng)電壓諧波含量大的電壓 跌落檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著資源匿乏，環(huán)境污染，新能源發(fā)電的迅猛發(fā)展已成為不可阻擋的趨勢(shì)，然而裝 機(jī)容量的增大提高了其發(fā)電量占電網(wǎng)供電比例，所隊(duì)新能源并網(wǎng)發(fā)電對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響 也隨之提高，必須考慮電網(wǎng)故障對(duì)并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行狀態(tài)W及對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，所W 國(guó)家電網(wǎng)公司要求所有并網(wǎng)逆變器具備一定的低電壓穿越能力。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中低電壓穿 越化OWVoltage化de-t虹OU曲,LVRT)技術(shù)指在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)，發(fā)電站保持并網(wǎng)發(fā)電， 并且向電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率，支撐電網(wǎng)電壓，從而"穿越"運(yùn)個(gè)低電壓時(shí)間區(qū)域。附圖 1是國(guó)家電網(wǎng)制定的低電壓穿越標(biāo)準(zhǔn)，在曲線之上必須保持并網(wǎng)發(fā)電。
[0003]而低電壓穿越的核屯、技術(shù)之一就是電網(wǎng)電壓檢測(cè)，需要可靠的判斷出電壓跌落而 不受電網(wǎng)諧波的影響，并且檢測(cè)延時(shí)較短，不影響低電壓穿越的控制策略。而電網(wǎng)電壓跌落 時(shí)，電壓質(zhì)量差，諧波含量大，甚至出現(xiàn)跌落瞬間震蕩，普通的低通濾波與延遲相互矛盾，對(duì) 高頻諧波濾除效果越好，延遲越大，很難做到濾波好和延遲小的最優(yōu)化效果。而且跌落不對(duì) 稱也需要算法能有效的識(shí)別故障類型，為低電壓穿越的控制策略提供保障。所W諧波及不 對(duì)稱跌落降低了電壓檢測(cè)算法的可靠性，增加了其難度。
[0004]對(duì)于電壓跌落類型種類繁多，而對(duì)于=相=相制的逆變系統(tǒng)，電網(wǎng)電壓雖然在某 些故障下存在零序分量，但沒(méi)有零序電流回路，所W只需考慮電網(wǎng)電壓的正負(fù)序分量，而工 程上常用的基于正負(fù)序分離的穩(wěn)態(tài)判斷檢測(cè)方法有W下兩種：
[000引陷波器法：
[0006]將S相信號(hào)變換到aP靜止坐標(biāo)系中，零序分量被剔除，當(dāng)通過(guò)鎖相環(huán)（PLL)變 換到正序dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，正序量為直流量，而負(fù)序量為2倍頻交流量。而當(dāng)變換到負(fù)序 dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，恰好相反。變換表達(dá)式為
[0009]其中：E"p是電網(wǎng)電壓在靜止坐標(biāo)系下的分量；
[0010] 馬是電網(wǎng)電壓在正序旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的分量；
[0011] 心是電網(wǎng)電壓在負(fù)序旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的分量；
[0012] ?是旋轉(zhuǎn)角頻率。
[0013]通過(guò)低通濾波器或陷波器后，就可W把2倍頻分量濾掉，得到正負(fù)序直流量，由此 可W判斷電壓是否跌落。此類方法需要設(shè)計(jì)濾波器，由于傳統(tǒng)低通濾波器頻帶較窄，濾除二 次諧波會(huì)嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因?yàn)樾枰幚淼男盘?hào)只有兩種頻率，故采用陷波 器，且不會(huì)引起嚴(yán)重滯后。陷波器的傳遞函數(shù)為
[0015] ?。為陷波角頻率，Q為品質(zhì)常數(shù)，正負(fù)序分離之后通過(guò)鎖相環(huán)可W得到正序幅值。 此方法雖然簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，但是無(wú)法做到無(wú)差分離，而且其延時(shí)問(wèn)題將會(huì)影響控制的實(shí)時(shí) 性，降低響應(yīng)速度。由于穩(wěn)定的系統(tǒng)需要有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定余量，當(dāng)在電壓測(cè)量反饋通路中引入 陷波器時(shí)，改變了系統(tǒng)傳遞函數(shù)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成不良影響，增加了控制器參數(shù)設(shè)置的 難度，而且其參數(shù)直接影響檢測(cè)性能，延時(shí)和濾波效果很難都得到兼顧。
[001引T/4延遲法：
[0017] 將S相信號(hào)變換到aP靜止坐標(biāo)系后只含有正負(fù)序分量，則當(dāng)前的信號(hào)為
[001引其中：辯P.為電壓正序分量的初相位角，巧 1為電壓正序分量的初相位角。
[0020] T/4前的信號(hào)為
[0022] 將當(dāng)前信號(hào)和T/4前的信號(hào)通過(guò)和差運(yùn)算，正負(fù)序分量被分離
[0024] 其中：每為正序分量在靜止坐標(biāo)系a下的投影值；
[00巧]正序分量在靜止坐標(biāo)系P下的投影值；
[0026] 0:負(fù)序分量在靜止坐標(biāo)系a下的投影值；
[0027] 負(fù)序分量在靜止坐標(biāo)系P下的投影值。
[0028] 所W基于T/4延遲法的正序電壓幅值檢測(cè)方法是
[002引 苗={除"(。-e鳳一件)C0S0-Ke"(一仲 +6鄰)sin巧
[0030] 其中0是正序分量的鎖相角。
[0031] 其檢測(cè)結(jié)構(gòu)圖如圖2,此方法可W做到正負(fù)序無(wú)差分離，但計(jì)算的正序幅值延遲 T/4工頻周期，響應(yīng)較慢，判斷過(guò)程長(zhǎng)，容易導(dǎo)致瞬間過(guò)流，且諧波對(duì)其影響很大，延遲時(shí)間 較長(zhǎng)而無(wú)諧波抑制能力是此類方法的一大垢病，單獨(dú)使用時(shí)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性都難滿足 實(shí)際需要。
[0032] 綜上可見(jiàn)，傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)判斷不能避免因正序幅值延遲，響應(yīng)慢導(dǎo)致的瞬間過(guò)流現(xiàn) 象，且無(wú)諧波抑制能力，諧波對(duì)判斷結(jié)果影響很大。
[0033] 而傳統(tǒng)的瞬時(shí)判斷雖可W解決瞬間過(guò)流現(xiàn)象，但對(duì)于電壓分多次緩慢跌落的狀況 判斷效果不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0034] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種諧波抑制能力良好，且判斷結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn) 定的適用于電網(wǎng)電壓諧波含量大的電壓跌落檢測(cè)方法。
[0035] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種適用于電網(wǎng)電壓諧波含量大的電壓跌落檢測(cè)方法，實(shí) 時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電壓，計(jì)算電網(wǎng)電壓的正負(fù)序模值eP、e^，根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行穩(wěn)態(tài)判斷；
[0036] 實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電壓，計(jì)算電網(wǎng)電壓在aP靜止坐標(biāo)系上的電壓分量e。和eP，根 據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行瞬時(shí)判斷，當(dāng)
[0037] 穩(wěn)態(tài)判斷和/或瞬時(shí)判斷對(duì)于電壓跌落的判斷結(jié)果為真時(shí)，則表示電壓跌落；
[0038] 穩(wěn)態(tài)判斷和瞬時(shí)判斷對(duì)于電壓跌落的判斷結(jié)果均為假時(shí)，則表示電壓正常。
[0039] 進(jìn)一步的，所述穩(wěn)態(tài)判斷過(guò)程為：
[0040] 電網(wǎng)電壓經(jīng)等幅值clarke變換得到信號(hào)
[0042] 信號(hào)e。W、6{!W在1/4周期前的信號(hào)表不為
[004引濾波后，與1/4周期前的信號(hào)e^tT/4>、ep4T/4>進(jìn)行和差運(yùn)算，使得電壓正負(fù)序分 量被分離，得到電壓正負(fù)序分量表達(dá)式為
[0047] CN105116195A 說(shuō)明書(shū) 4/6 頁(yè)
[0048] 根據(jù)電壓正負(fù)序分量表達(dá)式得出電壓正負(fù)序模值分別為
[0050] 當(dāng)正序電壓模值eP小于第一標(biāo)定值或正序電壓模值eP與負(fù)序電壓模值eW之差小 于第二標(biāo)定值時(shí)，穩(wěn)態(tài)判斷對(duì)于電壓跌落的判斷結(jié)果為真。
[0051] 進(jìn)一步的，所述瞬時(shí)判斷過(guò)程為：
[0052] 電網(wǎng)電壓經(jīng)等幅值Clarke變換后得到電網(wǎng)電壓在aP靜止坐標(biāo)系上的電壓分量 e。和eP，電壓分量e。和eP每次采樣后均將采樣值求取絕對(duì)值后保存半個(gè)采樣周期，求取 當(dāng)前電壓分量值與半個(gè)采樣周期前電壓分量值的比值，并將該比值保存n個(gè)采樣周期，得 到關(guān)于電壓分量e。和eP的各一組內(nèi)部包含n個(gè)比值數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)列，當(dāng)
[0053] 關(guān)于電壓分量e。的數(shù)據(jù)列、關(guān)于電壓分量eP的數(shù)據(jù)列中均有不少于X個(gè)比值數(shù) 據(jù)小于第=標(biāo)定值，或
[0054] 關(guān)于電壓分量e。的數(shù)據(jù)列與關(guān)于電壓分量eP的數(shù)據(jù)列中任意一個(gè)數(shù)據(jù)列里不 少于y個(gè)比值數(shù)據(jù)小于第四標(biāo)定值，則瞬時(shí)判斷對(duì)于電壓跌落的判斷結(jié)果為真，所述X， yG(1，n]。
[00巧]本發(fā)明的有益效果：穩(wěn)態(tài)判斷中，對(duì)傳統(tǒng)T/4延遲法進(jìn)行改進(jìn)，在同等相移條件 下，濾波效果要優(yōu)于普通的低通濾波器，正負(fù)序模值抗諧波干擾能力強(qiáng)。在穩(wěn)態(tài)判斷的基礎(chǔ) 上引入瞬時(shí)判斷，抵消了穩(wěn)態(tài)判斷因系統(tǒng)延時(shí)可能導(dǎo)致的瞬時(shí)過(guò)流的不利影響。瞬態(tài)判斷 用于限制瞬間過(guò)流，穩(wěn)態(tài)判斷用于確定無(wú)功電流大小，前者注重快速性，后者注重穩(wěn)定及準(zhǔn) 確性，兩種方法結(jié)合使用，互相彌補(bǔ)不足之處，保證了判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0056] 圖1低電壓穿越標(biāo)準(zhǔn)示意圖；
[0057] 圖2傳統(tǒng)T/4延遲法的低電壓檢測(cè)原理框圖；
[0058] 圖3本發(fā)明跌落震蕩及瞬