基于光伏電站功率控制系統(tǒng)的防孤島保護(hù)控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光伏電站功率控制系統(tǒng)的防孤島保護(hù)控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光伏發(fā)電的快速發(fā)展，完善光伏電站并網(wǎng)性能保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行越顯重要。特別是大規(guī)模集中并網(wǎng)的光伏電站，當(dāng)孤島發(fā)生時(shí)，孤島運(yùn)行的電壓、頻率不穩(wěn)，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，重合閘會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，造成配電系統(tǒng)及用戶端設(shè)備損壞，同時(shí)孤島運(yùn)行的光伏持續(xù)供電也對(duì)電力檢修人員有嚴(yán)重危害，因此，及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)到孤島發(fā)生對(duì)于避免重大安全事故發(fā)生具有重要意義。
[0003]根據(jù)GB/T19964-2012《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》、Q/GDW617-2011《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等要求，通過(guò)1kV及以上電壓等級(jí)并網(wǎng)的大中型光伏電站均需配置有功功率控制系統(tǒng)和無(wú)功功率控制系統(tǒng)，具有光伏電站有功功率和無(wú)功功率調(diào)節(jié)能力。光伏電站無(wú)功電源包括并網(wǎng)逆變器及光伏發(fā)電站無(wú)功補(bǔ)償裝置，無(wú)功補(bǔ)償裝置類型主要為靜止無(wú)功補(bǔ)償器(static var compensator，SVC)和靜止無(wú)功發(fā)生器(static vargenerator，SVG)，其中SVC根據(jù)電抗器控制元件不同又分為晶閘管控制電抗器(thyristorcontrol reactor，TCR)和磁控電抗器(magnetic controller reactor，MCR)2種類型，且其動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間均不大于30ms，并具有恒電壓控制、恒無(wú)功控制、恒功率因數(shù)控制等控制模式。對(duì)于采用一次升壓并網(wǎng)的光伏電站，即升壓至35kV并網(wǎng)，其無(wú)功補(bǔ)償容量約為光伏電站總?cè)萘康?0%;對(duì)于采用兩次升壓并網(wǎng)的光伏電站，即先升壓至35kV及以上電壓等級(jí)并網(wǎng)，其無(wú)功補(bǔ)償容量約為光伏電站總?cè)萘康?0%。
[0004]目前大規(guī)模集中并網(wǎng)的光伏電站防孤島保護(hù)大多依賴于光伏逆變器的防孤島保護(hù)功能?；诠夥孀兤鞅旧淼墓聧u檢測(cè)方法分被動(dòng)孤島檢測(cè)和主動(dòng)孤島檢測(cè)方法兩大類，各種孤島檢測(cè)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法存在孤島檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)和盲區(qū)大問(wèn)題，主動(dòng)式檢測(cè)方法引入擾動(dòng)信號(hào)加快孤島檢測(cè)速度，同時(shí)減少了檢測(cè)盲區(qū)，但對(duì)系統(tǒng)的暫停響應(yīng)和電能質(zhì)量有不良影響，而且當(dāng)光伏電站帶變電站母線一起發(fā)生較大規(guī)模孤島時(shí)，系統(tǒng)輸出功率與負(fù)載功率很接近相等，負(fù)載的品質(zhì)因數(shù)要求較高，僅單臺(tái)逆變器干擾信號(hào)使得公共耦合點(diǎn)的參數(shù)變化很小，達(dá)不到設(shè)定的閾值，防孤島保護(hù)可能失效，若多臺(tái)逆變器串并聯(lián)同時(shí)引入擾動(dòng)信息，由于控制策略復(fù)雜，擾動(dòng)信號(hào)相互影響，防孤島保護(hù)仍有可能失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開(kāi)了基于光伏電站功率控制系統(tǒng)的防孤島保護(hù)控制系統(tǒng)及方法，本發(fā)明公開(kāi)的基于光伏電站有功/無(wú)功功率控制系統(tǒng)的防孤島控制策略，不僅準(zhǔn)確及時(shí)地實(shí)現(xiàn)光伏電站孤島檢測(cè)和防孤島保護(hù)，提高光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的安全性，同時(shí)避免了對(duì)光伏電站正常運(yùn)行的影響。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0007]基于光伏電站功率控制系統(tǒng)的防孤島保護(hù)控制系統(tǒng)，包括:
[0008]防孤島控制模塊，分別用于與光伏電站有功/無(wú)功控制系統(tǒng)及光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)通信;所述光伏電站有功/無(wú)功控制系統(tǒng)分別與光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)及無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)通信，光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)與光伏發(fā)電單元通信連接，無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)與無(wú)功補(bǔ)償裝置通信連接；
[0009]所述防孤島控制模塊實(shí)時(shí)采集光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)的參數(shù)并判斷并網(wǎng)點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)是否達(dá)到設(shè)定的保護(hù)閾值，若達(dá)到，則聯(lián)絡(luò)線保護(hù)跳閘并切除光伏電站，否則，所述防孤島控制模塊根據(jù)實(shí)時(shí)采集的無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行控制模式及輸出設(shè)定量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站有功輸出和無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功輸出的控制。
[0010]進(jìn)一步的，所述防孤島控制模塊對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功輸出進(jìn)行控制，防孤島控制模塊控制無(wú)功補(bǔ)償裝置向電網(wǎng)輸出正負(fù)雙向的無(wú)功擾動(dòng)以及零擾動(dòng)。
[0011]進(jìn)一步的，所述無(wú)功擾動(dòng)設(shè)定為無(wú)功補(bǔ)償裝置不同控制模式下控制精度的限值。
[0012]更進(jìn)一步的，在加入擾動(dòng)后，防孤島控制模塊檢測(cè)加入正負(fù)擾動(dòng)和零擾動(dòng)之間光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)運(yùn)行頻率偏差，當(dāng)頻率偏差升高時(shí)，防孤島控制模塊將光伏電站內(nèi)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線開(kāi)關(guān)跳丨?，完成保護(hù)。
[0013]進(jìn)一步的，當(dāng)設(shè)定周期內(nèi)頻率偏差小于等于0.2或大于等于-0.5時(shí)，防孤島控制模塊控制光伏電站有功控制系統(tǒng)對(duì)光伏電站進(jìn)行有功擾動(dòng)，并實(shí)時(shí)檢測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓和頻率，在擾動(dòng)期間不斷的檢測(cè)公共連接點(diǎn)(PCC點(diǎn))電壓幅值是否小于設(shè)定百分比的額定值，大于設(shè)定百分比的額定值且擾動(dòng)時(shí)間到則判斷是否繼續(xù)，小于設(shè)定百分比的額定值則認(rèn)為可能有孤島效應(yīng)產(chǎn)生，則防孤島控制模塊將光伏電站內(nèi)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線開(kāi)關(guān)跳閘，完成保護(hù)。
[0014]進(jìn)一步的，所述有功擾動(dòng)設(shè)定為光伏電站有功功率控制精度的限值，
[0015]進(jìn)一步的，所述光伏電站有功/無(wú)功控制系統(tǒng)還通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與調(diào)度系統(tǒng)有功/無(wú)功主站系統(tǒng)通信，所述光伏電站有功/無(wú)功控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至調(diào)度系統(tǒng)有功/無(wú)功主站系統(tǒng)。
[0016]進(jìn)一步的，所述光伏電站有功/無(wú)功控制系統(tǒng)包括有功/無(wú)功功率控制器及有功/無(wú)功操作員工作站。
[0017]基于光伏電站功率控制系統(tǒng)的防孤島保護(hù)控制方法，包括以下步驟:
[0018]I)防孤島控制模塊實(shí)時(shí)采集光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓、電流、頻率和接入變電站母線電壓，判斷并網(wǎng)點(diǎn)的電壓幅值和頻率是否達(dá)到系統(tǒng)保護(hù)的閾值，若達(dá)到，則轉(zhuǎn)至步驟5)，若否則轉(zhuǎn)至步驟2);
[0019]2)防孤島控制模塊通過(guò)與調(diào)度系統(tǒng)有功/無(wú)功主站系統(tǒng)的通訊來(lái)判斷相應(yīng)光伏電站接入變電站的上級(jí)電網(wǎng)是否停電檢修，若是則進(jìn)入步驟5)，否則進(jìn)入步驟3);
[0020]3)防孤島控制模塊實(shí)時(shí)采集無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行控制模式及輸出值，并控制無(wú)功補(bǔ)償裝置向電網(wǎng)輸出大小約I %額定感性容量的正負(fù)雙向無(wú)功擾動(dòng)A Q、- △ Q以及零擾動(dòng)，在加入擾動(dòng)后，防孤島控制模塊檢測(cè)加入正負(fù)擾動(dòng)和零擾動(dòng)之間光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)運(yùn)行頻率偏差，若頻率偏差A(yù)f20.2SAf<-0.5，則進(jìn)入步驟5)，否則進(jìn)入步驟4);
[0021 ] 4)若設(shè)定個(gè)周期內(nèi)頻率偏差Δ 0.2或頻率偏差Δ -0.5，則防孤島控制模塊控制光伏電站有功控制系統(tǒng)對(duì)光伏電站進(jìn)行有功擾動(dòng)，并實(shí)時(shí)檢測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓和頻率，在擾動(dòng)期間不斷的檢測(cè)PCC點(diǎn)電壓幅值是否小于設(shè)定百分比的額定值，大于設(shè)定百分比的額定值且擾動(dòng)時(shí)間到則轉(zhuǎn)至步驟6)，小于設(shè)定百分比的額定值則認(rèn)為可能有孤島效應(yīng)產(chǎn)生，則進(jìn)入步驟5);
[0022]5)防孤島控制模塊根據(jù)接收的跳閘命令或者檢測(cè)到的孤島情況，將光伏電站內(nèi)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線開(kāi)關(guān)跳丨?，完成保護(hù)；
[0023]6)判斷是否繼續(xù)，若是則轉(zhuǎn)至步驟I)，若否，則結(jié)束。
[0024]進(jìn)一步的，所述步驟3)中，無(wú)功擾動(dòng)AQ設(shè)定為無(wú)功補(bǔ)償裝置不同控制模式下控制精度的限值，每次擾動(dòng)時(shí)間為I Oms，擾動(dòng)間歇I Oms。
[0025]進(jìn)一步的，所述步驟4)中，有功擾動(dòng)△P設(shè)定為光伏電站有功功率控制精度的限值，每次擾動(dòng)時(shí)間為I Oms，擾動(dòng)間歇為I Oms。
[0026]本發(fā)明的有益效果:
[0027]I)將被動(dòng)式孤島檢測(cè)與無(wú)功有功聯(lián)合擾動(dòng)孤島檢測(cè)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模光伏電站快速孤島檢測(cè)，避免多臺(tái)串并聯(lián)逆變器主動(dòng)式孤島檢測(cè)信號(hào)的相互擾動(dòng)，減小了被動(dòng)式孤島檢測(cè)的盲區(qū)；
[0028]2)基于現(xiàn)有光伏電站有功/無(wú)功功率控制系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，無(wú)需增加額外的硬件設(shè)施，降低孤島檢測(cè)成本；
[0029]3)小干擾信號(hào)均處于功率控制精度范圍內(nèi)，基本避免了光伏電站發(fā)電效率的損失，減小了對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)和電能質(zhì)量的不良影響。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1大型光伏電站防孤島保護(hù)結(jié)構(gòu)；
[0031]圖2防孤島檢測(cè)流程圖。