基于鎖相環(huán)控制的雙饋風力發(fā)電機組的電網(wǎng)孤島檢測方法與流程

本發(fā)明屬于風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于鎖相環(huán)控制的雙饋風力發(fā)電機組的電網(wǎng)孤島檢測方法。

背景技術(shù)：

隨著風電行業(yè)的快速發(fā)展，裝機容量的不斷增加，配電網(wǎng)的潮流分布發(fā)生改變，對配電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和安全性造成了巨大威脅；其中，最常見的威脅為電網(wǎng)掉電時在電網(wǎng)局部形成的孤島效應，孤島檢測也越來越受到人們的重視。

現(xiàn)有的孤島檢測方法主要有被動檢測法和主動檢測法；被動檢測法由于存在檢測盲區(qū)，容易導致孤島檢測失??；與此同時，主動檢測方法忽略了鎖相環(huán)本身特性的影響，當電網(wǎng)掉電而在電網(wǎng)局部出現(xiàn)孤島現(xiàn)象時，負載接入點電壓在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的定子磁場方向的坐標分量變化不明顯，從而不易檢測出電網(wǎng)掉電時電網(wǎng)局部是否出現(xiàn)孤島現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于鎖相環(huán)控制的雙饋風力發(fā)電機組的電網(wǎng)孤島檢測方法。

為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種基于鎖相環(huán)控制的雙饋風力發(fā)電機組的電網(wǎng)孤島檢測方法包括按順序進行的下列步驟：

1)檢測電網(wǎng)頻率的S1階段：在此階段，雙饋變頻器的控制器采集電網(wǎng)的頻率，然后進入S2階段；

2)判斷電網(wǎng)頻率是否超出正常閾值的S2階段：在此階段，雙饋變頻器的控制器將采集到的電網(wǎng)頻率與電網(wǎng)正常工作時的閾值范圍比較，判斷電網(wǎng)頻率是否在正常閾值范圍內(nèi)，若判斷結(jié)果為“是”，則返回S1階段；若判斷結(jié)果為“否”，則進入S3階段；

3)增大無功電流內(nèi)環(huán)給定值的S3階段：在此階段，調(diào)整無功電流內(nèi)環(huán)給定值K(ω₀-ω)中的K值來增大無功電流內(nèi)環(huán)給定值，然后進入S4階段；

4)連續(xù)采集電網(wǎng)頻率的S4階段：在此階段，在T間段內(nèi)，雙饋變頻器的控制器連續(xù)采集電網(wǎng)頻率值，然后進入S5階段；

5)判斷T時間段內(nèi)負載接入點處電壓在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下定子磁場方向的坐標分量U_d的絕對值是否一直大于限定值C的S5階段：在此階段，雙饋變頻器的控制器判斷T時間段內(nèi)采集的所有的負載接入點處電壓在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下定子磁場方向的坐標分量U_d的絕對值是否全部大于限定值C，若判斷結(jié)果為“是”，則此時電網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應，若判斷結(jié)果為“否”，則電網(wǎng)處于并網(wǎng)狀態(tài)，然后進入S6階段；

6)減小無功電流內(nèi)環(huán)給定值的S6階段：在此階段，調(diào)整無功電流內(nèi)環(huán)給定值K(ω₀-ω)中的K值來減小無功電流內(nèi)環(huán)給定值，然后進入S1階段。

所述的步驟4)和步驟5)中的T時間段取值為20ms～30ms。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該基于鎖相環(huán)控制的雙饋風力發(fā)電機組的電網(wǎng)孤島檢測方法采用調(diào)整武功電流內(nèi)環(huán)給定值的方法進行孤島現(xiàn)象檢測，具有易于實現(xiàn)、監(jiān)測速度快和監(jiān)測無盲區(qū)的特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的基于鎖相環(huán)控制的雙饋風力發(fā)電機組的孤島檢測方法的流程圖。

圖2為串聯(lián)負載的配電結(jié)構(gòu)圖。

圖3為電機轉(zhuǎn)子逆變器的輸出電壓控制框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明，但下述實施例絕非對本發(fā)明有任何限制。

如圖1所示，該基于鎖相環(huán)控制的雙饋風力發(fā)電機組的孤島檢測方法包括按順序進行的下列步驟：

1)檢測電網(wǎng)頻率的S1階段：在此階段，雙饋變頻器的控制器采集電網(wǎng)的頻率，然后進入S2階段；

2)判斷電網(wǎng)頻率是否超出正常閾值的S2階段：在此階段，雙饋變頻器的控制器將采集到的電網(wǎng)頻率與電網(wǎng)正常工作時的閾值范圍比較，判斷電網(wǎng)頻率是否在正常閾值范圍內(nèi)，若判斷結(jié)果為“是”，則返回S1階段；若判斷結(jié)果為“否”，則進入S3階段；

3)增大無功電流內(nèi)環(huán)給定值的S3階段：在此階段，調(diào)整無功電流內(nèi)環(huán)給定值K(ω₀-ω)中的K值來增大無功電流內(nèi)環(huán)給定值，然后進入S4階段；

4)連續(xù)采集電網(wǎng)頻率的S4階段：在此階段，在T時間段內(nèi)，雙饋變頻器的控制器連續(xù)采集電網(wǎng)頻率值，然后進入S5階段；

5)判斷T時間段內(nèi)負載接入點處電壓在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下定子磁場方向的坐標分量U_d的絕對值是否一直大于限定值C的S5階段：在此階段，雙饋變頻器的控制器判斷T時間段內(nèi)采集的所有的負載接入點處電壓在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下定子磁場方向的坐標分量U_d的絕對值是否全部大于限定值C，若判斷結(jié)果為“是”，表明此時電網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應，若判斷結(jié)果為“否”，則電網(wǎng)處于并網(wǎng)狀態(tài)，然后進入S6階段；

6)減小無功電流內(nèi)環(huán)給定值的S6階段：在此階段，調(diào)整無功電流內(nèi)環(huán)給定K(ω₀-ω)中的K值來減小無功電流內(nèi)環(huán)給定值，然后返回S1階段。

所述的步驟4)和步驟5)中的T時間段取值為20ms～30ms。

本發(fā)明提供的基于鎖相環(huán)控制的雙饋風力發(fā)電機組的電網(wǎng)孤島檢測方法的實施過程如下：

雙饋變頻器中逆變器的輸出電壓控制圖如圖3所示，其中，Q*為雙饋變頻器的控制器給定的無功功率，Q為雙饋變頻器輸出端實際測得的無功功率，雙饋變頻器的控制器將給定的無功功率Q*與雙饋變頻器輸出端實際測得的無功功率Q做差得到無功功率Q*與實際測得的無功功率Q的偏差ΔQ，將偏差ΔQ作為第一PI調(diào)節(jié)器的輸入，第一PI調(diào)節(jié)器輸出給定的電流分量id*，雙饋變頻器的控制器將給定的電流分量id*與轉(zhuǎn)子逆變器電流經(jīng)過3s/2r變換得到的電流d軸(d軸的方向為定子磁場方向)分量做差，并在此基礎(chǔ)上疊加一個無功電流內(nèi)環(huán)給定值K(ω₀-ω)，將最終的疊加結(jié)果作為第二PI調(diào)節(jié)器的輸入，第二PI調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)子電壓給定值Ud*,轉(zhuǎn)子電壓給定值Ud*經(jīng)過兩項旋轉(zhuǎn)坐標到兩相靜止坐標的變換得到兩相靜止坐標下的兩個坐標分量，并對得到的兩個坐標分量進行空間矢量的脈沖調(diào)制，得到轉(zhuǎn)子逆變器的輸出電壓；

在進行電網(wǎng)孤島效應判斷時，首先由雙饋變頻器的控制器采集電網(wǎng)的頻率，并判斷采集到的電網(wǎng)頻率是否在電網(wǎng)正常工作的閾值范圍內(nèi)，若此時采集的電網(wǎng)頻率在電網(wǎng)正常工作的閾值范圍內(nèi)，則雙饋變頻器的控制器重新采集電網(wǎng)頻率；若此時采集的電網(wǎng)頻率不在電網(wǎng)正常工作的閾值范圍內(nèi)，則調(diào)整無功電流內(nèi)環(huán)給定值K(ω₀-ω)中的K值來增大無功電流內(nèi)環(huán)給定值，然后在T時間段內(nèi)連續(xù)采集電網(wǎng)的頻率值，并判斷T時間段內(nèi)所有的負載接入點處電壓在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下定子磁場方向的坐標分量U_d的絕對值是否一直大于限定值C，若判斷結(jié)果為“是”，表明此時電網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應，串聯(lián)負載孤島運行時的結(jié)構(gòu)如圖2所示，孤島運行時，負載的電流完全由雙饋變頻器中的逆變器提供，孤島效應產(chǎn)生前后，逆變器輸出的電流大小不會發(fā)生突變，負載電流等于逆變器的輸出電流，將逆變器電流轉(zhuǎn)換到dq坐標系下的d軸、q軸分量分別為I_d和I_q，其中，d軸的方向為：逆變器電流可以表示為：

圖2中負載接入點(PCC點)的電壓表示為：

當電網(wǎng)出現(xiàn)孤島效應時，PCC點的電壓可以表示為：

電網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應時，結(jié)合公式(2)和公式(3)可知：

U_d+jU_q＝(I_dR-I_qωL)+j(I_dωL+I_qR) (4)

由公式(4)可知，電網(wǎng)產(chǎn)生孤島效應時，有下式成立：

U_d＝I_dR-I_qωL (5)

由于鎖相環(huán)的存在，電網(wǎng)在正常運行的狀態(tài)下轉(zhuǎn)子逆變器輸出電壓在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下定子磁場方向的坐標分量U_d等于零，當轉(zhuǎn)子逆變器輸出電壓在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下定子磁場方向的坐標分量U_d絕對值的大小在連續(xù)的時間段T內(nèi)一直大于限定值C時，則此時電網(wǎng)出現(xiàn)孤島現(xiàn)象。