一种储能制氢系统的孤岛检测方法、介质及检测系统与流程

本发明主要涉及变流器，具体涉及一种储能制氢系统的孤岛检测方法、介质及检测系统。

背景技术：

1、并网恒功率运行与离网运行是储能变流器的两大主要功能，在并网恒功率运行模式下，pcs可进行充放电，pcs根据调度指令进行稳定的充电/放电。通常，当电网所带负荷处于低谷时期，pcs以恒功率模式对电池充电，把此时电能余量储存起来，当电网负荷处于高峰期时，pcs以恒功率模式对电池放电，由此通过pcs可在负荷侧调节电网的峰谷负荷，起到削峰填谷的作用，储能及其变流器的存在不仅能够降低电力系统中的装机容量，而且能够显著的减小线路阻抗，就近供电，提高输配电设备的利用率，节能降本。

2、当pcs工作在离网状态下，变流器对电网侧建立幅值和频率稳定的交流电压，进行电压-频率控制。该控制模式尤其适用于偏远地区、岛屿以及分布式微电网等场景，为交流负荷提供电压源支撑，或者在有“黑启动”功能需求的发电型设备应用上提供启动电源。

3、在储能电站工作在放电模式时，其所带的本地负荷同时由电网与pcs进行供电，当电网断开后，储能系统本地负荷构建成一个孤立的电力系统，称之为“孤岛”现象。孤岛可分为计划孤岛与非计划孤岛两种类型。其中，计划孤岛指的是为维系孤岛系统运行在稳定可靠的状态，控制系统根据储能的容量以及本地负荷功率，事先标定出合理的孤岛区域，当电网断开后，可无需较大的调节动作就能进入孤岛状态，并保持孤岛内的电压稳定，合理供电。

4、非计划孤岛指的是由于电网侧发生故障，并网开关跳闸，储能设备继续向周边的本地负荷供电，形成一个电力系统无法控制的孤岛状态。当负荷与电网分开后，此时储能设备与本地负荷间的功率是不平衡的，长期运行会导致负荷供电电压和频率异常，进而损坏储能系统和本地用电设备。同时因为孤岛系统中的电线、负荷设备仍然带电运行，在进行检修时容易对人员造成触电危险，并且影响系统中的自动装置、保护动作以及重合闸。鉴于非计划孤岛的大量危害，储能设备需配置防孤岛保护功能，在其工作与非计划性孤岛时储能变流器能够迅速检测出来并脱离电网。

5、目前，国内外已制定相关标准对储能变流器的防孤岛能力提出了具体要求。gbt34120-2017《电化学储能系统储能变流器技术规范》规定储能变流器并网后的频率偏差值若超过±0.5hz范围时，过/欠频保护应在0.2s内动作，同时使储能变流器与电网断开。当电网丢失，防孤岛效应保护应在2s内动作，将储能系统与电网断开。同样地，nbt 31016-2019《电池储能功率控制系统变流器技术规范》也要求当储能变流器并入的电网供电中断后，逆变器应在2s内停止向电网供电，同时发出孤岛保护警示信号。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种清晰界定主动与被动防孤岛保护的储能制氢系统的孤岛检测方法、介质及检测系统。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种储能制氢系统的孤岛检测方法，包括以下步骤：

4、1)获取储能制氢系统的电压并进行锁相生成角度θ_grid,获取变流器输出端口的电压并进行锁相生成角度θ_pcs，将角度θ_grid与角度θ_pcs进行比对，得到差值δθ＝θ_grid-θ_pcs；

5、2)将所述差值δθ与预设阈值进行比对；当所述差值δθ大于预设阈值，则判断储能制氢系统为孤岛状态，主动进行孤岛保护。

6、优选地，在步骤2)中，当所述差值δθ不大于预设阈值，则进入以下步骤：

7、3)固定对储能制氢系统的功率控制环节注入初始扰动量，所述初始扰动量包括第一有功功率和第一无功功率；

8、4)采用滑窗滤波的方式对频率偏差进行检测，得到滑窗频率偏差；

9、5)将所述滑窗频率偏差与第一预设值进行比较；当所述滑窗频率偏差大于第一预设值，则判断储能制氢系统为孤岛状态，被动进行孤岛保护。

10、优选地，在步骤5)中，当所述滑窗频率偏差小于第二预设值且大于第三预设值，进入步骤：

11、6)固定对功率控制环节注入修正扰动量，同时锁相角加入相角偏差前馈扰动；其中修正扰动量包括第二有功功率和第二无功功率，其中第二有功功率的频率小于第一有功功率的频率，第二无功功率的频率小于第一无功功率的频率；

12、7)采用滑窗滤波的方式对频率偏差进行检测，得到滑窗频率偏差；

13、8)将所述滑窗频率偏差与第四预设值进行比较；当所述滑窗频率偏差大于第四预设值，则判断储能制氢系统为孤岛状态，被动进行孤岛保护；其中第一预设值>第二预设值>第四预设值>第三预设值。

14、优选地，在步骤8)中，当所述滑窗频率偏差不大于第四预设值，返回至步骤3)，并撤销相角偏差前馈扰动。

15、优选地，滑窗滤波的检测公式为：

16、

17、

18、δf＝f-f0

19、其中δf为锁相环实时检测的频率f与基础频率f0之差，n为滑窗时间宽度msw与程序执行周期ts的商，表示滑窗计算点数；δfsw为滑窗滤波后的频率偏差。

20、优选地，初始扰动量对应的第一有功功率和第一无功功率分别为：

21、

22、优选地，所述修正扰动量对应的第二有功功率和第二无功功率分别为：

23、

24、优选地，在进入孤岛保护时，封锁储能变流器的脉冲，储能变流器脱离电网。

25、本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。

26、本发明进一步公开了一种储能制氢系统的孤岛检测系统，包括：

27、第一程序模块，用于获取储能制氢系统的电压并进行锁相生成角度θ_grid,获取变流器输出端口的电压并进行锁相生成角度θ_pcs，将角度θ_grid与角度θ_pcs进行比对，得到差值δθ＝θ_grid-θ_pcs；

28、第二程序模块，用于将所述差值δθ与预设阈值进行比对；当所述差值δθ大于预设阈值，则判断储能制氢系统为孤岛状态，主动进行孤岛保护。

29、与现有技术相比，本发明的优点在于：

30、本发明提出的主动/被动相结合的孤岛检测与保护方法，通过判断并网点电压相位与变流器输出端电压相位的差值进行主动/被动防孤岛保护的界定，防止主动防孤岛保护过程中注入过多的电能扰动，在主动保护过程中能较快响应。

31、本发明在“完美谐振”、本地电阻或电容负载过大等易出现“检测盲区”的工况，通过有功、无功幅值(低频谐波)、相位三方面主动扰动，再通过滑窗滤波的方式对频率偏差进行检测，根据滑窗频率偏差来对孤岛进行检测，使被动防孤岛保护的“检测盲区”大幅度缩小，同时能够按照标准梯度，在规定时间内进行迅速的保护动作，提升保护响应速度。

32、本发明通过滑窗频率偏差作为孤岛判据，层层叠加扰动，在未能检测到孤岛状态又主动减小扰动，即极大缩小了检测盲区，又能快速的检测出孤岛状态。