一种基于DSP的低电压穿越区域通用判断方法

摘要

本发明公开一种基于DSP的低电压穿越区域通用判断方法。在DSP初始化程序中设定低电压穿越区域的形状，低电压穿越区域判断在DSP定时器中断函数中执行。定义时间计数变量并赋予初值。在每次执行中断函数时，测量并网点电压标幺值，根据并网标准中所规定的低电压穿越区域形状计算时间递减步长。时间计数变量减去时间递减步长，用于判断系统处于低电压穿越区域的内部或外部，进而执行相应的控制策略。本发明采用时间计数变量递减的方法对低电压穿越区域进行判断，时间递减步长随电压跌落的程度而改变，判断方法通用性强，适用于不同并网标准对低电压穿越区域的要求，可以为低电压穿越控制提供便利。

说明书

技术领域

本发明涉及新能源并网发电领域，具体指一种在数字信号处理器(DSP)中实现的低电压穿越区域通用判断方法。

背景技术

在大型的光伏和风力发电站中，并网标准严格要求其具备低电压穿越功能。低电压穿越是指，当电网故障或发生扰动引起并网点电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，光伏逆变器或风力发电机组能够不间断连续运行。对于大型的光伏或风力发电站，还要求在电网电压跌落期间能够输出无功功率，支持电网电压的迅速恢复。而当并网点电压超出规定的跌落范围和时间间隔时，允许光伏逆变器和风力发电机组停机脱网。

目前，国际上的各并网标准规定的低电压穿越区域并不统一，但低电压穿越区域形状大致相同，是一个关于电压幅值和时间的多边形区域。对于不同程度的电压跌落，低电压穿越的时间不同，如何准确有效地判断这个区域十分复杂。加上不同并网标准规定的低电压穿越区域存在差异，更增加了低电压穿越区域判断的难度。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种基于DSP的、有效的、通用性强的低电压穿越区域判断方法，使其适用于各国标准对低电压穿越区域的要求，为低电压穿越的控制提供便利。

本发明的技术方案是：设定好低电压穿越区域的形状；定义时间计数变量用作低电压穿越区域判断；检测并网点电压标幺值，判断电压是否处于低电压穿越区域；根据测量的并网点电压标幺值计算时间递减步长；时间计数变量减去时间递减步长后，判断时间计数变量是否递减至零，进而可知系统是否处于低电压穿越区域。

优选的是，所述低电压穿越区域是在DSP初始化程序中根据并网标准的规定进行设定。

优选的是，所述低电压穿越区域判断在DSP的定时器中断函数中执行，定时器中断函数每隔固定的时间执行一次。

优选的是，所述时间计数变量需要赋予初值，以递减的方式决定低电压穿越经历时间的长短。

优选的是，所述并网点电压标幺值需要在每次执行中断函数时进行判断：若处于正常范围，则系统正常并网运行，时间计数变量保持不变；若低于正常运行电压，则说明系统处于低电压穿越区域，时间计数变量需要减去时间递减步长。

优选的是，所述时间递减步长需要根据并网标准中所规定的低电压穿越区域形状进行计算。在电压跌落严重时，时间递减步长较大，使低电压穿越经历的时间较短；反之，在电压跌落较小时，时间递减步长较小，使低电压穿越经历的时间较长。

优选的是，所述时间计数变量减去时间递减步长后，需对其进行判断：当其大于零时，说明系统处于低电压穿越区域，需要进行低电压控制，并发出无功功率支撑电网电压的快速恢复；当其小于零时，说明系统处于低电压穿越区域的外部，可以使发电装置停机脱网。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

1)本发明涉及的基于DSP的低电压穿越区域判断方法通用性强，可以适用于不同并网标准对于低电压穿越的要求，为低电压穿越的控制提供便利；

2)对于不同的并网标准，只需在DSP初始化程序中根据要求设定低电压穿越区域，在定时器中断函数中即可准确判断出低电压穿越区域，移植方便；

3)本发明采用时间计数变量递减的方法对低电压穿越区域进行判断，时间递减步长随电压跌落的程度而改变，符合低电压穿越区域的特点，自适应调节能力强。

附图说明

图1为并网标准规定的含有零电压的低电压穿越区域；

图2为并网标准规定的不含零电压的低电压穿越区域；

图3为低电压穿越区域判断流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

尽管各国标准对低电压穿越区域的规定尚未统一，但其基本形状有图1和图2所示的两种。其中，图1所示的低电压穿越区域含有零电压，要求更为苛刻，而图2所示的低电压穿越区域不含零电压部分。在图1和图2中，横坐标为时间，纵坐标为并网点电压的标幺值u，采用额定电压进行标幺化。即当并网点电压等于额定电压时，其数值为u＝1。当u<0.9时，认为并网点电压跌落较为严重，进入低电压穿越区域，需要进行低电压穿越控制。当u>0.9时，在可接受的正常电压范围内，无需进行低电压穿越控制。低电压穿越区域可由A、B、C三点确定，三点的坐标分别为(u_A,t_A)、(u_B,t_B)、(u_C,t_C)。图2可以看作图1中t_A＝0时的特例。因此，下面将以图1所示的低电压穿越区域为例叙述提出的判断方法。

参见图1，当发生低电压位于[0,t_A]和[t_A,t_B]区间时，时间固定，计算较容易；而当发生的低电压位于[t_B,t_C]区间时，时间随电压跌落程度不同而改变，区域判断较为复杂。

本发明公开的基于DSP的低电压穿越区域通用判断方法包括以下步骤：

根据并网标准中规定的低电压穿越区域，在DSP初始化程序中设定好A、B、C三点坐标，定义时间计数变量N并赋予初值N₀。低电压穿越区域判断方法在DSP的定时器中断函数中执行，定时器中断函数每隔时间T₀执行一次。

低电压穿越区域判断流程如图3所示。在定时器中断函数中，首先需要测量电网电压标幺值u，对u进行判断，确定系统是否进入低电压穿越区域。

根据图1所示的低电压穿越区域，若u>0.9，说明电网电压正常，使时间计数变量N赋值为N₀并保持不变，发电装置正常并网运行，不需要特殊的低电压穿越控制。若u<0.9，系统处于低电压穿越区域。继续判断，若u<0.2，说明发生的低电压位于[0,t_A]区间，发电装置需要在t_A时间内不得停机脱网。在t_A时间内，总的递减次数N_S的计算公式为：

时间递减步长step为：

也就是说，在[0,t_A]区间内，时间计数变量N从初值N₀开始，以时间递减步长N₀T₀/t_A每隔T₀时间递减一次，总共经过t_A/T₀次递减，最终使N≤0。在此递减过程中，发电装置处于低电压穿越区域，需要进行低电压穿越控制，使发电装置尽量提高输出电流质量、保证直流母线电压稳定，并且发出无无功功率支撑电网电压迅速恢复。当N≤0后，说明发电装置已经处于低电压穿越区域外部，发电装置停机脱网。

若判断为0.2<u<0.9，说明低电压位于[t_A,t_C]区间。其中，[t_A,t_C]区间又包含[t_A,t_B]和[t_B,t_C]两个区间。在[t_A,t_B]区间内，时间计算方式与以上[0,t_A]区间计算方法相同。但在[t_B,t_C]区间内，不同的跌落电压对应不同的时间，需要根据直线BC的表达式进行推导。直线BC的数学表达式为：

在t时间内，总的递减次数N_S的计算公式为：

根据式(3)和式(4)，推导得出时间递减步长step为：

由式(5)可知，在[t_B,t_C]区间内，step是并网点电压标幺值u的函数，电压跌落程度越大，即u数值越小，step越大，N从N₀递减到0的时间越短，说明公式(5)符合低电压穿越区域的规律。

另外，在[t_A,t_B]区间内，时间递减步长step与公式(5)在t＝t_B处计算得出的step相同。因此，可以将[t_A,t_B]和[t_B,t_C]合并，在[t_A,t_C]区间内统一采用公式(5)计算step即可。在每次执行中断函数时，使时间计数变量N依次减去step。当N>0，说明发电装置处于低电压穿越区域，需进行低电压穿越控制并发出无功功率；当N≤0后，说明发电装置处于低电压穿越区域外部，需停机脱网。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。