一種基于分流原理的孤島檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于分流原理的孤島檢測(cè)方法，包括以下步驟：1)啟動(dòng)諧波電流注入裝置，在PCC點(diǎn)注入非特征諧波電流Ih；2)實(shí)時(shí)測(cè)量并入支路并聯(lián)諧振端口所分得的電流IZ；3)如果檢測(cè)到并入支路并聯(lián)諧振端口的電流IZ不超過(guò)閾值Iset，則返回步驟2)，如果所述電流IZ超過(guò)閾值Iset，則執(zhí)行步驟4)；4)進(jìn)行1s的延時(shí)，并執(zhí)行步驟5)；5)如果在延時(shí)時(shí)間內(nèi)流過(guò)支路并聯(lián)諧振端口的電流IZ低于閾值Iset，則執(zhí)行步驟6)，如果在延時(shí)時(shí)間內(nèi)該電流IZ一直保持在閾值Iset以上，則執(zhí)行步驟7)；6)判定為偽孤島，返回步驟2)；7)判定為孤島，將諧波電流注入裝置閉鎖，使防孤島保護(hù)裝置動(dòng)作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種基于分流原理的孤島檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于大規(guī)模新能源集中并網(wǎng)的防孤島保護(hù)領(lǐng)域，是一種適用于防孤島保護(hù) 的主動(dòng)式檢測(cè)方案，特別涉及一種基于分流原理的孤島檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 孤島是指當(dāng)分布式發(fā)電（DG)系統(tǒng)與大電網(wǎng)脫離時(shí)，DG電源仍然為本地負(fù)載供電 的現(xiàn)象。孤島分為計(jì)劃性孤島和非計(jì)劃性孤島。其中，計(jì)劃性孤島是指在電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)已經(jīng) 考慮到的孤島情況，并且已經(jīng)為其配備了安全穩(wěn)定措施。非計(jì)劃性孤島是指在規(guī)劃系統(tǒng)時(shí) 未考慮到的孤島，未配備安全穩(wěn)定措施。非計(jì)劃性孤島一旦出現(xiàn)，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定 運(yùn)行以及檢修人員的安全造成極其嚴(yán)重的威脅。因此，非計(jì)劃性孤島是不允許出現(xiàn)的。孤 島檢測(cè)能夠獲知DG系統(tǒng)是否發(fā)生孤島，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行極其重要。
[0003] 當(dāng)前孤島檢測(cè)的方法主要分為開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)法，被動(dòng)檢測(cè)法和主動(dòng)檢測(cè)法三類(lèi)。 開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)法通過(guò)通信的方式在孤島發(fā)生后向DG系統(tǒng)傳遞信號(hào)，檢測(cè)效率較高，但成本 過(guò)高。被動(dòng)檢測(cè)法利用孤島后DG系統(tǒng)內(nèi)電氣量的變化進(jìn)行檢測(cè)，不影響電能質(zhì)量，但檢測(cè) 效率不高，在孤島系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生功率匹配時(shí)難以檢測(cè)出孤島，檢測(cè)盲區(qū)比較大。主動(dòng)檢測(cè)法通 過(guò)向系統(tǒng)內(nèi)注入擾動(dòng)，利用擾動(dòng)產(chǎn)生的影響進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)效率較高，但在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí) 仍注入擾動(dòng)，會(huì)影響電能質(zhì)量。從上述分析可知，傳統(tǒng)的孤島檢測(cè)方法并不能兼顧電能質(zhì)量 和檢測(cè)效率。
[0004] 目前，電力系統(tǒng)是不允許非計(jì)劃性孤島運(yùn)行的，但是簡(jiǎn)單地禁止孤島運(yùn)行將不利 于分布式發(fā)電的發(fā)展，如果能夠?qū)τ诠聧u效應(yīng)加以合理利用，即，當(dāng)孤島發(fā)生時(shí)，在不破壞 電能質(zhì)量的情況下高效地檢測(cè)出孤島，并且采取相應(yīng)的策略，使孤島系統(tǒng)能夠繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn) 行，那么對(duì)于發(fā)電業(yè)主以及用戶(hù)都會(huì)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的被動(dòng)檢測(cè)法不能高效地 檢測(cè)出孤島，傳統(tǒng)的主動(dòng)檢測(cè)法又會(huì)破壞孤島系統(tǒng)的穩(wěn)定，它們并不能適應(yīng)現(xiàn)在的發(fā)展趨 勢(shì)。本發(fā)明結(jié)合分布式發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行和控制的特點(diǎn)，根據(jù)孤島發(fā)生前后PCC(電網(wǎng)公共連接 點(diǎn)）等值阻抗的不同，提出了一種基于分流原理的孤島檢測(cè)方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明基于分布式發(fā)電系統(tǒng)特殊的控制運(yùn)行方式，結(jié)合分布式發(fā)電系統(tǒng)的需求和 發(fā)展趨勢(shì)，提出一種新型的基于分流原理的孤島檢測(cè)方法。該方法巧妙地利用了孤島產(chǎn)生 前后PCC等值阻抗會(huì)發(fā)生變化這一特征，將等值阻抗的變化映射為并聯(lián)支路分得的電流的 變化，既能夠快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出孤島，又使得檢測(cè)量的獲取更加簡(jiǎn)單易行。
[0006] 當(dāng)DG系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，如圖1(a)所示，PCC點(diǎn)的等值阻抗為DG系統(tǒng)與大電網(wǎng)并聯(lián) 的等阻抗值，數(shù)值較小，在DG系統(tǒng)與大電網(wǎng)脫離而形成孤島后，如圖1(b)所示，PCC點(diǎn)的等 值阻抗為DG系統(tǒng)的等值阻抗，數(shù)值很大。相對(duì)于其它的孤島檢測(cè)方法，阻抗檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn) 在于無(wú)盲區(qū)，且檢測(cè)速度快。首先，在孤島發(fā)生以后，如果功率匹配，那么PCC點(diǎn)的電壓和頻 率都不變，但是無(wú)論何種情況下，PCC點(diǎn)的等值阻抗都是會(huì)變的。其次，對(duì)于頻率偏移或者 功率擾動(dòng)等主動(dòng)式孤島檢測(cè)法，在發(fā)生孤島后常常需要一段時(shí)間使電氣量發(fā)生變化，而DG 系統(tǒng)發(fā)生孤島以后等值阻抗是瞬間變化的，因此使用阻抗法也可以大大減小孤島的檢測(cè)時(shí) 間。另外，類(lèi)似頻率偏移法和有功/無(wú)功擾動(dòng)法這樣的孤島檢測(cè)方法，通過(guò)注入擾動(dòng)，通過(guò) 擾動(dòng)的變化進(jìn)行孤島檢測(cè)，在檢測(cè)出孤島的同時(shí)，DG系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行，這樣將不利于 對(duì)孤島加以利用，而使用阻抗法，并不需要破壞DG系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0007] 由上述分析可知，如果使用PCC點(diǎn)的等值阻抗的變化作為判斷孤島的依據(jù)，可以 快速檢測(cè)出孤島，并且不存在檢測(cè)盲區(qū)，也不需要強(qiáng)行改變孤島系統(tǒng)的電氣量，有利于對(duì)孤 島進(jìn)行利用。但是直接測(cè)量PCC點(diǎn)的等值阻抗是非常困難的，傳統(tǒng)的基于逆變器諧波注入 的阻抗法不僅在實(shí)現(xiàn)上較為困難，而且在多逆變器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)會(huì)互相影響，降低檢測(cè)效率。 本發(fā)明利用分流原理，將PCC點(diǎn)等值阻抗的變化映射為支路中電流的變化，通過(guò)測(cè)量支路 電流的變化進(jìn)行孤島檢測(cè)，從而能夠快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出孤島。
[0008] 分流原理如圖2所示，對(duì)于兩個(gè)并聯(lián)的阻抗Zi和Z2，當(dāng)它們與電流源相連時(shí)，注入 恒定電流I，流過(guò)兩個(gè)支路的電流將根據(jù)阻抗Zi和Z 2的大小進(jìn)行分配，流過(guò)Zi的電流為：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于分流原理的孤島檢測(cè)方法，包括以下步驟： 步驟一啟動(dòng)諧波電流注入裝置，在PCC點(diǎn)注入非特征諧波電流Ih ; 步驟二實(shí)時(shí)測(cè)量并入支路并聯(lián)諧振端口所分得的電流Iz ; 步驟三如果檢測(cè)到并入支路并聯(lián)諧振端口的電流Iz不超過(guò)閾值Isrt，則返回步驟二，如 果所述電流Iz超過(guò)閾值Isrt，則執(zhí)行步驟四； 步驟四進(jìn)行Is的延時(shí)，并執(zhí)行步驟五； 步驟五如果在延時(shí)時(shí)間內(nèi)流過(guò)支路并聯(lián)諧振端口的電流12低于閾值Iset，則執(zhí)行步驟 六，如果在延時(shí)時(shí)間內(nèi)該電流Iz -直保持在閾值Iset以上，則執(zhí)行步驟七； 步驟六判定為偽孤島，返回步驟二； 步驟七判定為孤島，將諧波電流注入裝置閉鎖，使防孤島保護(hù)裝置動(dòng)作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的孤島檢測(cè)方法，其特征在于，步驟一中注入的非特征諧波電 流Ih，其電流幅值為5A，頻率為400Hz。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的孤島檢測(cè)方法，其特征在于，根據(jù)發(fā)生孤島前后PCC等值阻抗 的變化導(dǎo)致的支路分得電流Iz的不同進(jìn)行孤島檢測(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的孤島檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟一中并入支路Z，采用并 聯(lián)諧振的形式，使工頻電流不流入該支路，流入該支路的只有分得的電流I z，使并入支路不 影響工頻電氣量，又使測(cè)量Iz時(shí)不需要進(jìn)行濾波。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104155576SQ201410379820
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】鄭濤, 袁飛, 王燕萍, 王增平, 劉逸辰 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)