[發明專利]基于相位偏移和頻率變化的復合型孤島檢測方法

無效

• 申請號: 200910018774.6
• 申請日: 2009-09-17
• 公開（公告）號: CN101651337A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 侯梅毅;高厚磊;張永武;胡曉東;孫愛民;武志剛;李玉志;曹華明;林勇;陸以軍;姚翔
• 申請（專利權）人: 山東大學;山東電力集團公司濰坊供電公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;G01R31/40
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司
• 代理人: 張 勇

技術領域

本發明涉及屬于配電網的保護與控制技術領域和分布式發電技術領域，更具體地說是涉及一種分布式同步發電機的基于相位偏移和頻率變化的復合型孤島檢測方法。

背景技術

并網運行的分布式電源需安裝孤島檢測裝置，快速、準確地檢測出孤島狀態，一旦孤島發生立即采取相應措施，消除孤島運行可能產生的危害。由于分布式發電機(DG，DistributedGenerator)的種類及其并網方式不同，其孤島檢測的方法也不同。對于同步發電機而言，一般采用基于本地(DG側)電氣量變化的被動檢測法。其中，利用DG端電壓相位偏移進行孤島檢測是一種運用于實際的孤島檢測方法，但該方法存在靈敏度及可靠性問題。

相位偏移法的依據是孤島發生瞬間DG輸出的有功功率與負載有功功率的不平衡，從而引起DG端電壓頻率的變化及相位的偏移。當孤島瞬間功率不平衡的程度較小時，DG端電壓的相位偏移量很小，而DG與電網并聯運行時負載的變化也會引起同樣大小的相位偏移值，裝置無法區分孤島與非孤島。為防止孤島檢測裝置誤動，必須設定一個較高的相位偏移動作值，從而降低了檢測裝置的靈敏度。僅靠檢測相位偏移不能解決靈敏度和誤動的矛盾。

發明內容

針對傳統相位偏移法存在的靈敏度和可靠性問題，本發明提出了一種基于相位偏移和頻率變化的復合型孤島檢測方法，將頻率變化引入孤島檢測，與相位偏移相結合組成復合判據，在保證可靠性的前提下，有效地提高孤島檢測裝置的靈敏。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于相位偏移和頻率變化的復合型孤島檢測方法，它通過檢測DG端電壓的相位偏移量Δθ和頻率變化值Δf來判斷DG是否處于孤島運行狀態；

首先，設置兩個相位偏移動作值Δθ₁和Δθ₂，且滿足Δθ₁＞Δθ₂；當分布式發動機端電壓的相位偏移角Δθ＞Δθ₁時，直接判斷DG為孤島運行；而當Δθ₁＞Δθ＞Δθ₂時，引入頻率變化值Δf作為輔助檢測量，只有同時滿足Δθ＞Δθ₂且Δf＜Δf₁時，Δf₁為頻率變化動作值，檢測裝置才動作，判斷為孤島狀態；孤島檢測的復合型動作判據歸納如下：

Δθ＞Δθ₁????(1)

或Δθ＞Δθ₂且Δf＜Δf₁(2)

上述判據(1)用于孤島瞬間DG和負載有功功率不匹配程度較大時的情況，而判據(2)用于孤島后DG所帶負載有功功率變化不大的情況，即傳統相位偏移法無法檢測出的孤島狀況，通過引入頻率變化量，將相位偏移和頻率變化相結合，判斷DG是否處于孤島狀態。

所述頻率變化動作值Δf₁的選取應大于孤島瞬間功率不匹配程度較小時產生的頻率變化最大值，相位偏移動作值Δθ₁應大于DG與電網并聯運行時負載的變化引起的相位偏移最大值，Δθ₂的選取與靈敏度要求有關，選取的值越小靈敏度越高。

圖1為安裝有相位偏移繼電器的分布式發電系統等值電路，假定分布式電源為同步發電機。在正常運行情況下，如果斷路器CB₂跳開則會形成孤島，由于DG所帶負載功率的突然增加(或減少)，DG端電壓U和電動勢E之間的功角δ會發生變化，端電壓將從孤島前的u跳變到一個新的值u′，其相位也會隨之改變。隨著時間的推移u′與u之間的相位差Δθ逐漸增大，直至DG的頻率重新回歸到額定值，如圖2所示。端電壓的這種變化稱之為相位偏移，相位偏移法就是基于這一特性而建立的一種孤島檢測方法。相位偏移繼電器不間斷地檢測端電壓U的相位變化值Δθ，如果Δθ大于繼電器設定的閾值α，則發出孤島運行信號。