[發明專利]一種基于等效負序阻抗的分布式電源孤島保護方法

有效

• 申請號: 200910241989.4
• 申請日: 2009-12-16
• 公開（公告）號: CN101714756A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 劉志超;徐振宇;承文新;胡玉峰;郭力;吳小辰;王成山
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司;中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心;天津大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明屬于分布式發電領域的電源保護技術領域，適用于各種形式的分布式電 源孤島保護。

背景技術

目前，在并網聯絡線路因發生故障或其他原因斷開時，分布式電源與配電系統之間 將會失去聯系，形成一個電氣上的孤島。一般來說，與主系統分開以后，孤島內的功率 是不平衡的。如果孤島中的電源總容量遠小于孤島內的總負荷，那么孤島不可能穩定運 行，經過較短時間后孤島崩潰。而如果孤島中的電源總容量大于或等于本地負荷，就可 能出現較長時間的孤島運行。

由于故障跳閘等原因造成的范圍不確定的、偶然形成的孤島運行，稱為非計劃孤島 運行。這種孤島的形成具有偶然性和不確定性，會帶來一系列的問題：

①電能質量下降。孤島小系統內的功率不平衡，會引起頻率、電壓都發生變化， 降低了供電安全和電能質量。

②威脅公眾及運行人員的安全。由于非計劃孤島的范圍不確定性，不能確定系統 元件、線路是否帶電，造成了對維修人員、運行人員和公眾的安全威脅。

③改變流經保護的電流大小，影響了繼電保護的正確動作。

④可能會失去接地點，威脅絕緣安全。

⑤影響自動重合閘。形成孤島后，分布式電源(Distributed?Generator)即DG可能 仍對跳閘線路的另一端供電，造成檢無壓重合閘失敗，或因孤島與主系統失步，檢同期 合閘失敗，從而引起不必要的停電及對DG、系統設備的損害。

為避免非計劃孤島運行帶來的不利影響，對于無法形成計劃孤島的分布式發電設 備，一般都要求系統配置防孤島保護，在因系統故障等原因導致與主配電系統失去聯系 后，盡快地將分布式電源斷開。

現有的孤島檢測原理主要為被動檢測、主動檢測及基于通信的聯鎖跳閘方法。被動 檢測就是通過檢測孤島形成前后的頻率、電壓、功率輸出等電氣量變化，來判斷是否與 主電網斷開。主要包括低頻低壓、高頻高壓、頻率變化率法；優點是原理簡單、實現方 便，但由于僅反映頻率及電壓的大小，容易受重負荷切換或大電源跳閘等原因引起的頻 率、電壓變化的影響，誤動率較高。

主動檢測通過控制分布式電源DG并網逆變器對系統施加一個外部干擾，然后監視 系統的響應來判斷是否形成孤島，一般是通過調制DG并網逆變器的有功或無功輸出， 檢測電壓和頻率的響應變化。有的主動檢測還可以構成正反饋，加快孤島的瓦解。優點 是即使是功率完全平衡的孤島，也可以通過主動干擾來破壞功率平衡，從而被可靠地檢 測出來。缺點是外部干擾會影響供電質量，檢測的時間也會比被動檢測長；且當系統中 包含多個分布式電源時，各電源主動檢測裝置發出的干擾信號可能互相影響，降低檢測 效果。

基于通信的聯鎖跳閘方法的基本思想是監控電路中所有可能導致孤島形成的斷路 器或開關的狀態。當某個開關動作導致并網線斷開時，該開關處的監測裝置將發送跳閘 信號，中止并網線下級所有分布式電源DG的運行。優點是原理簡單；缺點是實現復雜， 當系統拓撲結構復雜或饋線拓撲結構不固定時，聯鎖跳閘的邏輯關系將變得相當復雜。 首先需要監測每個分布式電源與變電站之間的所有開關狀態，另外拓撲變化的時候，還 需要重新配置所有的跳閘邏輯。聯鎖跳閘可以可靠地避免所有的非計劃孤島，對具有固 定拓撲結構的系統簡單有效，但其成本高、操作復雜。

發明內容

為了解決現有技術中存在分布式電源孤島狀態檢測的技術問題，本發明提出了一 種基于等效負序阻抗的分布式電源孤島保護方法。該方法利用了分布式電源DG并網狀 態與孤網狀態下，系統等效負序阻抗將出現極大變化的特點，

本發明的具體方案如下：

一種基于等效負序阻抗的分布式電源的孤島保護方法，該方法用于檢測分布式電源 是否與主電網存在電氣聯系，在所述孤島保護方法中，將保護裝置安裝在分布式電源組 成的微網上的任意一條饋線支路上；本方法包括如下步驟：

(1)在保護裝置安裝處，實時計算該饋線所連接所述微網上的母線三相電壓，通過序 分量計算，求得負序電壓分量

(2)在保護裝置安裝處，實時計算所述饋線支路的三相電流，通過序分量計算，求得 負序電流分量

(3)按照下式實時計算等效負序阻抗值：