[發(fā)明專利]用于檢測分布式發(fā)電機的孤島狀況的方法及設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210063665.8
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN102684219A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 亞德里恩·廷布斯;亞歷山大·歐達洛夫;格拉爾多·埃斯科巴爾;萊昂納多-奧古斯托·塞爾帕
• 申請（專利權(quán)）人: ABB研究有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G01R27/16
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李春暉;李德山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分布式發(fā)電，具體涉及檢測分布式發(fā)電機的孤島狀況。

背景技術(shù)

近來，基于可再生能源的分布式發(fā)電(DG)已展示出由決策者、氣候變化的全球關(guān)注、可承受的能源短缺技術(shù)的可用性、清潔能源生產(chǎn)的興趣等推進的顯著增長。使用基于礦物燃料(煤、天然氣等)的發(fā)電廠的能源供應(yīng)商也在投資于依靠可再生替代方案比如風力渦輪發(fā)電機和光伏系統(tǒng)對能源發(fā)電業(yè)務(wù)進行的拓展。

然而，為了將這樣的系統(tǒng)連接至市電網(wǎng)，要滿足幾個要求。在光伏系統(tǒng)(PV)的情況下，通常通過標準化機構(gòu)比如IEC和IEEE而且通過地方監(jiān)管局公布這些要求。要求之一是光伏系統(tǒng)應(yīng)當能夠檢測孤島狀況，該要求在世界的許多地區(qū)內(nèi)是強制性的。

孤島指的是即使來自電業(yè)的電力不再存在，分布式發(fā)電機仍繼續(xù)向一部分配電網(wǎng)絡(luò)供電的狀況。圖1a和圖1b示出了并網(wǎng)模式與孤島模式之間的差異。在圖1a中，切換器件1例如斷路器或保險絲接通，從而分布式發(fā)電機在并網(wǎng)模式下工作。在圖1b中，切換器件1斷開，從而網(wǎng)絡(luò)的下部2不再連接至主電網(wǎng)。然而，如果由分布式發(fā)電機生成的電力接近匹配負載需要的電力，則網(wǎng)絡(luò)能夠在孤島模式下繼續(xù)工作。

孤島對于可能沒有意識到即使沒有來自主電網(wǎng)的電力而網(wǎng)絡(luò)的特定部分仍被供電的電業(yè)工人而言可能是危險的。此外，尤其在重新接通到孤島中的情況下，孤島能夠?qū)е掠脩粼O(shè)備的損壞。為此，分布式發(fā)電機可能必須能夠檢測孤島并立即停止電力生產(chǎn)。

歷史上，已經(jīng)發(fā)展了用于檢測孤島狀況的多種方法。這些方法能夠歸類到三個主要組中：被動方法、主動方法和基于通信的方法。

被動方法監(jiān)視一個或更多個電網(wǎng)變量，并且能夠基于變量與容許閾值的偏差作出斷開(檢測到孤島)的判斷。

主動方法故意擾動電網(wǎng)，并且基于對該擾動的電網(wǎng)響應(yīng)(電網(wǎng)電學量的變化)來判斷孤島是否發(fā)生了。

基于通信的方法利用具有外部單元(例如由配電系統(tǒng)操作者擁有)的通信裝置，該通信裝置用信號將切換裝置的斷開通知給該部分網(wǎng)絡(luò)中的所有分布式發(fā)電機。

以上方法中的每個方法具有其自身的長處和短處。在當今市場中遇到主動方法的頻率最高。主動方法的優(yōu)點是非常小的非檢測區(qū)和容易在微處理器中實現(xiàn)。然而，主動方法因其引入到電網(wǎng)中的擾動會具有缺點，擾動經(jīng)常與電力質(zhì)量相關(guān)聯(lián)。在一些情況下，產(chǎn)生用于觀測孤島檢測的大電流變化量會對電力質(zhì)量有負面影響。

可以根據(jù)經(jīng)驗選擇變化量以便確保分布式發(fā)電機不遺漏孤島狀況。可以將變化量選擇為高于恰好提供安全裕度所需要的變化量。最大變化量可以由監(jiān)管局來限制。

雖然由分布式發(fā)電機產(chǎn)生的電流變化量對于某一制造商是固定的，但是對這些變化量的電網(wǎng)響應(yīng)依賴于由分布式發(fā)電機認定的電網(wǎng)阻抗。從而，電網(wǎng)響應(yīng)對于不同阻抗(或不同位置)是不同的。因此，通過主動方法產(chǎn)生的擾動不可能對于所有位置和所有操作狀況是最優(yōu)的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種方法以及一種用于實現(xiàn)該方法的設(shè)備以便克服以上問題。通過以獨立權(quán)利要求中陳述的內(nèi)容為特征的方法和設(shè)備來實現(xiàn)本發(fā)明的目的。在從屬權(quán)利要求中公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。

本發(fā)明基于針對電網(wǎng)阻抗的不同值自適應(yīng)調(diào)節(jié)對電網(wǎng)所引入的變化量的思想。可以基于估計的電網(wǎng)阻抗來調(diào)節(jié)變化量。也可以調(diào)節(jié)與電網(wǎng)響應(yīng)進行比較的閾值。

所公開的針對電網(wǎng)阻抗的不同值進行的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能夠幫助減小由潛在大電力變化量引起的對電力質(zhì)量的影響。對連接至同一饋電線的其他分布式發(fā)電機的影響也可以減小，從而使由于潛在大電網(wǎng)電壓變化量引起的超過這些分布式發(fā)電機的噪擾(nuisance)跳閘限值(這樣的限值：在此限值，網(wǎng)絡(luò)中的小擾動比如負載的連接/斷開會引起分布式發(fā)電機的故障事件)的風險最小化。

附圖說明

以下將參照附圖通過優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行更詳細的描述，附圖中：

圖1a和1b示出了分布式網(wǎng)絡(luò)的并網(wǎng)模式與孤島模式之間的主要差異；

圖2示出了電壓、阻抗與電流之間的關(guān)系；

圖3示出了分布式發(fā)電機連接至市電網(wǎng)的實施例；以及

圖4示出了使用電網(wǎng)阻抗的值來計算需要注入到電網(wǎng)連接點以檢測孤島的恰當變化量的實施例。

具體實施方式