[發(fā)明專利]一種微電網(wǎng)孤島檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210319516.3
• 申請(qǐng)日: 2012-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN102841279A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李永麗;陳曉龍;付貴賓;李中洲;李盛偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00;H02J3/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)微電網(wǎng)保護(hù)與控制領(lǐng)域，涉及一種微電網(wǎng)孤島檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

微電網(wǎng)孤島檢測(cè)是微電網(wǎng)由非計(jì)劃孤島轉(zhuǎn)變?yōu)楣聧u運(yùn)行的前提，并對(duì)改變微電網(wǎng)內(nèi)的控制策略和保護(hù)配置有著重要作用。對(duì)于可能發(fā)生的孤島效應(yīng)，美國(guó)電氣電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不再具體要求所使用的孤島檢測(cè)方法，而是著眼于孤島檢測(cè)方法在孤島檢測(cè)過(guò)程中的性能指標(biāo)，從而引導(dǎo)了孤島檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)。現(xiàn)有的孤島檢測(cè)方法可以分為被動(dòng)檢測(cè)法、主動(dòng)檢測(cè)法和開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)法三大類。其中，被動(dòng)檢測(cè)法不會(huì)對(duì)系統(tǒng)電能質(zhì)量造成影響，但是當(dāng)非計(jì)劃孤島發(fā)生時(shí)，若分布式電源（DG）的輸出功率和負(fù)載消耗的電能相差不大，則公共耦合點(diǎn)（PCC）處電壓、頻率等在允許變化范圍之內(nèi)，該方法將無(wú)法檢測(cè)孤島，具有較大檢測(cè)盲區(qū)，通常與主動(dòng)檢測(cè)法結(jié)合運(yùn)用。主動(dòng)檢測(cè)法通過(guò)在逆變型DG的控制信號(hào)中引入擾動(dòng)信號(hào)，并監(jiān)測(cè)PCC處電壓、頻率等電氣量的響應(yīng)，來(lái)判斷非計(jì)劃孤島是否發(fā)生，該方法減小了檢測(cè)盲區(qū)，但同時(shí)也對(duì)電能質(zhì)量造成了一定影響。另外，當(dāng)主動(dòng)檢測(cè)法應(yīng)用于多個(gè)DG時(shí)，若擾動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生的系統(tǒng)響應(yīng)不同步，則會(huì)降低方法的有效性。開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)法是通過(guò)檢測(cè)配電網(wǎng)側(cè)斷路器的開斷狀態(tài)，并基于通訊技術(shù)將此信號(hào)發(fā)送給DG來(lái)判斷微電網(wǎng)的運(yùn)行模式，該方法不存在檢測(cè)盲區(qū)，也不影響電能質(zhì)量，但是實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)性差。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)逆變型分布式電源（IBDG）輸出無(wú)功功率的控制，提出了一種能夠快速實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)孤島檢測(cè)的新方案，該方案沒有檢測(cè)盲區(qū)，在多個(gè)IBDG的情況下依然能夠保證孤島檢測(cè)的有效性，并且當(dāng)微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)IBDG的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，能夠改善系統(tǒng)電壓質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種能夠快速實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)孤島檢測(cè)方法，該方法沒有檢測(cè)盲區(qū)，在多個(gè)IBDG的情況下依然能夠保證孤島檢測(cè)的有效性，并且當(dāng)微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)IBDG的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，能夠改善系統(tǒng)電壓質(zhì)量。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是：通過(guò)采取恰當(dāng)?shù)腎BDG無(wú)功控制策略，當(dāng)微電網(wǎng)發(fā)生非計(jì)劃孤島時(shí)，無(wú)功和有功的不匹配共同造成PCC處頻率向著同一方向持續(xù)偏移，直至超出門檻值，從而實(shí)現(xiàn)快速孤島檢測(cè)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種微電網(wǎng)孤島檢測(cè)方法，用于采用PQ解耦控制策略的逆變型分布式電源IBDG，該方法在實(shí)時(shí)測(cè)量公共耦合點(diǎn)PCC處電壓有效值U_PCC及負(fù)載無(wú)功功率Q_load的基礎(chǔ)上，通過(guò)比較U_PCC和正常情況下電壓有效值U_N的大小情況，采取相應(yīng)的IBDG無(wú)功控制策略，若U_PCC大于或等于U_N，則設(shè)置IBDG輸出的無(wú)功功率為否則，若U_PCC小于U_N，則設(shè)置IBDG輸出的無(wú)功功率為式中f為PCC處電壓頻率，k₁和k₂為無(wú)功控制策略中的可調(diào)變量；

在進(jìn)行孤島判斷時(shí)，首先預(yù)設(shè)電壓門檻值和頻率門檻值，并將U_PCC與電壓門檻值進(jìn)行比較，若超出門檻值，則直接判定為孤島狀態(tài)，結(jié)束本輪的孤島檢測(cè)；否則，測(cè)量PCC處電壓頻率f，將所測(cè)得的頻率f與頻率門檻值進(jìn)行比較，若超出門檻值，則判定為孤島狀態(tài)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，提出了一種具有改善電壓質(zhì)量能力的微電網(wǎng)快速孤島檢測(cè)方法，該方法所能產(chǎn)生的積極效果是：首先，本發(fā)明同時(shí)考慮了非計(jì)劃孤島發(fā)生時(shí)有功和無(wú)功的不匹配，采用主動(dòng)和被動(dòng)孤島檢測(cè)方法結(jié)合，確保了該方法不存在檢測(cè)盲區(qū)；其次，本發(fā)明根據(jù)孤島時(shí)有功的不匹配而采取恰當(dāng)?shù)腎BDG無(wú)功控制策略，使得頻率偏移方向一致，直至超出允許范圍，因此能夠快速實(shí)現(xiàn)孤島檢測(cè)，以便及時(shí)改變微電網(wǎng)內(nèi)的控制策略和保護(hù)配置；本發(fā)明還可以在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)電壓狀態(tài)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，能夠改善電壓質(zhì)量，并且當(dāng)配電網(wǎng)故障等引起系統(tǒng)電壓降低時(shí)，使得DG具有較強(qiáng)的低電壓穿越能力；最后，本發(fā)明同樣適用于多個(gè)IBDG同時(shí)運(yùn)行的情況，保證了檢測(cè)方法的有效性。

附圖說(shuō)明

圖1為標(biāo)準(zhǔn)孤島測(cè)試系統(tǒng)主電路拓?fù)鋱D；

圖2為逆變型DG（IBDG）的PQ解耦控制框圖；

圖3a為PCC處電壓一定時(shí)負(fù)載無(wú)功與系統(tǒng)頻率的關(guān)系圖；

圖3b為圖3a中在所需研究區(qū)段49.3Hz~50.5Hz處的放大圖；

圖3c為負(fù)載無(wú)功一定時(shí)負(fù)載有功與系統(tǒng)頻率的關(guān)系圖；

圖4a為PCC處電壓大于或等于220伏時(shí)負(fù)載無(wú)功與頻率及IBDG無(wú)功與頻率的關(guān)系圖；