[發明專利]一種基于分流原理的孤島檢測方法

有效

• 申請號: 201410379820.6
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN104155576B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 鄭濤;袁飛;王燕萍;王增平;劉逸辰
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于大規模新能源集中并網的防孤島保護領域，是一種適用于防孤島保護的主動式檢測方案，特別涉及一種基于分流原理的孤島檢測方法。

背景技術

孤島是指當分布式發電(DG)系統與大電網脫離時，DG電源仍然為本地負載供電的現象。孤島分為計劃性孤島和非計劃性孤島。其中，計劃性孤島是指在電網規劃時已經考慮到的孤島情況，并且已經為其配備了安全穩定措施。非計劃性孤島是指在規劃系統時未考慮到的孤島，未配備安全穩定措施。非計劃性孤島一旦出現，會對電力系統的安全穩定運行以及檢修人員的安全造成極其嚴重的威脅。因此，非計劃性孤島是不允許出現的。孤島檢測能夠獲知DG系統是否發生孤島，對電力系統的安全穩定運行極其重要。

當前孤島檢測的方法主要分為開關狀態檢測法，被動檢測法和主動檢測法三類。開關狀態檢測法通過通信的方式在孤島發生后向DG系統傳遞信號，檢測效率較高，但成本過高。被動檢測法利用孤島后DG系統內電氣量的變化進行檢測，不影響電能質量，但檢測效率不高，在孤島系統內發生功率匹配時難以檢測出孤島，檢測盲區比較大。主動檢測法通過向系統內注入擾動，利用擾動產生的影響進行檢測，檢測效率較高，但在系統正常運行時仍注入擾動，會影響電能質量。從上述分析可知，傳統的孤島檢測方法并不能兼顧電能質量和檢測效率。

目前，電力系統是不允許非計劃性孤島運行的，但是簡單地禁止孤島運行將不利于分布式發電的發展，如果能夠對于孤島效應加以合理利用，即，當孤島發生時，在不破壞電能質量的情況下高效地檢測出孤島，并且采取相應的策略，使孤島系統能夠繼續穩定運行，那么對于發電業主以及用戶都會帶來很大的經濟效益。傳統的被動檢測法不能高效地檢測出孤島，傳統的主動檢測法又會破壞孤島系統的穩定，它們并不能適應現在的發展趨勢。本發明結合分布式發電系統運行和控制的特點，根據孤島發生前后PCC(電網公共連接點)等值阻抗的不同，提出了一種基于分流原理的孤島檢測方法。

發明內容

本發明基于分布式發電系統特殊的控制運行方式，結合分布式發電系統的需求和發展趨勢，提出一種新型的基于分流原理的孤島檢測方法。該方法巧妙地利用了孤島產生前后PCC等值阻抗會發生變化這一特征，將等值阻抗的變化映射為并聯支路分得的電流的變化，既能夠快速準確地檢測出孤島，又使得檢測量的獲取更加簡單易行。

當DG系統并網運行時，如圖1(a)所示，PCC點的等值阻抗為DG系統與大電網并聯的等阻抗值，數值較小，在DG系統與大電網脫離而形成孤島后，如圖1(b)所示，PCC點的等值阻抗為DG系統的等值阻抗，數值很大。相對于其它的孤島檢測方法，阻抗檢測法的優點在于無盲區，且檢測速度快。首先，在孤島發生以后，如果功率匹配，那么PCC點的電壓和頻率都不變，但是無論何種情況下，PCC點的等值阻抗都是會變的。其次，對于頻率偏移或者功率擾動等主動式孤島檢測法，在發生孤島后常常需要一段時間使電氣量發生變化，而DG系統發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時間。另外，類似頻率偏移法和有功/無功擾動法這樣的孤島檢測方法，通過注入擾動，通過擾動的變化進行孤島檢測，在檢測出孤島的同時，DG系統已經無法穩定運行，這樣將不利于對孤島加以利用，而使用阻抗法，并不需要破壞DG系統的穩定性。

由上述分析可知，如果使用PCC點的等值阻抗的變化作為判斷孤島的依據，可以快速檢測出孤島，并且不存在檢測盲區，也不需要強行改變孤島系統的電氣量，有利于對孤島進行利用。但是直接測量PCC點的等值阻抗是非常困難的，傳統的基于逆變器諧波注入的阻抗法不僅在實現上較為困難，而且在多逆變器并聯運行時會互相影響，降低檢測效率。本發明利用分流原理，將PCC點等值阻抗的變化映射為支路中電流的變化，通過測量支路電流的變化進行孤島檢測，從而能夠快速準確地檢測出孤島。

分流原理如圖2所示，對于兩個并聯的阻抗Z₁和Z₂，當它們與電流源相連時，注入恒定電流I，流過兩個支路的電流將根據阻抗Z₁和Z₂的大小進行分配，流過Z₁的電流為：