[發明專利]孤島檢測方法和裝置及孤島處理系統

有效

• 申請號: 201410546868.1
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104237712A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 鄭濤;袁飛;王增平;王燕萍;朱時雨;劉逸辰
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;H02J3/38
• 代理公司: 北京麟保德和知識產權代理事務所(普通合伙) 11428
• 代理人: 韓建功

技術領域

本發明涉及電力系統設備領域，特別涉及一種電力系統故障診斷及處理技術。

背景技術

孤島是指當分布式電源(Distributed?Generation,DG)系統與電網脫離時，分布式電源DG系統仍然向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，計劃性孤島是指在構建電網之初就已經預料到可能發生的孤島，并且已為其配備了相應的穩定運行措施；非計劃性孤島是指在電網構建之初沒有預料到的孤島，并未配備任何防護措施。在電力系統中，非計劃性的孤島是不允許出現的，因為非計劃性孤島一旦出現，會造成很大的危害，首先，由于孤島系統內缺少穩壓裝置，無法保證孤島內的電能質量，會對孤島內的負載造成損害；其次，非計劃性孤島會使原本不應該帶電的線路帶電，危害檢修人員的安全；第三，如果孤島內的電流與電網不同步，再次接入電網的時候會產生沖擊電流，影響電力系統的穩定運行。孤島檢測可以獲知分布式電源DG系統是否發生孤島，因此對于分布式電源DG系統電網的安全穩定運行是非常重要的。

目前的孤島檢測方法主要有開關狀態檢測法、被動法和主動法，開關狀態檢測法是利用通信方法，在公共連接點(Point?of?Common?Coupling，PCC)開關斷開形成孤島的時候向分布式電源DG系統發送信號，使其停止運行。這種方法的優點在于檢測效率高，對正常運行的電能質量沒有影響，缺點在于成本過高。被動法是指利用孤島發生時分布式電源DG系統內的電氣量的變化進行孤島檢測，主要有過/欠頻率法，過/欠電壓法，相位跳變法等，這種方法的優點在于對正常運行時的電能質量沒有影響，缺點在于檢測盲區較大。主動法是指主動地向分布式電源DG系統內注入擾動，根據擾動產生的影響，進行孤島檢測，當并網運行時，擾動產生的影響會被大電網稀釋，檢測不到電氣量的變化，當孤島運行時，由于注入擾動得原因，孤島系統內的電氣量會迅速發生變化，根據這些變化就可以檢測出孤島，主動法主要包括主動移頻法(Active?Frequency?Drift，AFD)，帶正反饋的主動移頻法(active?frequency?drift?with?positive?feedback，AFDPF)，滑模頻率偏移法(Slip-Mode?Frequency?Shift，SMS)，有功(無功)功率擾動法，阻抗法等，主動法的優點在于檢測效率較高，盲區較小，缺點在于正常運行時的對電能質量的影響較大。

主動頻率偏移法(AFD)是一種常用的主動法，它利用輸出電流的輕微畸變，導致孤島后電壓頻率發生變化，利用電壓頻率變化形成正反饋，迅速檢測出孤島。

利用主動頻率偏移法AFD，當分布式電源DG系統并網運行的時候，擾動被大電網稀釋，PCC點電壓保持不變，頻率變化量也不變，其對電能質量的影響很小，當分布式電源DG系統孤島運行的時候，頻率變化量發生變化，主動頻率偏移法AFD使得電壓的頻率越來越大，直到檢測出孤島。

主動頻率偏移法AFD雖然加快了孤島檢測的速度，但是該方法存在盲區：當本地負載為阻容性時，主動頻率偏移法AFD可能無法使DG系統的電壓頻率發生變化，因此無法形成正反饋，逆變器會繼續保持電流輸出不變，這時孤島是無法檢測出來的，因此存在風險。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供無盲區的孤島檢測手段，無論本地負載為何種狀況，均能快速檢測出孤島，保證系統的穩定性。

為了實現上述目的，本發明提出了一種孤島檢測方法、孤島檢測裝置及孤島處理系統，技術方案具體如下：

一種孤島檢測方法，包括以下步驟：

A、向分布式電源系統內注入正擾動；

B、檢測公共連接點的電壓頻率，獲取電壓頻率的改變量Δf；

C、判斷本地負載的特性，當本地負載特性為阻容性時，將擾動轉向為負擾動，否則維持正擾動；

D、當電壓頻率超出預定閾值時，確定為分布式電源系統成為孤島。

其中，所述步驟A中向分布式電源系統內注入正擾動的步驟包括：使得逆變器的輸出電流與公共連接點的電壓同相位，但頻率大于公共連接點的電壓，在每一半周逆變器的輸出電流過零，公共連接點的電壓沒過零的時候將所述逆變器的輸出電流保持為零，其中所述半周內保持輸出電流為零的角度為θ_AFD，保持輸出電流為零的時間為T_z，截斷系數cf為其中T為系統周期。

而所述步驟C中判斷本地負載的特性的方法為：

如果某一周期內電壓頻率改變量其中f_n為系統額定頻率，則判斷本地負載特性為阻容性。