[發明專利]一種大規模分布式電源并網孤島檢測方法

在審

• 申請號: 201611187729.X
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106610465A
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 李洋;戈陽陽;黃旭;朱鈺;馬少華;蔡志遠;趙利軍;屈高強;叢培賢;劉芮彤
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;中國電力科學研究院;沈陽工業大學;國網寧夏電力公司經濟技術研究院
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 遼寧沈陽國興知識產權代理有限公司21100
• 代理人: 何學軍

所屬技術領域

本發明涉及電力系統的技術領域，尤其涉及一種大規模分布式電源并網孤島檢測方法。

背景技術

近年來，以風電為代表的清潔能源迅猛發展，裝機容量逐年增大，隨之而來的集中式清潔能源消納及送出問題也日益突出。含分布式清潔能源的大規模分布式電源以其供電靈活、能夠就地消納等優點成為未來清潔能源的發展方向。大規模分布式電源最主要的特點是能夠在并網/離網不同模式下穩定運行，其中孤島檢測的速度及靈敏度在并網/離網轉換過程中非常重要。大規模分布式電源在不同運行狀態下對于分布式電源的控制策略完全不同，只有準確檢測出孤島狀態，才能及時調整控制策略保證大規模分布式電源穩定運行，因此研究大規模分布式電源孤島檢測技術具有非常重要的意義。

孤島檢測方法一般可分為無源法和有源法。無源檢測方法基本原理為檢測大規模分布式電源的電壓幅值、頻率等電氣量來判斷系統是否發生孤島現象，當孤島情況下大規模分布式電源與負荷匹配時會出現檢測盲區。有源檢測方法通過改變輸出電流的頻率、幅值等方式來實現孤島檢測，該方法在電源與負荷匹配工況下依然有效，但其發出的擾動信號會影響大規模分布式電源整體電能質量。本發明將大規模分布式電源孤島轉換過程中混沌特征參數的變化應用于大規模分布式電源被動孤島檢測，能夠有效避免傳統被動孤島檢測方法由于運行工況變化而造成孤島檢測誤動作的現象。

在孤島工況下，微電網會產生混沌現象，其原因主要來源于2個方面：

1)在并網/孤島轉換過程中，并網點的短路容量會產生較大的變化，導致微電網呈現出混沌特性。

2)微電網中的光伏逆變器電路和儲能中的升壓電路均存在大量的非線性電子元件，導致微電網在孤島過程中呈現混沌特性。

發明內容

本發明提供一種大規模分布式電源并網孤島檢測方法，目的是為了實現大規模分布式電源的并網孤島檢測，并提高被動孤島檢測的準確性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種大規模分布式電源并網孤島檢測方法，將混沌特性及Lyapunov指數引入分布式電源并網孤島檢測中，在測試過程中，全程記錄分布式電源的Lyapunov指數以便于對分布式電源進行準確可靠的孤島檢測。

所述Lyapunov指數表示用來判斷微電網在并網/孤島轉換過程中是否發生了混沌現象，如果Lyapunov指數大于零，則表征系統發生了混沌現象，反之則認為沒有發生混沌現象。

所述Lyapunov指數提取方法如下：對于一維動力系統x_n+1＝F(x_n)，初始2點經過迭代后究竟是呈現分離狀態還是呈現靠攏狀態，取決于F(x)導數的絕對值|dF/dx|：如果|dF/dx|＞1，則迭代后兩點呈分開狀態；如果|dF/dx|＜1，則迭代后兩點呈靠攏狀態，但在多次迭代過程中，|dF/dx|的值也會不斷變化。為從整體上分辨出相鄰兩狀態分離的情況，必須對時間或者迭代次數取平均值。設平均每次迭代所引起的指數分離中的指數為λ，原來相距為ε的2個點經過n次迭代后，其距離為：

式(1)中：λ為里亞布諾夫指數，n為電壓采樣個數，|dF/dx|為相空間距離；

式中λ具有與初始值選取無關的特性，被稱為原動力系統的李雅普諾夫(Lyapunov)指數，它表征系統在多次迭代中平均每次迭代所引起的指數分離中的指數；如果λ<0，意味相鄰點呈現靠攏狀態，表征系統最終為穩定的不動點和周期運動；如果λ>0，表明相鄰點呈現分離狀態，表征系統運動軌道的局部不穩定；因此，可以將λ>0作為系統混沌行為的判據之一；在n維的離散動力系統中有n個Lyapunov指數，其大小排列為λ1≥λ2...≥λn，最大Lyapunov指數λmax＝λ1，如果λmax大于零則認為系統呈現混沌特性。

所述Lyapunov指數提取方法是采用現場實測方法來進行驗證，其具體測試步驟如下：

1)分布式電源并網，負荷正常運行，儲能系統運行于PQ控制模式，光伏電源未啟動；

2)啟動光伏，并運行至穩定狀態；

3)調整分布式電源負載，保證分布式電源中的負荷與電源基本保持平衡；

4)手動斷開分布式電源并網開關，分布式電源短暫孤島運行后由于沒有調節能力而整體脫網；

5)采用諧波檢測法進行孤島檢測，結果表明在光伏啟動等工況中容易出現誤判現象；