[实用新型]基于工频载波的分布式发电孤岛检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于工频载波的分布式发电孤岛检测系统及其检测方法，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

所谓孤岛是指当电网因事故或停电维修时，用户端分布式发电系统未将自身切离所并网的电网，而形成分布发电和周围的负载组成的一个自给供电的系统。孤岛包括计划孤岛与非计划孤岛，其中计划孤岛在主网断电后分布式发电可以继续运行，对一部分重要负载供电，而非计划孤岛则必须在主网断电后，停止向负载供电。孤岛检测是解决分布式发电“并网难”的关键技术问题之一，其检测的准确性是分布式发电并网运行和孤岛运行两种状态平滑切换的前提，是微电网能量管理系统实现的基本条件。

目前，孤岛检测主要有基于本地电气量特征(这些电气量包括频率、电压、谐波、阻抗等)的本地检测方法和基于通信技术的远程检测两种方法。其中，本地检测又分为被动检测和主动检测方法。被动检测方法在分布式发电和存在不可避免的检测盲区，而主动检测方法存在可靠性和干扰问题，两者综合又会拉高检测成本。基于通信的孤岛检测，必须监控配网上开关的通断状态，实时监测跳闸信号，这种方法依赖于通信网的支撑，通信网建设成本也是一个关键障碍，同时配电网拓扑的随机变化也是基于通信孤岛检测的一个难点。

ZL200810034105.3，基于M序列调制和方差判断的并网主动式孤岛检测系统和方法，根据并网时，由于并网公用连接点电压受控于电网，随机性小，所获得的随机序列方差值很小，而孤岛时，并网公用连接点电压受控于逆变器输出，而逆变器输出受数字信号处理器调制具有随机信号的特点，因此方差值将大大增大。主要缺点是存在孤岛检测盲区。

ZL201010109828.2，施加脉冲电流干扰的频率偏移孤岛检测方法，该方法能加快故障检测速度，缩小检测盲区，对电网的影响较小。其主要缺点是存在孤岛检测盲区。并且对电网造成一定干扰。

ZL 201010210918.0，基于阻抗测量的分布式电源孤岛检测方法，该原理利用了分布式发电并网状态与孤网状态下，系统等效阻抗将出现极大变化的特点，在并网联络点注入高频电压信号，通过测量电压变化，反映阻抗变化，就可以判断出系统当前是否与大电网相连。但由于电网阻抗时变特征明显，实现难度较大。

随着智能电网建设的推进，配用电网中预计会有大量的分布式电源接入需求，未来分布式发电和微电网将在国内普及应用。

发明内容

本发明的目的在于：为了应对分布式电源在中低压配电网中的接入需求，提供一种高效实用的分布式发电孤岛检测方法。为电力系统自动化、智能配用电发展解决一些关键的技术问题。

为实现上述目的，本发明依据我国配电网的基本特征，采用工频载波技术实现分布式发电及微电网中的孤岛检测，系统中涉及到的装置有工频载波信号生成装置和工频载波信号检测装置。本发明为分布式发电并网及微电网中的孤岛信号检测、反孤岛保护提供了一种有效的方法，在分布式发电在配电网中渗透率高的情况下应用具有非常高的技术经济性能。

本发明提出的一种基于工频载波的分布式发电孤岛检测系统，该系统包括工频载波信号生成装置、工频载波信号检测装置、信号耦合变压器、变电站母线、分布式发电电源和安全隔离断路器，所述工频载波信号生成装置内置有电压电流监测电路，工频载波信号生成装置通过三相四线的四根电力电缆与信号耦合变压器相连，信号耦合变压器通过三根电力电缆与变电站母线相连，变电站母线通过馈线与10kV/400V变压器和安全隔离断路器相连接，所述工频载波信号检测装置安装在安全隔离断路器和分布式发电电源之间，所述工频载波信号检测装置内置有硬件信号合成电路，工频载波信号检测装置通过三相四线的四根电力电缆连接到低压电网上以检测信号。

其中，所述工频载波信号生成装置通过A相、B相、C相火线和N中线接到信号耦合变压器上。

其中，所述工频载波信号检测装置通过A相、B相、C相火线和N中线接到低压电网上，或者通过A相、B相、C相火线中一相和N中线接到低压电网上。

其中，所述信号耦合变压器的高压侧通过三个高压熔断器与变电站母线相连接，信号耦合变压器的低压侧通过三个塑壳断路器与工频载波信号生成装置相连接，所述工频载波信号生成装置通过通信接口与远程控制系统进行信息交换。

其中，所述硬件信号合成电路包括电压互感器、硬件加法器以及由电容和电阻构成的全桥滤波电路。

其中，所述电压互感器采用3个，分别为用于完成信号强弱变换的第一电压互感器第二电压互感器和第三电压互感器，第一电压互感器和第二电压互感器的变比相同，第三电压互感器的变比为第一电压互感器变比的1.732倍。