[发明专利]一种基于负载特性的孤岛检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测装置及方法，尤其涉及一种基于负载特性的孤岛检测装置及方法。

背景技术

当电力公司的供电，因故障事故或停电维修而跳脱时，各个用户端的太阳能并网发电系统未能及时检测出停电状态而将自身切离市电网络，而形成由太阳能并网发电系统和周围本地负载形成的一个电力公司无法掌握的自给供电孤岛，并网发电系统与本地负载形成独立运行状态，这种状态就是太阳能并网发电的孤岛效应。孤岛效应不只发生在太阳能并网发电系统中，事实上，只要是分布式并网发电系统都有可能产生孤岛效应问题。

孤岛产生原因可以归结为以下几个方面：

(1)大电网发电系统停止运行导致整个电网停电，但是光伏并网系统仍通过投闸开关连接在大电网上，其输出容量有可能维持向电网供电并超过某一时间段；

(2)大电网或配电网某处线路断开或开关跳闸，造成光伏并网系统与所连接负载(可能包括配电网上的部分负载)形成独立供电系统，并可能进入稳定运行状态；

(3)光伏并网系统投闸开关自主或意外断开，但是并网发电系统与本地网络形成孤岛运行。

在孤岛状态下电力公司就失去对线路电压、频率的控制，进而会带来一系列的安全隐患及事故纠纷：

(1)影响配电系统上保护开关的动作程序；

(2)电网不能控制电力孤岛区域的电压和频率，可能会造成因供电电压和频率不稳使得用户的用电设备损坏；

(3)危害输电线路维修人员的安全；

(4)影响电网手动或自动恢复运行。

因此，电力公司要求并网的分布式发电系统能及时必须及时检测出孤岛并将分布式发电装置与公共电网间的连线断开。在美国电气及电子工程师协会制订的光伏系统并网国际标准IEEE Std.929-2000中是这样定义与电网接口的“无孤岛逆变器(non-islanding inverter)”的：

(1)PV逆变器输出有功功率与负载消耗功率的失配度大于50％；或：本地负载功率因数小于95％时，电网失压后必须在10个周波内停止向电网供电。

(2)有功功率失配度在50％以内且本地负载功率因数大于95％时，逆变器应能在电网失压后2s内停止对电网供电。

上述指标所指的负载对象为品质因数Qf≤2.5的并联谐振负载。

美国、德国、日本等对太阳能发电研究较早的国家从上个世纪末就着手开始制订相关国家标准，并对其不断修改、完善，以规范、引导国内光伏发电产业的发展。如美国制订的光伏系统并网标准美规IEEE1547/IEEE1547.1标准；德国制订的光伏系统并网标准TUV(认证用最新标准DIN VDE 0126-1-1)；澳大利亚制订的光伏系统并网标准澳规AS4777标准；西班牙制订的光伏系统并网标准RD 1663/2000认证；其它国家如加拿大、英国、荷兰等紧随其后，也制定了自己的国家标准，如英国制订的光伏系统并网标准G83/1认证；意大利制订的光伏系统并网标准DK5940认证。在孤岛检测的要求和技术指标上，不同国家相去甚远，如荷兰仅要求进行被动式电压、频率超限检测，德国却细致地规划了主动式检测方法及其测试要求；有的国家认为光伏系统孤岛对继电器的自动重合闸影响不大，因此在标准中允许的检测时间较长(长达5秒)，而有的国家要求较短，如美国标准中规定孤岛检测时间为2秒；从电网电力恢复到逆变器重新并网的最短时间间隔方面的规定也相差甚远，北美要求至少滞后5分钟，德国仅要求滞后20秒。

我国于2005年11月发布相关国家标准，即光伏系统并网的技术要求，该标准分别从2006年1月1日和2006年2月1日起实施。标准中对孤岛检测提出的要求包括：

(1)电网失压时，防孤岛效应保护必须在2s内动作，将光伏系统与电网断开；

(2)应至少采用主动与被动孤岛检测方法各一种。