[发明专利]一种基于虚拟电感的正反馈孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明属于发电系统技术领域，涉及一种分布式并网发电系统，尤其涉及一种基于虚拟电感的正反馈孤岛检测方法。

背景技术

目前，全世界大部分的电力负荷是由大电网提供的。但是随着人们对电能质量和供电可靠性的要求越来越高，大型电网也逐渐凸现出其脆弱的一面。尤其近些年来世界范围内接连发生几次大面积停电事故，其缺陷充分暴露出来。

（1）在大规模电网互联的模式中，其任何一点发生故障所产生的扰动，就会对整个电网产生巨大影响，甚至会导致整个电网的崩溃，造成灾难性后果。

（2）由于大电网惯性很大，不能灵活的跟踪电力负荷变化。

（3）对于偏远地区不能进行理想的供电。例如：某些地区离电力系统较远，而且人口稀少，但是要建设配电系统投资较大，成本很高。或者一些地区自然条件恶劣，根本无法架设线路。

另一方面，随着一次能源的枯竭，环境的恶化，人们越来越关注生态环境的保护和可再生新能源的发展。这样，促使了分布式发电技术成为了新的研究热点。

但是，分布式并网发电在满足人们用电需求的同时，也给电网带来了诸多安全隐患与事故，其中由孤岛所引起的安全问题也尤为突出。所谓孤岛效应，就是指当电网由于某种原因中断供电时，光伏并网发电系统仍然向周围的负载供电，从而形成—个电力公司无法控制的自给供电的孤岛（见图1）。这样，孤岛一旦形成后，就会对电力设备和人员造成巨大危害，所以要避免孤岛效应的产生。国内外相关组织已经规定，并网发电系统必须具备孤岛检测能力。因此，已成为分布式并网发电系统不可缺少的关键环节。

目前，基本的孤岛检测方法有两大类：主动孤岛检测和被动孤岛检测。被动孤岛检测方法主要是通过观察公共耦合点（PCC）处得电压、频率以及相位的变化来判断有无孤岛产生。但这种方法有很大的局限性，即此法只能检测当分布式电源的输出功率与孤岛负载需求相差很大时，PCC点处得电压。频率和相位变化。如果分布式电源的输出功率与孤岛负载需求相差不大时，用此法检测，将会出现检测盲区（NDZ）。主动检测法则是通过在逆变器的控制信号中加入很小的电压、电流或相位扰动信号，并网运行时，由于受到大电网钳制，扰动信号作用很小：而当孤岛发生后，扰动信号所产生的作用就会很明显，然后通过检测PCC点的系统响应，来判断有无孤岛发生。由于主动扰动法打破了分布式发电系统输出与负荷之间的平衡关系，检测盲区很小，从而弥补了被动检测方法的不足。因而，主动检测法在分布式发电并网发电系统中得到了广泛应用。主动检测法主要有三类：幅值偏移法，频率偏移法和相位偏移法。常用的有：Sandia电压偏移法（SVS）、主动移频法（AFD）以及转差频率漂移法（SMS）。Sandia电压偏移法（SVS）就是对PCC点电压幅值引入正反馈，孤岛发生时，利用PCC点电压微小的变化引起并网逆变器输出电流的剧变，从而又导致PCC点电压发生变化，这样一直循环下去直至PCC点电压超出检测门槛值，孤岛被检测出来。但是，这种算法复杂，不易于工程实现。主动移频法（AFD）和Sandia频率偏移法（SFS）都是通过改变逆变器输出电流的角频率对PCC点电压频率产生扰动，并网运行时电压保持在工频稳定，而孤岛运行时PCC点电压受逆变器输出电流频率的影响发生变化，超出门槛时，则认为产生了孤岛。但是，主动频移法的缺点显而易见：当主动移频（AFD）造成的相位差恰好与负载的阻抗角在工频或工频附近时相等时，孤岛将不能被检测出。并且，在多DG的情况下，一定要使逆变器的频率偏移方向一致，否则会相互影响，导致检测失败。而转差频率法（SMS）也需要对逆变器输出电流的相位不停地进行修正，因此对电能质量的影响较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于虚拟电感的正反馈孤岛检测算法以保证在孤岛发生时有效、快速地检测出孤岛现象，并能有效避免由于逆变器输出功率与负载功率发生匹配时所造成的检测盲区。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种基于虚拟电感的正反馈孤岛检测方法，利用关系式来扩大误差信号产生的作用，并以正反馈的形式对并网逆变器的输出电流进行扰动，以达到孤岛检测的目的；式中i代表对输出电流的扰动电流信号，u代表误差电压信号，L为电感值，t为时间。

进一步的，以上方法以下步骤：

1）通过电压提取器提取负荷端电压，记为U,通过电流提取器提取负荷端电流，记为I；