[发明专利]一种基于分流原理的孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明属于大规模新能源集中并网的防孤岛保护领域，是一种适用于防孤岛保护的主动式检测方案，特别涉及一种基于分流原理的孤岛检测方法。

背景技术

孤岛是指当分布式发电(DG)系统与大电网脱离时，DG电源仍然为本地负载供电的现象。孤岛分为计划性孤岛和非计划性孤岛。其中，计划性孤岛是指在电网规划时已经考虑到的孤岛情况，并且已经为其配备了安全稳定措施。非计划性孤岛是指在规划系统时未考虑到的孤岛，未配备安全稳定措施。非计划性孤岛一旦出现，会对电力系统的安全稳定运行以及检修人员的安全造成极其严重的威胁。因此，非计划性孤岛是不允许出现的。孤岛检测能够获知DG系统是否发生孤岛，对电力系统的安全稳定运行极其重要。

当前孤岛检测的方法主要分为开关状态检测法，被动检测法和主动检测法三类。开关状态检测法通过通信的方式在孤岛发生后向DG系统传递信号，检测效率较高，但成本过高。被动检测法利用孤岛后DG系统内电气量的变化进行检测，不影响电能质量，但检测效率不高，在孤岛系统内发生功率匹配时难以检测出孤岛，检测盲区比较大。主动检测法通过向系统内注入扰动，利用扰动产生的影响进行检测，检测效率较高，但在系统正常运行时仍注入扰动，会影响电能质量。从上述分析可知，传统的孤岛检测方法并不能兼顾电能质量和检测效率。

目前，电力系统是不允许非计划性孤岛运行的，但是简单地禁止孤岛运行将不利于分布式发电的发展，如果能够对于孤岛效应加以合理利用，即，当孤岛发生时，在不破坏电能质量的情况下高效地检测出孤岛，并且采取相应的策略，使孤岛系统能够继续稳定运行，那么对于发电业主以及用户都会带来很大的经济效益。传统的被动检测法不能高效地检测出孤岛，传统的主动检测法又会破坏孤岛系统的稳定，它们并不能适应现在的发展趋势。本发明结合分布式发电系统运行和控制的特点，根据孤岛发生前后PCC(电网公共连接点)等值阻抗的不同，提出了一种基于分流原理的孤岛检测方法。

发明内容

本发明基于分布式发电系统特殊的控制运行方式，结合分布式发电系统的需求和发展趋势，提出一种新型的基于分流原理的孤岛检测方法。该方法巧妙地利用了孤岛产生前后PCC等值阻抗会发生变化这一特征，将等值阻抗的变化映射为并联支路分得的电流的变化，既能够快速准确地检测出孤岛，又使得检测量的获取更加简单易行。

当DG系统并网运行时，如图1(a)所示，PCC点的等值阻抗为DG系统与大电网并联的等阻抗值，数值较小，在DG系统与大电网脱离而形成孤岛后，如图1(b)所示，PCC点的等值阻抗为DG系统的等值阻抗，数值很大。相对于其它的孤岛检测方法，阻抗检测法的优点在于无盲区，且检测速度快。首先，在孤岛发生以后，如果功率匹配，那么PCC点的电压和频率都不变，但是无论何种情况下，PCC点的等值阻抗都是会变的。其次，对于频率偏移或者功率扰动等主动式孤岛检测法，在发生孤岛后常常需要一段时间使电气量发生变化，而DG系统发生孤岛以后等值阻抗是瞬间变化的，因此使用阻抗法也可以大大减小孤岛的检测时间。另外，类似频率偏移法和有功/无功扰动法这样的孤岛检测方法，通过注入扰动，通过扰动的变化进行孤岛检测，在检测出孤岛的同时，DG系统已经无法稳定运行，这样将不利于对孤岛加以利用，而使用阻抗法，并不需要破坏DG系统的稳定性。

由上述分析可知，如果使用PCC点的等值阻抗的变化作为判断孤岛的依据，可以快速检测出孤岛，并且不存在检测盲区，也不需要强行改变孤岛系统的电气量，有利于对孤岛进行利用。但是直接测量PCC点的等值阻抗是非常困难的，传统的基于逆变器谐波注入的阻抗法不仅在实现上较为困难，而且在多逆变器并联运行时会互相影响，降低检测效率。本发明利用分流原理，将PCC点等值阻抗的变化映射为支路中电流的变化，通过测量支路电流的变化进行孤岛检测，从而能够快速准确地检测出孤岛。

分流原理如图2所示，对于两个并联的阻抗Z₁和Z₂，当它们与电流源相连时，注入恒定电流I，流过两个支路的电流将根据阻抗Z₁和Z₂的大小进行分配，流过Z₁的电流为：