[发明专利]一种主被动结合的混合型孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种主被动结合的混合型孤岛检测方法，属于分布式发电系统并网的孤岛保护领域。

背景技术

“孤岛”是指公共电网停止供电后，由于分布式发电(DG)的存在(与电网相连并输送电能)，使电网停电区的部分线路仍维持带电状态，形成自给电力供应的孤岛。非计划孤岛运行可能会对用户和配电设备造成十分严重的损害，因此光伏发电及其它分布式发电系统接入公共电网时，孤岛检测是其必备的重要功能。目前国内外研究的孤岛检测方法主要包括两类：本地孤岛检测法和基于远程通讯的孤岛检测法。基于远程通信的方法主要利用通信手段，或者检测断路器的开端状态，或者在电网侧发出载波信号，而安装在DG侧的接收器将根据这些信号的变化来确定是否发生了孤岛。

本地孤岛检测法即为基于逆变器的检测方法，主要分为两类：被动式检测方法：即通过检测孤岛形成前后公共耦合点(PCC)的电气量发生的变化来检测。包括分布式发电系统一般都具备的过/欠电压保护(O/UVP)及过/欠频率保护(O/UFP)。但被动式检测存在检测盲区大的缺点。主动式检测方法：包括主动频率偏移法、Sandia频率偏移法、滑膜频率偏移法及Sandia电压偏移法等多种方法。这类方法通过对分布式电源的输出注入一个扰动，监测系统响应的变化量来判断孤岛是否发生。主动式方法与被动式相比，盲区可以极大地减小甚至消除，但会对电网的电能质量产生影响。在此情况下，需要研究一种既无盲区又能减小对电能质量的影响的检测方法。

发明内容

发明目的：本发明提出一种主被动结合的混合型孤岛检测方法，改善被动型方法盲区大的缺点，降低检测方法对电能质量的影响。

技术方案：本发明采用的技术方案为一种主被动结合的混合型孤岛检测方法，包括以下步骤：

检测已并网DG系统的输出电压U_DG和电流I_DG，计算DG系统输出有功功率P；

计算公共耦合点电压的有效值U、流入负载的电流有效值I_load，以及两者之间的相位差Δθ；

计算负载吸收的有功功率P+ΔP和无功功率ΔQ，其中ΔP为电网供应的有功功率；

计算公共耦合点的电压幅度V和频率值f，将该电压幅度V和频率值f分别与规定的电压阀值和频率阀值比较，判断系统是否处于O/UVP以及O/UFP的盲区内，O/UVP的盲区判据为：

式中：V_max为电压阀值的上限，V_min为电压阀值的下限，

O/UFP的盲区判据为：

其中：为负载RLC的品质因数，f_min为频率阀值的下限，f_max为频率阀值的上限；

若判断处于上述两个盲区内，则采用SFS检测法进行孤岛检测，若判断至多处于上述一个盲区内，则采用O/UVP或O/UFP进行孤岛检测。

优选地，所述O/UVP的盲区判据为：

优选地，所述O/UFP的盲区判据为：

优选地，对信号进行采样，得到离散时间信号：

U(n)＝u(n·Δt),(n＝0,1,2,…,N₁-1)

I(n)＝i(n·Δt),(n＝0,1,2,…,N₁-1)

通过数值积分得到PCC点电压的有效值U，流入负载电流的有效值I_load：

其中N为正整数。

优选地，负载消耗的有功功率P+ΔP的计算式为：P+ΔP＝P_load＝UI_loadcosΔθ；无功功率ΔQ的计算式为：ΔQ＝Q_load＝UI_loadsinΔθ。

优选地，当切换到SFS检测方法，即通过并网的DG系统向电网注入略有变形的电流，以正反馈的方式促使频率形成连续改变的趋势。由并网运行的时候，频率是固定不变的，孤岛运行的时候，电压频率偏移，成功检测出孤岛。

有益效果：本发明通过采集数据计算DG系统输出有功功率P，负载消耗有功功率P+ΔP和无功功率ΔQ，由被动型盲区判据选择检测方法，在盲区判据内，采用无盲区的SFS检测方法；在盲区外，采用过/欠压和过/欠频装置检测方法，能改善被动型方法盲区大的缺点，实现无盲区检测；且由于实际运行中本地负载处于被动型盲区内的可能性小，能极大地降低检测方法对电能质量的影响。