[发明专利]一种基于并网点电压特征频率的孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明属于分布式电源系统防孤岛保护技术领域，特别涉及一种基于并网点电压特征频率的孤岛检测方法。

背景技术

随着新能源的快速发展，分布式电源在电网中所占的比例越来越高，分布式发电有着巨大的发展前景。但是，分布式发电系统并网运行时处于孤岛状态会对设备造成损坏，影响电力系统的安全稳定运行，严重时甚至可能威胁到线路检修人员的人身安全，因此，研究适用于分布式系统的孤岛检测技术具有重要意义。

以双馈风机作为电源的分布式系统并网结构如图2所示，正常运行时，开关1，开关2和开关3均闭合，双馈风机定子直接挂接电网，转子经过交-直-交变流器与电网相连。当开关1断开时，失去了与电网的联系，双馈风机与本地负荷形成了孤岛运行，虚线框中所示为开关1断开时形成的孤岛系统。常规的基于逆变器端的孤岛检测法适用于通过逆变器与电网直接相接的分布式电源，孤岛保护装置均配置在逆变器中，一般是通过检测逆变器输出端电压的幅值和频率来判断是否发生了孤岛效应，一旦检测到电网电压、频率超过正常的范围时，即判断为孤岛发生，保护电路就将并网逆变器切离电网，也就同时切除了分布式电源。与逆变器型分布式电源直接通过逆变器与电网相连不同，双馈风机转子与定子均接电网，转子是经变流器与电网相连，而定子直接与电网相连，且变流器的主要作用是调节转子励磁电流的，若也在双馈风机的变流器中配置孤岛保护，当检测到逆变器输出电压的幅值、频率超过正常的范围时，保护电 路能将并网变流器切离电网却不能真正将双馈风机切除，双馈风机定子仍与电网相连，孤岛系统依然存在，安全问题得不到解决。

常规的逆变器式孤岛检测方法并不适用于以双馈风机作为电源的分布式系统；由于目前双馈风机为一种主流分布式电源，应用十分广泛，所以亟需探究能够适用于以双馈风机做为电源的分布式并网系统的孤岛检测方法；因此，本发明提出一种基于并网点电压特征频率的孤岛检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于并网点电压特征频率的孤岛检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在以双馈风机为电源的分布式并网系统中，检测双馈风机并网点电压的频率f_pcc；

2)判断检测到的双馈风机并网点电压的频率f_pcc是否为工频f，若双馈风机并网点电压的频率f_pcc为工频f或者近似工频f时，进行步骤3)；否则，进行步骤4)；

3)检测并网点电流突变量ΔI与阈值kI_n满足ΔI≥kI_n，I_n为额定负荷电流，k＝0.05～0.1时，通过软开关启动转子侧控制策略的切换，将双闭环控制中的转差角速度ω_s设为固定值，改变励磁电流频率f_s，进行步骤4)；若ΔI<kI_n，返回步骤1)；

4)延时0.5s后，重新检测双馈风机并网点电压的频率f_pcc，持续检测1s，判断检测到的双馈风机并网点电压的频率f_pcc是否为一个固定不变的非工频值，如果是，进行步骤5)；否则，对于同步速运行的情况，需先恢复转子侧控制策略再返回步骤1)；对于非同步速运行的情况，则直接返回步骤1)；

5)孤岛保护动作，保证孤岛能在2s内顺利切除。

所述双馈风机并网点电压的频率f_pcc的检测装置为单独配置，不再集成于逆变器中，根据本地电气量信息进行孤岛检测。

本发明的有益效果是针对常规的逆变器式孤岛检测方法不适用于以双馈风机作为电源的分布式系统的现状，提出了一种基于并网点电压特征频率的孤岛检测方法，通过独立的孤岛检测装置检测并网点电压的频率，一旦发现并网点电压频率变为一个固定不变的非工频值时就可以判断发生了孤岛，且通过增加并网点电流突变量辅助判据启动转子侧控制策略的切换，改变励磁电流频率，有效消除了双馈风机在同步速运行时的检测盲区，不会受到负荷波动或短路故障的影响，鲁棒性好，可以实现快速有效的孤岛检测功能，具有工程实际意义。

附图说明

图1为基于并网点电压特征频率的孤岛检测方法流程图。

图2为以双馈风机作为电源的分布式系统并网结构图。

图3为双馈风机在非同步速运行时孤岛前后的并网点电压频率仿真结果。

图4为双馈风机在同步速运行时负荷波动前后和孤岛前后的并网点电压频率仿真结果。