[发明专利]基于电压频率和测量阻抗结合的逆变器扰动式孤岛检测法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统分析技术领域，特别是涉及一种基于电压频率和测量阻抗结合的逆变器扰动式孤岛检测法。

背景技术

在世界范围内，常规化石能源日趋枯竭，同时环境污染问题日益引起人们的关注，因此，各国政府越来越重视可再生能源的发展。光伏系统等分布式电源越来越多的接入配电网，随着分布式电源容量的逐步增大，配电系统从一个功率单向流动的辐射式网络变为一个功率能双向流动的多电源和电网互联的复杂网络。由此出现了分布式发电并网保护的问题，孤岛保护就是其中之一。

分布式光伏系统的孤岛运行是指电网由于电气故障、人为原因或者自然因素等原因中断供电时，光伏系统未能检测出停电状态并脱离电网，继续向就近系统输送电能，和本地负载一同形成的一个不受公共电网控制的自给的供电孤岛。在分布式光伏发电系统处于孤岛运行状态时，会影响电能质量甚至损坏电气设备、孤岛运行线路继续带电会影响故障电弧熄灭，使得重合闸失败、严重时会危及维护人员的人身安全。因此，无论是从安全方面还是从可靠性方面考虑，非计划的孤岛运行状态都是不允许的，应该及时有效地检测出孤岛运行状态，并将光伏逆变器从系统公共耦合点(PointofCommonCoupling,PCC)处断开，即孤岛保护。

孤岛检测方法根据工作原理又分为远程式方法、主动式方法与被动式方法。其中，被动检测法分析孤岛后由于分布式电源出力与就近负荷不匹配造成保护安装处的电气量变化，这类方法实现简单，但在分布式电源出力与就近负荷近似匹配时存在检测盲区；主动检测法通常利用逆变器向系统注入扰动，测量系统孤岛前后响应变化，能减小或消除检测盲区，但会影响系统电能质量。

目前经逆变器入网分布式电源孤岛检测的主要研究方向是主动式检测法，以减小或消除检测盲区。然而，随着系统向多样时变负荷、多逆变器并网发展，主动法中各逆变器的扰动信号相互作用导致孤岛检测失败，因此需要进行针对传统基于逆变器扰动的主动式检测法失效问题的孤岛检测法的研究。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采取的技术方案为如下：

一种基于电压频率和测量阻抗结合的逆变器扰动式孤岛检测法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、分析孤岛前后频率无功关系；

步骤2、控制设置频率-无功反馈法的逆变器，系统的无功功率扰动选取公共耦合点电压频率f_a和电网额定频率f_g之差，为了使得较小的频率变化获得足够的无功扰动以提高检测速度，在扰动量中增加了频率的反馈，加入一个反馈系数k，则逆变器输出的无功功率Q_inv=k(f_a-f_g)；

步骤3、若各逆变器输出的无功功率之和∑Q_inv≠0，则根据并网逆变器的电压频率超出正常运行的限制，检测出孤岛运行状态，若电压频率未超出正常运行的限制则系统未处于孤岛运行状态；若各逆变器输出的无功功率之和∑Q_inv＝0，则根据并网逆变器的电压频率超出是否正常运行的限制来检测是否出现孤岛运行状态的检测方法失效，执行步骤4；

步骤4、在系统公共耦合点处集中注入一个电压源信号，该信号为单一频率信号，注入方式为三相注入，采集系统公共耦合点处测得的注入电压和电流响应的数据，经数据处理后，算得系统公共耦合点处的测量阻抗；通常电网的阻抗Z_Gird远小于分布式电源的阻抗Z_DG和负荷的阻抗Z_load，

Z_Grid＜＜Z_DG，Z_Grid＜＜Z_load