[发明专利]一种基于广域信息的孤岛保护控制新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于广域信息的孤岛保护控制新方法。

背景技术

随着全球能源危机日益严重，环境保护问题日益突出，民众对于环境友好型的清洁能源也越来越青睐。各国在大力发展传统电力的同时，新能源发电技术也取得了长足发展，尤其是风电、光伏等新能源发电已初具规模。而且，当前国家政策扶持建设新能源的力度逐步增大，这为传统电力的规划改造与优化布局提供了发展方向。另外，建设清洁、安全、自愈、经济、优质和互动的含分布式电源的坚强智能电网是电网自动化技术的发展方向和必然趋势。分布式电源既可与配电网并网运行，又能与本地负载构成微网独立孤岛运行，为实现两种运行方式的无缝切换以及降低非计划孤岛对电能质量的影响，DG必须具备孤岛检测的能力。

目前，孤岛保护主要包括基于通信网络的保护与基于本地测量信号的保护两大类，而基于本地测量信号的保护又分为无源保护（被动式保护）与有源保护（主动式保护）。基于通信的保护具有检测速度快，稳定性好，对系统影响小等优点，但对通信依赖程度大，成本高。无源保护通过检测电压、频率与相位等电气量的偏移变化量来判断孤岛发生与否。此种保护简单方便，易于实现，对电能质量无影响，但检测盲区大，判据门槛值难以确定。有源保护通过向系统加入扰动信号，使系统电气量信息偏离正常稳定工作点从而实现孤岛检测。此类保护能减小或消除检测盲区，灵敏度高，但会对电能质量造成一定影响。

目前，国内外研究学者在孤岛保护领域已经取得了丰硕的研究成果。

在被动式孤岛检测方面，《Evaluationofanti-islandingschemesbasedonnon-detectionzoneconcept》提出了通过检测公共耦合点PCC处的电压和频率信息，判定系统是否发生孤岛。孤岛发生时，逆变器输出功率与本地负载的不平衡，从而造成了电压和频率的变化。这一原理正是利用了孤岛发生前后的电气量变化来设定检测门槛值，当电气量变化超过设定的正常阕值，就可检测到孤岛发生。但是，方法本身存在较大的检测盲区，而且检测门槛值不易确定，同时，孤岛检测本身未考虑与分布式电源的低电压穿越问题，以及与重合闸的配合问题等等。

《Overviewofanti-islandingalgorithmsforPVsystems》提出了通过检测并网逆变电源输出电流与PCC处输出电压之间的相位差来判定孤岛发生与否。并网状态正常运行时，由于并网逆变器中锁相环PLL的控制，系统运行在单位功率因数模式下，并网逆变器的输出电流始终与电网电压保持同步运行状态。而一旦电网断开后，PCC处电压由逆变器输出电流和负载阻抗决定，一般DG可视为电流源，其输出电流为频率和相位不变的正弦波。所以，对于非阻性的非线性负载，PCC处电压发生相位发生突变，利用电压和输出电流间的相位差的波动变化可以确定孤岛发生与否。但是，此法的检测判据门槛值难以确定，易受负载类型的影响，而且，方法本身未考虑DG的低电压穿越问题以及与重合闸的配合问题。

《Preventionofislandingingrid-connectedphotovoltaicsystems》提出了一种电压谐波检测法，通过监测检测点电压的总谐波失真度来判定孤岛发生与否。并网运行时，系统阻抗较小，逆变器输出电流谐波主要流入电网，PCC处电压受系统电压牵制，电压谐波含量很小；电网断开后，由于变压器磁滞非线性特性，造成的输出电流在变压器上产生失真电压，逆变器产生的谐波电流流入非线性负载，产生较大的谐波。所以，通过检测PCC输出电压的畸变程度就可判定孤岛发生与否。但是，此法检测盲区大，非线性电气设备的存在影响检测精准度，而且方法本身未考虑DG的低电压穿越问题以及与重合闸的配合问题。

在主动式孤岛检测方面，《AdigitalcontrolledPV-inverterwithgridimpedanceestimationforENSdetection》提出了一种阻抗测量检测法，通过逆变器向电网周期性地注入电流幅值扰动，使其输出功率发生变化，进而使输出电压改变。但是，此法主要适用于单逆变器情况下的检测，而且本身未考虑DG的低电压穿越问题以及与重合闸的配合问题。