[发明专利]一种基于谐波阻抗矩阵的风电场防孤岛识别方法及其系统

说明书

本发明涉及一种基于谐波阻抗矩阵的风电场防孤岛识别方法及其系统，通过采集风电场并网点的电压和电流，分析各次谐波阻抗大小，计算谐波阻抗矩阵模值，判断风电场是否发生孤岛，从而实现风电场孤岛保护。利用并网点处电路阻抗在电网断开前后变化对孤岛进行识别。在并网条件下，系统阻抗等效为风电场阻抗与电网阻抗并联。由于主电网接近一个理想电压源，所以系统阻抗很小。孤岛发生后，主电网电路断开，系统阻抗等于电站系统阻抗，其值一般远大于并网时的阻抗，从而识别出孤岛状态。

技术领域

本发明涉及被动式防孤岛方法及系统，具体涉及一种基于谐波阻抗矩阵的风电场防孤岛识别方法及其系统。

背景技术

孤岛现象，是指包含负荷和电源的部分电网，从主网脱离后继续孤立运行的状态。孤岛可分为非计划性孤岛和计划性孤岛。计划性孤岛多应用于配电网，当配电网故障时将其转化为计划性孤岛运行方式，使配电网停电损失最小。同时，计划性孤岛运行可以有效发挥分布式电源的积极作用。因故障跳闸等偶然因素所形成的孤岛，称为非计划孤岛。非计划孤岛运行可能会对电网造成严重的危害，因此必须能够在短时间内检测到孤岛运行状态，并在规定时间内将电源切除。

目前风电场防孤岛保护功能主要依靠光伏逆变器即本地孤岛检测法来实现，并网逆变器通过检测出口电压和电流信号是否超过预定的阈值来判断系统是否发生孤岛，在判别出孤岛状态后就将逆变器退出运行，判别方法主要分为被动式防孤岛方法和主动式防孤岛方法。被动式方法是通过检测公共点的电压或者频率异常来进行孤岛检测，主要包括基于有功功率不平衡的过/欠电压孤岛检测法、基于无功功率不平衡的过/欠频率孤岛检测法、基于相位跳变孤岛检测法和基于电压谐波孤岛检测法，但是在孤岛状态下，若光伏发电和负荷功率失配量较小时，公共点参数变化小，被动检测方法失效，所以被动检测方法存在检测盲区，必须结合其他检测方法。主动式孤岛检测方法是通过向系统注入扰动信号，破坏功率平衡，使得电网参数达到触发水平，以此实现孤岛检测。一般主要有电压幅值偏移到一定数值激发孤岛保护、频率偏移到一定数值激发孤岛保护、估计电网阻抗值间接判断孤岛状态，对应的孤岛检测方法主要包括电压偏移法、频率偏移法、阻抗估算法。主动式孤岛检测方法效率高、检测盲区小，但是会对电网电能质量和暂态响应产生不利影响。

目前针对风电场的防孤岛检测方法主要包括主动式检测法(主动移频法和基于功率扰动的方法等)、被动式检测法(基于有功功率不平衡的过/欠电压法和基于无功功率不平衡的过/欠频率法等)、以及两者相结合的方法，但是实际应用中基本都是针对单台逆变器的场景。对于含多台逆变器的风电场级，由于各逆变器的运行特性不同，如输出功率、电压、电流等以及多台逆变器孤岛识别策略相互影响，此检测方法可能不能正常检测出孤岛或者在正常情况下出现误动作。很多孤岛监测方法在单台逆变器并网条件下性能良好但在多逆变器的条件下其检测效果明显下降，有可能不能正常检测出孤岛或者在正常情况下出现误动作。同时，针对单机的孤岛识别方法在多机并联运行时存在由于不同风电机组采用不同参数而导致孤岛在线识别失效。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种基于谐波阻抗矩阵的风电场防孤岛识别方法及其系统，解决了单机的孤岛识别方法在多机并联运行时存在由于不同风电机组采用不同参数而导致孤岛在线识别失效的问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种风电场防孤岛识别方法，其改进之处在于：

根据采集的风电场并网点的电压和电流，计算对角谐波阻抗矩阵模值；

根据对角谐波阻抗矩阵模值判断风电场是否进入孤岛状态；

当风电场进入孤岛状态，防孤岛保护动作；否则重新采集风电场并网点电压和电流，并计算对角谐波阻抗矩阵模值。

进一步地：根据采集的风电场并网点的电压和电流，计算对角谐波阻抗矩阵模值，包括：

根据预先设定的采样频率实时采集风电场并网点电压和电流；