[发明专利]基于综合阻抗基波分量的孤岛检测方法

说明书

本发明公开了一种基于综合阻抗基波分量的孤岛检测方法，其利用并网逆变器侧综合阻抗基波分量的幅值实现孤岛故障的判别。本发明主要用于电力系统中单PV并网孤岛检测，该方法仅需要采用公共耦合点电流电压，对采样频率要求不高，算法简单，在工程上易于实现；能在不对电能质量产生影响的前提下，快速并且有效地检测出孤岛故障，在并网开关单相以及两相断开情况下依然可以进行判别，可实现孤岛故障的无盲区检测，而且理论完备易于整定。本发明所述的检测方法可以取代现有的被动检测方法中基于阻抗突变量的检测方法，尤其适合于分布电源输出功率接近负载需求的功率。

技术领域

本发明属于新能源并网与控制技术领域，具体来说，是一种利用综合阻抗识别孤岛故障的方法。

背景技术

孤岛效应是指在分布式发电系统中，由于停电维修或者故障事故使得电网无法供电时，各个用户端的分布式并网发电系统未能及时检测出停电状态从而将自身切离市电网络，最终形成由分布电站并网发电系统和其相连的本地负载组成了一个自给供电的孤岛发电系统。

孤岛效应可能会导致故障不能切除，从而导致相应的电气设备造成损害，并干扰电网正常供电系统的自动或者手动恢复。

孤岛效应可能会使一些被认为已经与所有电源断开的线路带电，这会给维修人员或者用户带来触电的危险。因此，快速且有效地检测出孤岛并且将故障切除是很有必要的。

孤岛效应可能会使电压以及频率失去控制，如果分布式发电系统没有调节电压和频率的能力，并且没有电压和频率保护继电器来限制电压和频率的偏移，那么孤岛系统中的电压和频率势必会产生较大的波动，从而对电网和用户设备造成危害。

在从孤岛运行状态变为并网运行状态时，由于重合闸系统当中的分布式发电装置可能与电网不同步从而导致电路断路器装置发生损坏，还可能产生较高的冲击电流，从而危害孤岛系统中的各个设备，甚至导致电网重新跳闸。

目前而言，孤岛检测方法主要可以分成两大类，即局部孤岛检测方法和基于通信的孤岛检测方法。第一类局部孤岛检测方法主要是通过监控并网发电装置的端电压或者端电流信号来实现的。局部孤岛检测方法又可以进一步分为被动式和主动式两种：被动式方法根据并网逆变器输出的电压或频率的异常来判断孤岛的发生，通常被动式方法存在相对较大的检测盲区；主动式方法则通过向电网不断注入扰动，并利用该扰动信号引起的系统电压、频率以及阻抗等的相应变化来判断孤岛的发生，此方法虽然能够有效地减少检测盲区，但是会对电能质量产生或多或少的影响。

第二类基于通信的孤岛检测方法，主要是利用无线电通信来检测孤岛效应，此方法能够减小检测盲区，但设计复杂，未能得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于综合阻抗基波分量的孤岛检测方法，系统处于何种工作状态，均能在不影响电力系统电能质量的情况下，快速有效地检测出孤岛效应。

为达到上述目的，本发明提供了新能源并网与控制技术领域中的一种基于综合阻抗基波分量的孤岛检测方法。

进一步的，所述的利用并网逆变侧特定频率综合阻抗的幅值实现孤岛故障的判别按照以下步骤进行：

步骤一，在公共耦合点处，从逆变器侧的传感器中获得电气量信号；

步骤二，将电压、电流信号通过快速傅里叶方法分解，孤岛故障发生时可得到基波的电压、电流信号；并分别求得其与正常运行状态下所对应的变化量；

步骤三，使用滑模数据窗的方法求解得到综合阻抗基波分量的幅值|ΔZ_a|、|ΔZ_b|、|ΔZ_c|；