[发明专利]一种基于虚拟同步发电机的孤岛检测方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟同步发电机的孤岛检测方法，包括支路1和支路2两条触发支路构成逻辑或关系，其中支路1利用交流母线处有功功率和交流电压幅值的突变顺序判断系统脱网时刻；支路2实时监测脱网时刻无功环震荡现象，增强系统可靠性；本发明所提新被动式孤岛检测方法仅需要简单的捕捉、计数与逻辑运算即可输出孤岛信号，具备较好的冗余度，检测速度接近PWM开关频率，能在多重电网电压扰动、低电压穿越、逆变器输出功率等于本地负荷功率、负载功率因素2.5等复杂工况中准确识别脱网时刻，具备较好的速动性和鲁棒性。

技术领域

本发明属于分布式发电微网技术领域，具体涉及一种基于虚拟同步发电机的孤岛检测方法。

背景技术

虚拟同步发电机(Vi rtua l Synchronous Generator，VSG)技术借鉴同步发电机(Synchronous Generator,SG)对电网天然友好的优势，使得并网逆变装置具有类似SG的运行特性，则能够帮助接入电网的电源和负荷追踪“同步”电网的能力，自主参与电网的运行和管理，并在电网电压/频率、有功/无功异常情况下做出相应的响应，具备与SG类似的运行机制，实现分布式电源友好接入的同时提高电力系统稳定性。但在实际工程应用中分布式微网系统通常接于配电网及其末端，运行时易受到电网状态的诸多影响，尤其在高渗透率的弱电网中，更会相对频繁地遇到如电网扰动或故障引起的并网点电压跌落、电网设备故障及工作人员误操作引起的供电中断、计划维护和不可控自然灾害等情况所引起的配电网断电等诸多工况，因此VSG算法必须具备在电网故障下运行的能力。

当电网发生故障而停止向配电线路送电时，大量分布式电源系统和本地负荷将会因分布范围、互联关系等划分为多个孤岛。这不仅会破坏原有功率平衡关系，改变各分布式电源和大量本地负荷的潮流关系，还会形成若干孤岛，使微网偏离设定状态运行，威胁系统稳定性，甚至还会因分布式电源与故障点存在电压差而向故障点持续输送短路电流。因此，并网准则还要求在2s内检测到孤岛现象并断开公共耦合点(Poi nt of Common Coup l ing，PCC)处断路器。但是，低电压穿越要求系统在一定条件下2s内不可脱网，所以研究与低电压穿越算法同步运行的孤岛检测方案同样具备重要工程意义。

目前，通常采用主动式和被动式的孤岛检测方法，但主动式检测方法参数设计复杂、容易降低输出电能质量，被动式检测方法多是等待检测值越限，调节时间较长，容易发生误判。如何在电网故障发生时，在多种复杂运行工况中可靠、快速地检测到孤岛现象，不发生误判，不降低输出电能质量，并与其他控制算法相互兼容，这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。

发明内容

本发明针对被动孤岛检测难以和低电压穿越算法兼容，主动式检测方法降低电能质量，被动式检测方法调节速度慢，容易在复杂运行工况下发生误判的问题，提出了一种基于VSG算法的孤岛检测方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供了一种基于VSG算法的孤岛检测方法，所述孤岛检测方法基于VSG算法，并与VSG算法相互独立，所述孤岛检测方法的控制结构主要包括支路1和支路2，且支路1与支路2为逻辑或关系，经触发环节后可输出孤岛信号Island。其中支路1利用交流母线处有功功率和交流电压幅值的突变顺序判断系统脱网时刻；支路2用于实时监测脱网时刻无功环震荡。

所述支路1的控制结构为：根据相关电网标准设定|ΔV|^*，计算电压差ΔV＝|V^*-V|并与稳定运行信号Stable相乘后经过开关函数1、计数器1累计脉冲后进行输出限幅，上限为1，下线为0；以有功差值ΔP＝|P^*-P|乘Stable为标准，若大于设定值|ΔP|^*＝P^*|ΔV|^*/V^*则输出计数器1支路，否则输出0。

进一步地，上述开关函数1为