[发明专利]一种基于谐波电流注入和谐波阻抗测量的微电网非破坏性孤岛检测方法

说明书

本发明公开一种基于谐波电流注入和谐波阻抗测量的微电网非破坏性孤岛检测方法，利用FFT算法实时测量PCC处的谐波电压、谐波电流以及系统频率，并将谐波电压和系统频率实时与预定的电压和频率门槛值比较,若超出阈值，则直接判断为孤岛状态；否则，利用谐波电压、谐波电流计算等效谐波阻抗幅值和相角，计算本次谐波阻抗幅值与上一次谐波阻抗幅值比值,判断谐波阻抗幅值比值是否大于比例系数，若大于则判断阻抗相角是否小于零，若小于零则判定为孤岛。本发明利用谐波阻抗的幅值变化和相位变化作为孤岛检测判据，提高了孤岛检测的准确性，无需迫使电压和频率超出门槛值就能实现孤岛检测，具有非破坏性。

技术领域

本发明涉及孤岛检测技术领域，特别是涉及基于谐波电流注入和谐波阻抗测量的微电网非破坏性孤岛检测方法。

背景技术

孤岛是指当电网侧因为故障或检修等原因断开断路器时，分布式电源依然向负载供电的现象。非计划孤岛的发生不仅会影响电网的稳定运行和用电设备的正常使用，还会危及电网检修人员的人身安全。随着分布式发电技术的日益成熟，新能源接入电网的比例不断提高，非计划孤岛已经成为一个不容忽视的问题。所以，完善和创新孤岛检测方法，实现更准确、更快速的孤岛检测是微电网安全稳定运行的重要前提和必然要求。

现有孤岛检测方法可以划分为三种类型：基于通信的检测法、主动式检测法和被动式检测法。基于通信的检测法主要通过通信设备将电网侧断路器的开合状态发送给分布式电源来判断是否发生孤岛，该方法不存在检测盲区，也不会对电能质量造成影响。但缺点是需要额外的通信设备，成本高，不适合大规模投入。被动式检测法通过检测并网点(PCC)的电压、相位、频率及其变化率是否在允许的变化范围内来判断孤岛是否发生，这种方法无需额外的设备投入，实现简单，不会对系统电能质量造成影响，但存在较大的检测盲区。主动式检测法通常由逆变器在输出的无功或者有功信号上施加微小的扰动，通过检测扰动信号的变化来判断分布式系统的运行状态，该方法能够显著的减小甚至消除检测盲区，但同时也对电能质量造成了一定程度的影响。

目前，接入到低压微电网的分布式电源主要是光伏发电系统、永磁直驱式风力发电系统以及微型燃气轮机发电系统等逆变型分布式电源(IBDG)，如何对其进行非破坏性孤孤岛检测，成为要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有主动式谐波注入检测法的不足，而提供一种基于整数次小幅值谐波电流注入和对应谐波阻抗测量的、适用于含多个逆变型分布式电源IBDG微电网非破坏性孤岛检测方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于谐波电流注入和谐波阻抗测量的微电网非破坏性孤岛检测方法，包括以下步骤：

利用FFT算法实时测量PCC处的谐波电压谐波电流以及系统频率f，并将谐波电压和系统频率f实时与预定的电压和频率门槛值比较,若超出阈值，则直接判断为孤岛状态；

否则，利用谐波电压谐波电流计算等效谐波阻抗幅值|Zⁿ(m)|和相角计算本次谐波阻抗幅值与上一次谐波阻抗幅值比值|Zⁿ(m)|/|Zⁿ(m-1)|,判断|Zⁿ(m)|/|Zⁿ(m-1)|是否大于比例系数k，若大于k，则判断阻抗相角是否小于零，若小于零，则判定为孤岛。

进一步的，所述利用FFT算法实时测量PCC处的谐波电压谐波电流以及系统频率f的步骤之前，还包括以下步骤：

根据品质因数Q_f、谐振频率以及IBDG额定输出功率P确定每个PCC处IBDG输出谐波电流的次数；

若该PCC处仅有单台IBDG，直接在过零点时刻注入该PCC处对应次数的谐波电流n＝2,3,…,13，若该PCC处含多个IBDG同时向一个负载供电，则分以下步骤进行；