[发明专利]一种基于同步相量测量装置的孤岛同步并网方法

说明书

一种基于同步相量测量装置的孤岛同步并网方法，首先利用安装在孤岛并网点处的同步相量测量装置分别获取到的孤岛侧和主电网侧的电压幅值、电压频率和相角信息计算出对分布式电源进行控制所需要的电压幅值和相角的参考值；然后利用基于分布式一致性的相角‑有功下垂控制方法实现在稳态时孤岛内的所有分布式电源的输出电压的幅值、相角一致，同时也满足孤岛并网点两端的电压相量一致，完成孤岛同步并网的电压调节过程。本发明能够使得并联运行的分布式电源输出的电压相量一致，避免了在分布式电源间由于电压不一致而产生的环流现象，有利于减少电流环流所导致的无功损耗以及对系统稳定性的影响。

技术领域

本发明涉及一种配电系统网络中的孤岛同步并网方法。特别是涉及一种在包含新能源分布式电源的配电网因故进入到孤岛运行状态之后，利用配电网络中同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)信息使其恢复重新并网的基于同步相量测量装置的孤岛同步并网方法。

背景技术

当前随着节能减排、环境保护意识的提高以及能源转型升级的要求，世界各国已经制定了各种政策促进绿色能源技术的发展应用^[1]。最近几年以来，分布式可在生能源通过不同类型的逆变器接入到配电网的技术得到了广泛的关注。当传统的配电网当中接入了越来越多的分布式电源之后，整个电网也经历着从传统的集中式发电模式向更加智能的包含各类可再生能源与储能的分布式电网模式的转变^[2]。

在传统的电网结构中，当配电网由于线路故障时将使故障线路后面的负荷通过线路转供或直接停电，这种运行方式降低了供电的可靠性。而在电网中接入了大量的分布式电源(distributed generation,DG)之后，从提供新能源的利用率和供电可靠性、灵活性的角度，因DG具有主动发电的能力,可以通过形成以DG为电源的配电网电力孤岛继续运行^[3]。在外界的故障排除之后将其重新与主电网并网，恢复故障前的稳定运行状态。对于孤岛重连过程，实现孤岛运行与并网运行之间的无缝切换是保证运行稳定性和可靠性的关键。在传统的同步发电机并网时需要调节其幅值、频率和相角与外电网在一定的范围内才能够并网，因此要实现孤岛到并网的平滑转换也需要对公共连接点处(point of commoncoupling,PCC)电压调节，使其电压相量一致，否则给系统带来冲击电流影响系统的安全稳定运行以及对系统中对电流、电压敏感的设备带来危害^[4]。在文献[5]中，为了实现对主网的电压幅值、电压频率的跟踪，文中提出一种幅值、频率的分布式一致控制方法，而可以通过电压频率的间接改变使得相角的偏差消除。在文献[6]提出了一种基于线性逐渐逼近相位修正算法的相位控制策略，在实现电压、频率与主电网调节一致的情况下，实现了相位的快速无差调节。在[7]中，作者在使用比例-积分控制保证电压幅值、电压频率与主电网一致的前提下采用微电网系统电压与外部电网电压的交叉乘积调节来保证两者之间的相角一致。但是上述所提到的方法在调节频率偏差和相角偏差时并未考虑到两者在原理上的内在影响，因此有可能引起系统的不稳定与运行效率低下^[8]。同步相量测量装置因其能够获取电网中重要节点的电压、电流相量数据，因此可将其测量的电压相角信息直接用到对孤岛中分布式电源的控制当中^[9]。

针对以往的孤岛同步并网过程对于公共连接点两端的电压幅值、频率相角的同步需要分别进行调节，同时相角的同步过程需要通过对频率的改变来间接实现，这在一定程度上将同步调节程序复杂化并有可能导致系统的不稳定与运行效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够有利于减少电流环流所导致的无功损耗以及对系统稳定性影响的基于同步相量测量装置的孤岛同步并网方法。