[发明专利]一种适用于环状柔性直流配电网的阻抗测量式孤岛检测方法

权利要求书

1.一种适用于环状柔性直流配电网的阻抗测量式孤岛检测方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、基于环状柔性直流配电系统中DC/DC变换器和MMC的开关状态与含有的电气元件进行高频阻抗建模，获得环状柔性直流配电系统的高频阻抗模型；

步骤2、周期性地闭锁所述DC/DC变换器某一子模块低压侧的全控桥，向所述环状柔性直流配电系统内注入特定频率的高频谐波扰动；

步骤3、在各机组DC/DC变换器注入高频谐波扰动的时段内，测量DC/DC变换器端口的电压、电流信号，并利用傅里叶算法获得注入频段的谐波强度及测量阻抗；

步骤4、再根据所获得的测量阻抗的幅值变化识别孤岛运行状态的发生，并根据谐波强度判断进入孤岛运行状态的机组；

其中，所述根据谐波强度判断进入孤岛运行状态的机组过程具体为：

由于各机组分时段间歇注入，机组脱网后对应时段的注入谐波频率将近似降为零，因此多机孤岛后在MMC端，并网机组和孤岛机组对应时段的注入谐波强度存在显著差异，故根据谐波强度来判断进入孤岛运行状态的机组，具体来说：

为识别系统中是否存在孤岛机组，设定并网状态阈值X_th0为：

X_th0＝1.10*X_Grid (12)

式中X_Grid为并网状态下扰动频率的谐波电抗理论值；相对原系统而言，孤岛子系统与并网子系统中并联支路数量均减少，因此存在孤岛时所有测点测得的电抗幅值均会上升；

式(12)表示当测得的电抗值超过并网运行时电抗理论值的1.1倍时，认为系统中存在孤岛机组，此时需要进一步判断进入孤岛运行的机组数目；

进一步定义单机孤岛的保护动作阈值X_th1为：

X_th1＝X_Grid+k_th(X_Island-X_Grid) (13)

其中X_Island为孤岛状态下扰动频率的谐波电抗理论值；k_th为单机孤岛阈值的灵敏度系数，考虑实际中可能出现的计算误差，设定k_th为0.9；

式(13)表示：当测量电抗由并网状态理论值向孤岛状态理论值变化幅度超过其差值的90％时，认为发生了单机孤岛运行；

当各机组测量电抗均超过并网阈值而不超过单机孤岛阈值时，认为存在多机孤岛状态，在MMC端检测注入频率的谐波强度；并考虑到可能存在的暂态扰动与测量误差，当机组扰动时段内谐波电压均低于并网运行时扰动谐波电压最低幅值的10％时，认为对应机组发生了孤岛运行。

2.根据权利要求1所述适用于环状柔性直流配电网的阻抗测量式孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤2的过程具体为：

向所述DC/DC变换器高压侧注入一列频率为载波频率的方波，该方波能分解为幅值与占空比成正比的直流分量和开关频率倍数次的谐波，谐波幅值与次数成负相关，开关频率倍数次谐波有最高的幅值，且其频率与变换器特征谐波不重叠；

再选择所述DC/DC变换器开关频率倍数次谐波作为注入的高频谐波扰动。

3.根据权利要求1所述适用于环状柔性直流配电网的阻抗测量式孤岛检测方法，其特征在于，在所述步骤2中：

具体使所述环状柔性直流配电系统中各机组的DC/DC变换器轮流进行谐波注入，保证同一时间只有一台机组的DC/DC变换器向系统中注入高频谐波扰动。

4.根据权利要求1所述适用于环状柔性直流配电网的阻抗测量式孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤3的过程具体为：

在各机组DC/DC变换器注入高频谐波扰动的时段内，所述DC/DC变换器端口电压、电流信号中含有全频带信息，利用傅里叶算法提取所述DC/DC变换器注入频段的电压、电流信号，并计算获得该注入频段下的测量阻抗。